沥青路面设计实例

1、【例 11.1 】新建路面设计实例本例为境某条高速公路，整体式路基宽度为28.0m，设计车速120km。设计交通量：设计使用年限15 年，根据交通量预测资料，考虑车型发展趋势及经济发展对交通量增长的影响，交通量平均年增长率预测结果如表1-1 。表（ 1-1 ） 设计年限交通量平均年增长率表路段/年份20152020202520302034平均增长率-7.28%6.61%4.77%4.02%根据现场 OD调查及交通量预测结果，本项目代表车辆及通车后第一年交通量预测结果如下表（ 1-2 ）所示。表（ 1-2 ） 代表车型及预测交通量表货车类型代表车型前 轴后 轴后轴后轴轮组交通量轴重（ kN） 轴

2、重（ kN） 轴数数（辆/日）小客江淮1726.51双轮组3220大客黄海32701双轮组600中货解放22.156.61双轮组1700中货东风24.068.11双轮组3700大货东风25.770.12双轮组4700拖挂车解放31.3783双轮组3500设计累计轴次及设计弯沉根据预测交通量资料及代表车型，根据KC1C2 ni ( pi )4.35N1i 1p=7068Ne=（1+r ） t-1× 365× N1× /r=2.× 107将各级轴载换算为标准轴载100KN，15 年一个车道上的累计当量轴次为2494 万次。设计弯沉： Ld=600×

3、 Ne-0.2 × Ac×As× Ab=19.4（ 0.01mm）根据累计当量轴次，本项目设计交通等级为特重交通等级，路面设计弯沉19.4（ 0.01mm）。若以半刚性层底拉应力为验算指标时KC1'C2' ni ( pi )8N1'i 1p=2494Ne=（1+r ） t-1 × 365× N1× /r =路基土干湿类型：根据项目所处地区已有的设计经验及查表综合考虑得出路基临界高度，参考外业中调查的地下水位，确定了路基的最小填土高度来保证路基在不利季节处于干燥或中湿状态。土基回弹模量：根据规， 全线属于 5 自

4、然区划， 结合沿线地质情况确定土基回弹模量E0。经过清表回填、碾压，并根据公路沥青路面设计规JTG D50-2006 要求，保证上路床 30cm，填料 CBR值不小于 8，下路床 50cm填料 CBR值不小于 5，上路床压实度不小于96%；交通量等级为重型时应保证土基回弹模量40MPa，故本条道路土基回弹模量取41.0MPa。施工过程中，应根据不同路段对路床土进行试验，若土基抗压回弹模量不符合设计要求时，可局部采用补压、固化处理、换填等措施，或调整底基层结构或厚度，以保证路基路面的强度和稳定性。路面设计的结构参数：统一采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂强度。沥青混凝土在弯沉指标计算中用20抗

5、压模量，底层拉应力计算时采用15抗压模量，允许拉应力计算时采用 15劈裂强度。半刚性材料的设计龄期：水泥稳定类为3 个月。参照室混合料实验结果，结合国已建成路面调查情况，确定各层材料设计参数见表（1-3 ）。表（ 1-3 ） 结构设计参数沥青混合材料设计参数层材料名称级配20抗压回弹模15抗压回弹15劈裂强位类型量（ MPa）模量（ MPa）度（ MPa）1细粒式沥青砼AC-1140020001.42中粒式沥青砼AC-2120018001.03粗粒式沥青砼AC-2100014000.8基层、底基层材料设计参数层材料名称级 配抗压回弹模量E抗压模量 E劈裂强度（ MPa）（弯沉计算用）（MPa）

6、（ MPa）位类型4水泥稳定碎石CCR150030000.55低剂量水稳碎石LCCR70015000.2注：上、中面层采用SBS改性。按设计弯沉计算路面厚度初步结合以往施工及设计经验，拟定结构厚度：表（ 1-4 ）主线路面结构位材料名称厚度 (cm)级配类型1层SBS改性）4AC-13C细粒式沥青混凝土（2中粒式沥青混凝土（SBS改性）6AC-20C3粗粒式沥青混凝土8AC-25C4水泥稳定碎石（4 5%）hCCR5低剂量水泥稳定碎石（2 3%）20LCCR总厚度设计弯沉综合修正系数由式（ 1-10 ）初步计算F 可取设计弯沉值代入计算：F1.63(ld ) 0.38 ( E0 )0.3620

