沥青路面设计计算实例

1、沥青混凝土路面计算书一、轴载分析路面设计以双轮组单轴载100kN 为标准轴载。1.以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次3）轴载换算：kPi4.35轴载换算的计算公式： N=C1C2ni ( P )i 1计算结果列于下表：车型Pi （kN）C1C2ni （次 /日）C1C2 ni ( Pi ) 4.35 （次 /日）23.7016.4P东风 EQ140前轴后轴69.2011553111.48解放 CA10B前轴19.4016.4后轴60.85113041.5350.45黄河 JN150前轴49.0016.4后轴101.6011395423.24kPi )4.35N=C1C2n

2、i (885.38i 1P注：轴载小于 25kN 的轴载作用不计。2）累计当量轴次：根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取 15 年，双车道的车道系数取 0.6 累计当量轴次：1t36515.4%1513651N e'N15.4%×885.380.6=4312242（次）3）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次（ 1）轴载换算，结果列于下表：车型Pi （kN） C1C2ni （次 /日）C1C2ni ( Pi )8 （次 /日）东风 EQ14069.2011553P后轴解放 CA10B后轴60.85113041.557.17黄河 JN150后轴101.60113954

3、48.48kN=C1C2ni ( Pi )8505.65i 1P注：轴载小于 50kN 的轴载作用不计验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式：kPi )8N= C1C2ni (i 1P（2）累计当量轴次：t1365115136515.4%N e'N1 =5.4%×505.65 0.6 =2462767.6（次）二、结构组合与材料选取根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途筑路材料较丰富，路面结构采用沥青混凝土（ 15cm），基层采用二灰碎石（ 20cm），基底层采用石灰土（厚度待定） 。二级公路面层采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度 3cm），中间层采用中粒

4、式密级配沥青混凝土（厚度 5cm），下层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度 7cm）。三、各层材料的抗压模量与劈裂强度抗压模量取 20的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa，二灰碎石为1500MPa，石灰土为550MPa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，二灰碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。四、土基回弹模量的确定该路段处于 区，土基回弹模量为30

5、MPa。五、设计指标的确定对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。1.设计弯沉值。路面设计弯沉值计算：该公路为二级公路，公路等级系数取 1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数取 1.0，半刚性基层、底基层总厚度等于或大于 20cm，基层类型系数取 1.0.设计弯沉值为：Ld600N e0.2 Ac Ab As6004312242 0.2 1.1 1.0 1.0 =31.09（ mm）2.各层材料容许层底拉应力：Rsp / Ks1）细粒式密级配沥青混凝土：Ks 0.09 Aa Ne0.22 / Ac = 0.091.04312242 0.22 /1.1 =2.3

6、6R sp / K s =1.4/2.36=0.593MPa2）中粒式密级配沥青混凝土：Ks0.09 Aa Ne0.22 / Ac = 0.091.04312242 0.22 /1.1 =2.36R sp / K s =1.0/2.36=0.432MPa3）粗粒式密级配沥青混凝土：Ks0.09 Aa Ne0.22 / Ac = 0.091.14312242 0.22 /1.1 =2.59R sp / K s =0.8/2.59=0.309 MPa4）二灰碎石：K s0.35 N e0.11 / Ac = 0.354312242 0.11 /1.1 =1.7R sp / K s =0.5/1.7

7、=0.292 MPa5）石灰土：K s0.45 N e0.11 / Ac = 0.454312242 0.11 /1.1 =2.20R sp / K s =0.225/2.20=0.102 MPa六、设计资料总结设计弯沉值为 31.09（0.01mm），相关资料汇总如下表材料名称细粒式密级配沥青混凝土中粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土二灰碎石石灰土土基七、确定石灰土层厚度细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土二灰碎石二灰土抗压模量 E1(MPa)H容许拉应力（ cm）（MPa）20153140020000.5935120018000.4327100014000.309201

