沥青路面结构设计计算

路面设计7.1基本资料1.设计规范：《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）2.年平均增长率和交通组成序号车型名称交通量序号车型名称交通量1黄河JN1501907斯柯达706R942日野KF300D1708长征XD980733依士兹TD50609东风CS938814标准轴载BZZ10063310尼桑CK10G695交通SH-1416211东风SP9135866解放CA10B43612日野KB22297车道系数：二级公路双向两车道在0.6~0.7，取0.6年平均增长率：6%3.自然条件及气象资料查询相关资料知，该公路地处区，年降雨量为1000（mm/年），最高气温15.7℃，最低气温-4℃以上，日照21000多小时，属东部湿润季冻4.地质资料与筑路材料沿线土质为中液限粘性土，路基一般处于中湿状态。公路沿线有丰富的沙砾，石料，筑路材料丰富。路面所需水泥和沥青均需外购。5.路面设计方案本设计采用柔性路面和刚性路面即沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种方案进行设计，通过方案比选最终确定一种路面设计方案。7.2沥青路面设计采用沥青路面结构，确定设计年限12年，需进行沥青路面结构施工图设计。（1）交通资料据设计任务书得知其交通组成与交通量如表所示，预测其交通量年增长率为6%。不同车型的交通参数见表。表7-1设计交通组成、交通量与不同车型的交通参数序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1黄河JN15049101.61双轮组1902日野KF300D40.75792双轮组<31703依士兹TD5042.2801双轮组604标准轴载BZZ10001001双轮组6335交通SH-1412363.52双轮组>3626解放CA10B19.460.851双轮组4367斯柯达706R50901双轮组948长征XD98037.172.652双轮组<3739东风CS93824702双轮组>38110尼桑CK10G39.25104.31双轮组6911东风SP913520.272.32双轮组>38612日野KB22250.2761双轮组97（2）计算标准轴载累计计算交通量Ne，确定交通等级a.用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的Ne（A）（7-1）式中：——轮组系数，双轮组时为1.0，单轮组时为6.4，四轮组时为0.38；——轴数系数；当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算,则C2=1m,当轴间距小于3m时,按双轴或多轴计算C2=1+1.2×(m-1)，m为轴数；表7-2用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的Ne（A）交通量计算参数黄河496.4119054.61JN150101.611190203.58日野KF300D40.756.4117021.917912.2170134.14依士兹TD5042.26.41609.0080116022.73标准轴载BZZ10006.416330.0010011633633.00交通SH-141236.42.2621.4663.511628.60解放CA10B19.46.414362.2360.851143650.24斯柯达706R506.419429.5090119459.44长征XD98037.16.41736.2672.6512.27340.01东风CS938246.41811.047012.28137.76尼桑CK10G39.256.41697.5576116920.91东风SP913520.26.41860.5272.312.28646.15日野KB22250.26.419730.98104.31197116.50合计1538.12计算得：取车道系数η=0.6，按下式计算即累计当量轴次：次在中，属中等交通。b.用于半刚性基层弯拉应力验算的标准轴载P的当量作用次数N（7-2）式中：——轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1,四轮组为0.09；——轴数系数，=1+2（m-1）。表7-3用于半刚性基层的交通量计算参数黄河4918.5119011.68JN150101.611190215.73日野KF300D40.7518.511702.39791317077.37依士兹TD5042.218.51601.1280116010.07标准轴载BZZ100018.516330.0010011633633.00交通SH-1412318.53620.0363.511621.64解放CA10B19.418.514360.0260.85114368.20斯柯达706R5018.51946.7990119440.46长征XD98037.118.51730.4872.65137317.00东风CS9382418.51810.0270138114.01尼桑CK10G39.2518.51690.727611697.68东风SP913520.218.51860.0072.3138619.26日野KB22250.218.51977.24104.31197135.85合计 1210.74计算得：=1210.74验算半刚性基层拉应力中的累计当量轴次：取车道系数η=0.6，按下式计算==4473099次在中，属中等交通。式中Ne——设计年限内一个车道的累计当量轴次；t——设计年限；——设计年限内的交通量平均增长率；——车道系数；计算的Ne(轴次);=4473099(轴次)属于中等轻交通。沥青路面结构组合与材料的选取：表7-4沥青路面设计参数层位材料名称h（mm）20℃抗压回弹模量（MPa15℃抗压回弹模量（MPa劈裂强度（MPa）面层细粒式沥青混凝土60140020001.5中粒式沥青混凝土100120016001.1粗粒式沥青混凝土12090012000.9基层石灰土稳定碎石200110020000.4底基层石灰25新建路基—36—土基回弹模量：36MPa1、设计弯沉值：（0.01mm）式中：Ld——路面弯沉设计值，0.01mm；Ne——设计年限内一个车道上标准轴载的累计当量轴次；Ac——道路等级系数，高速和一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2；As——面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；Ab——基层类型系数，对半刚性基层Ab=1.0，柔性基层Ab=1.6。2、计算确定容许弯拉应力根据公式：σR=σS/KS式中：σR——路面结构层的容许拉应力；σS——沥青混凝土和半刚性基层的劈裂强度（MPa）。对沥青混凝土指15℃时的劈裂强度，二灰稳定类材料为龄期为180天的劈裂强度；KS——抗拉强度结构系数。1,、细粒式沥青混凝土面层计算：KS0.09Ne0.22/AcMPa2、中粒式沥青混凝土面层计算：KS0.09Ne0.22/Ac0.44MPa3、粗粒式沥青混凝土面层计算：KS0.09Ne0.22/AcMPa式中：——沥青混合料级配的系数（细、中粒式沥青混凝土为1.0粗粒式沥青混凝土为1.1）4、石灰土稳定碎石计算：KS=0.35Ne0.11/AcMPa5、石灰土计算：KS=0.45Ne0.11/AcMPa表7-5结构层容许弯拉应力σR材料名称极限弯拉强度（Mpa）结构强度系数K容许弯拉应力σR（Mpa）细粒式沥青混凝土1.52.500.6中粒式沥青混凝土1.12.500.44粗粒式沥青混凝土0.92.500.36石灰稳定碎石0.41.760.23石灰土0.252.260.112、路面厚度计算计算路表弯沉（采用三层体系计算，通过查诺谟图方法）令实际弯沉，则弯沉综合修正系数式中：——路面弯沉值，（0.01mm）；P——标准车型的轮胎接地压强（MPa）；P=0.7MPa——当量圆半径（cm）；=10.65cmF——弯沉综合修正系数；——理论弯沉系数。——土基回弹模量值由于上式中弯沉综合修正系数与路面弯沉值本身有关，必须试算。计算0.55将多层体系照弯沉等效的原则换算为三层，上面层为一层，地基为一层，中部为一层。第二层层底拉应力计算：由三层体系表面弯沉系数诺谟图：=6.1=1.4由得查诺谟图得所以17.66取18cm转化为三层体系如下：--------------------------------------------------------------------------------上层，E1=1400MPa,h=60mm--------------------------------------------------------------------------------中层，E2=1200MPa,H=521.85mm--------------------------------------------------------------------------------土基，E0=36MPa底层拉应力验算：面层为一层，基层为一层，地基为一层。转化为三层体系如下：--------------------------------------------------------------------------------面层，E1=1400MPa,h=280mm--------------------------------------------------------------------------------基层，E2=1100MPa,H=380mm--------------------------------------------------------------------------------土基，E0=36MPa由三层连续体系底面拉应力系数诺谟图查得：=0.04，m1=0.8,m2=0.88,由以上数据可算得三层体系中上层底面拉应力为：б=pm1m2=0.7×0.04×0.8