7、00p=1.63*(（19.4/(2000*10.65)）0.38)*(41/0.70)0.36)=0.493计算理论弯沉系数由式（ 1-6 ），以设计弯沉值代替理论弯沉值反算可得：ld E1L1000*2 pF =（ 19.4*1400 ） 计算基层厚度这是一个六层体系，求算基层厚度时，须先把所拟定的结构换算成当量三层体系，其中层厚度H(图 1-1) ，然后再按当量厚度换算公式求出h4求 H:由已知参数求得：h/ =4/10.65=0.376； E2/E1=1200/1400=0.857 ，查图（求出1-1 ）得=6.6h/ =4/10.65=0.376 ， E0/E2=41/1200=0.

8、034 ，查图（ 1-1 ）得 k1= 1.5; 由 L= k1k2 ，所以 k2= L/( 由 K2=0.373 ； E0/E2=41/1200=0.034 ； h/ =4/10.65=0.376，查图（ 1-1 ）得 H/ =5.8故求 h3：n 1EiE3E4E5Hh2hi 2.4h2h3h4h52.42.42.4根据公式（1-4 ）：i 3E2 =E2E2E2( H h2h3E3h5E5E42.42.4)/ 2.4h4=E2E2E2=(61.776 8* 2.4 100020*2.4700 ) / 2.4 1500120012001200 =34.93(cm)取 h4=35(cm) 。

9、验算上面层沥青混凝土底面的层底拉应力先把六层体系换算成当量三层体系。将 h1，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用 15抗压回弹模量，其余各层仍用 20抗压回弹模量或抗压回弹模量（弯沉计算用） ，按公式（ 1-16 1-18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。1n 1Ei6 8* 0.9 100035* 0.9 150020* 0.9 700H hx 1hx2 0.9ix 2Ex 1 =120012001200 =68.4(cm)计算当量三层体系上层底面最大拉应力。根据最新规，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3 ）。_由 h/ =4/10.65=0

10、.376，E2/E1=1200/2000=0.6查图（ 1-3 ）得 0，表示该层底为压应力。由 h/ =4/10.65=0.376， E2/E1=1200/2000=0.6， E0/E2=41/1200=0.034，查图（ 1-3 ）得 m1 0.8 ，查不出具体数值，表示m1非常小。由 H/ =68.4/10.65=6.423 ，E0/E2=41/1200=0.034 ，E2/E1=1200/2000=0.6 ，查图（ 1-3 ）得 m2 0.9 ，查不出具体数值，表示m2非常小。计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。由式（ 1-7 ）SRK SK S0.09 N e0.22/ Ac ，AC

11、=1.0K S0.09 N e0.22/ Ac = 0.09(24940000) 0.2 /1 =2.714RSK S =1.4/2.714=0.516 （ MPa）m ( m 0（MPa） )可见，沥青混凝土上面层的强度能满足要求。验算中面层沥青混凝土底面的层底拉应力先把六层体系换算成当量三层体系。将 h1， h2 作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用 15抗压回弹模量，其余各层仍用 20抗压回弹模量或抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（ 1-16 1-18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。x 1Ei6 4* 4 2000hhxhi 4i 1Ex =1800 =10

12、.11n 1Ei8 35* 0.9 150020* 0.9 700Hhx 1hx2 0.9ix 2Ex 1 =10001000 =76.4(cm)计算当量三层体系上层底面最大拉应力。根据最新规，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3 ）。_由 h/ =10.1/10.65=0.948， E2/E1=1000/1800=0.556查图（ 1-2 ）得=0.07由 h/ =10.1/10.65=0.948， E2/E1=1000/1800=0.556 ， E0/E2=41/1000=0.041（1-3 ）得 m1 0.8 ，查不出具体数值，表示m1非常小。，查图由 H/ =76.