8、5000.2925500.10230AprE1=1400MPaE2=1200MPaAE3=1000MPaE 4=1500MPaE5=550MPaE0=30MPa路表弯沉值计算图式Ap1E1=1400MPah 3cmh2 5cmE2=1200MPa3E3 =1000MPah 7cmh420cmE 4=1500MPah5？ cmE5=550MPaE0=30MPa计算弯沉综合系数：多层体系换算图式Ls）0.38E0)0.36=1.6331.09)0.3828)0.36=0.514F=1.63（(2000P2000 10.650.7E030E20.031000h30.28210.65E21000E10

9、.7141400查三层体系表面弯沉系数诺谟图得k1f ( h , E0 )f (0.282,0.03)1.448E2af ( h , E2 )f (0.282,0.714)7.68E1由 Ld 1000 2 pac FE1ac = ak1k2 得k2 =0.511查三层体系表面弯沉系数诺谟图得H5.22H=55.59cmh h1 3cmE1 1400MPaH？E2 1200MPaE0 30MPan 1E4E5=55.59HhK 2.4h2h3 h4h52.4得K 2E2E2h532.65 cm 取 h535 cm八、层底拉应力验算（采用15沥青的抗压模量）细粒式密级配沥青混凝土为2000MPa

10、，中粒式密级配沥青混凝土为1800MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为 1400MPa1.对于细粒式沥青混凝土层：n 1E4E3E4E5Hhk 0.9h2 h3 0.9h40.9+ h5 0.9=36.00Ei 1E2E2E2K i 1H 36.00 =3.38110.65h3=0.28210.65E030E20.0171800E21800E10.92000查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）hE2f (,) = f (0.282,0.9) 0P m1 m2 0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）n1= f ( E2, H )f (0.9,3.38

11、1) 1.234E1hh1 3cm1= f ( H , h , E2 ) f (3.381,0.282,0.9) =0.31E 2000MPan2E1H？2E 1800MPaf ( H , E0 )f (3.381,0.017) =0.341E0 30MPaE2P n1n2 =0.7×0.341×1.234× 0.31=0.0910.5932. 对于中粒式沥青混凝土层：iEk=E14 18004h1hkEih14h23140058.19k 1E2n1EkE3E4E57200.9 1500350.9 550Hhk0.9h3 0.9h40.9h5 0.9=40.99K

12、 i 1Ei 1E3E3E314001400H3.85h0.769h ?E11800MPaE030H？20.02E 1400MPaE21400E0 30MPaE214000.778E11800查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）hE2f (,) = f (0.769,0.778) 0P m1m2 0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）n1 = f ( E2, H ) f (0.778,3.85) =1.166E1n2 = f ( H , h , E2 )f (3.85,0.769,0.778) =0.25E1f ( H , E0 )f (3.8

13、5,0.02) =0.26E2P n1n2 =0.053 0.4323.对于粗粒式沥青混凝土层iEkE1E23 4 20006 4 1800hhk 4h1 4h2 4h37 16.67K 1EiE3E314001400n 1EkE520 350.9 550 =31.48Hhk 0.9h4h5 0.9K i 1Ei 1E41500H2.96h ?E11400MPah1.57H？2E 1500MPaE0300.02E0 30MPaE21500E215001.07E11400查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）f ( h , E2 ) = f (1.57,1.07) 0 E1

14、P m1 m2 0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）n1= f ( E2, H ) f (1.07,2.96) =1.23E1n2 = f ( H , h , E2 )f (2.96,1.57,1.07) =0.46E1f ( H , E0 )f (2.96,0.02) =0.46E2P n1n2 =0.182 0.3094. 对二灰碎石iEkE1E2E3200018001400hhkh1h2h3h436 4444447 420 36.38K 1EiE4E4E4150015001500n1Ek =35Hh 0.9k i 1kEi 1H3.29hE030E215003

15、.425500.052.73E2E1550查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）hE2) = f (3.42,2.73) 0h ?1f ( ,E1E 1500MPaH？2P m1m2 0E 550MPaE0 30MPaR查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）n1= f ( E2, H )f (2.73,3.29) =1.31E1n2 = f ( H, h , E2 ) f (3.29,3.42, 2.73) =0.53E1f ( H , E0 )f (3.29,0.05) =0.25E2P n1n2 =0.174 0.292综上所述，各层均满足要求九、进行防冻层厚度验算该路段路面结构总厚度为H3+5+7+20+35 70cm。道路