13、4/10.65=7.174 ， E0/E2=41/1000=0.041 ， E2/E1=1000/1800=0.556 ，查图（1-3 ）得 m2 0.30 ，查不出具体数值，表示m2非常小。_m =0.07*0.8*0.31=0.017（MPa）_m =p=0.7*0.017=0.012（MPa）计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。由式（ 1-7 ）SRK SK S= 0.09N e0.22/ Ac ，AC=1.0K S0.09 N e0.22/ Ac=0.09(24940000)0.2 /1=2.714RSK S =1.0/2.714=0.368（ MPa）m (0.012MPa)可见，沥

14、青混凝土中面层的强度能满足要求。验算下面层沥青混凝土底面的层底拉应力先把六层体系换算成当量三层体系。此时 AC-25 沥青混凝土底下面层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用 15抗压回弹模量， 其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用） ，按公式（ 1-16 1-18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。hhx -1Ei20004 1800h 44*48xiEx6*1400i 1=1400=18.8(cm)Hhx 11n-1hx 2Ei3520* 0.9 7000.9ix 2Ex1 =1500 =43.6(cm)计算当量三层体系上层底面最大拉应力。根据最新规，本次

15、设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3 ）。_由 h/ =18.8/10.65=1.765， E2/E1=1500/1400=1.071底为压应力。由 h/ =18.8/10.65=1.765， E2/E1=1500/1400=1.071（1-3 ）得 m1 0.8 ，查不出具体数值，表示m1非常小。由 H/ =43.6/10.65=4.094， E0/E2=41/1500=0.027查图（ 1-2 ）得 0，表示该层， E0/E2=41/1500=0.027，查图， E2/E1=1500/1400=1.071 ，查图（1-3 ）得 m2 0.3 ，查不出具体数值，表示m2非常小

16、。计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。由式（ 1-7 ）SRK SK S= 0.09N e0.22/ Ac ，AC=1.0K S= 0.09N e0.22/ Ac=0.09(24940000)0.2 /1=2.714RSK S =1.0/2.714=0.368（ MPa）m (m 0（MPa） )可见，沥青混凝土下面层的强度能满足要求。(10) 验算水泥稳定碎石基层的层底拉应力先把六层体系换算成当量三层体系。此时水泥稳定碎石基层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用 15抗压回弹模量或抗压模量（拉应力计算用） ，其余各层仍用抗压回弹模量 （弯沉计算用） ，按公式（ 1-16 1-

17、18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。x1Ei200018008* 4 1400hhx4* 46* 435hi 4i1Ex=300030003000=50.5(cm)1n 1EiHhx 1hx 20.9ix 2Ex1 =20(cm)计算当量三层体系上层底面最大拉应力。根据最新规，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3 ）。_由 h/ =50.5/10.65=4.742， E2/E1=700/3000=0.233，查图（1-2 ）得=0.15 。由 h/ =50.5/10.65=4.742 ，E2/E1=700/3000=0.233 ，E0/E2=41/7

18、00=0.059 ，查图（ 1-3 ）得 m1=1.32。由 H/ =20/10.65=1.878 ， E0/E2=41/700=0.059 ，E2/E1=700/3000=0.233 ，查图（ 1-3 ）得 m2=1.01。_m （ MPa）_m =p（ MPa）计算水泥稳定碎石基层底面的容许拉应力。由式（ 1-7 ）SRK SK S0.35 N e0.11/ Ac ，AC=1.0K S0.35 N e0.11/ Ac=0.35(997587)0.11 /1=1.599RSK S =0.5/1.599=0.313（ MPa） m (0.140（ MPa） )可见，水泥稳定碎石基层的强度能满足要求。(11 ）验算低剂量水泥稳定碎石底基层的层底拉应力先把六层体系换算成当量三层体系。此时水泥稳定碎石基层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15抗压回弹模量或抗压模量（拉应力计算用） ，其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用） ，按公式（ 1-16 1