沥青路面结构设计与计算书.doc

1、沥青路面结构设计与计算书1 工程简介本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000K3+500，全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。路基宽度为10m，行车道宽度为23. 5m，路肩宽度为20.75m硬路肩、20.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。2 土基回弹模量的确定本设计路段自然区划位于3区，当地土

2、质为粘质土，由公路沥青路面设计规范（JTG D50-2004）表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa.3 设计资料（1）交通量年增长率：5% 设计年限：12年 （2）初始年交通量如下表：车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）日交通量（辆/d）解放 CA10B19.460.851双578黄河 JN15049101.61双210尼桑CK20L49.851001双330交通 SH14125.5555.11双126太脱拉 13851.4802双1.3241东风EQ14023.769.21双20南阳35148.797.31双25。4 设计任务4

3、.1 沥青路面结构组合设计4.2 沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算4.3 绘制沥青路面结构图5 沥青路面结构组合设计5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ100表示。标准轴载计算参数如表101所示。 标准轴载BZZ100标准轴载BZZ100标准轴载P(KN)100单轮传压面当量圆半径（cm）10.65轮胎接地压强P(Mpa）0.7两轮中心距（cm）3.05.1.1 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5.1.1.1 轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式：，计算结果如下表所示。轴载换算结果表（弯沉）车型(KN)解放 CA10B前轴19.

4、416.4578后轴60.8511578黄河 JN150前轴4916.421060.360 后轴101.611210225.013 尼桑CK20L前轴49.8516.4330102.220 后轴10011330330.000 交通 SH141前轴25.5516.41262.132 后轴55.1111269.427 太脱拉 138前轴51.416.44114.510 后轴802.214134.170 东风EQ140前轴23.716.420后轴69.211204.032 南阳351前轴48.716.4256.996 后轴97.3112522.194 811.054 注：轴载小于25KN的轴载作用不

5、计5.1.1.2 累计当量轴次 根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数=0.7，=5.0% 累计当量轴次： 次5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次5.1.2.1 轴载验算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为： 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型(KN)（次/日）解放 CA10B前轴19.4118.5578后轴60.851157810.865 黄河 JN150前轴49118.5210后轴101.611210238.434 尼桑CK20L前轴49.85118.5330后轴10011330330.000 交通 SH141前轴25.55118.5126后轴5

6、5.1111261.070 太脱拉 138前轴51.4118.5413.695 后轴80314120.636 东风EQ140前轴23.7118.520后轴69.211201.052 南阳351前轴48.7118.525后轴97.3112520.084 625.836 注：轴载小于50KN的轴载作用不计5.1.2.2 累计当量轴次 参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取0.7，则累计当量轴次为：5.2 路面结构层设计与材料选取由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。根据路基路面工程在干燥和中湿路段，路面拟定采用以下结构： 面 层：细粒式沥青混凝土（厚度4cm）；中粒式沥青混凝土（

7、厚度6cm）；基 层：水泥稳定碎石（20cm）；底基层：石灰粉煤灰土（厚度待定）。5.3 土基回弹模量的确定 该路段处于3粘质土，土基回弹模量：干燥39 Mpa 、中湿34.5Mpa。5.4 设计指标的确定 对于二级公路，规范要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。5.4.1 设计弯沉值该公路为二级公路。公路等级系数取1.1，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：5.4.2 各层材料的容许层底拉应力各层材料的劈裂强度：细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，

8、石灰粉煤灰土为0.25MPa 对于细粒式密集配沥青混凝土层 MPa对于中粒式密集配沥青混凝土层 MPa对于水泥稳定碎石 MPa对于石灰粉煤灰土 MPa5.5 设计资料汇总设计弯沉值为30.45（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：路面设计的结构参数（干燥）材料名称h(cm)抗压模量20抗压模量15容许拉应力（MPa）劈裂强度（MPa）中粒式沥青混凝土4140020000.4491.4粗粒式沥青混凝土6120018000.3601水泥稳定碎石20150015000.3010.5石灰粉煤灰土？7507500.1170.25土基3939 路面设计的结构参数（中湿）材料名称h(cm)抗压模量20抗

9、压模量15容许拉应力（MPa）劈裂强度（MPa）中粒式沥青混凝土5140020000.4491.4粗粒式沥青混凝土7120018000.3601二灰碎石20150015000.3010.5石灰土？7507500.1170.25土基34.534.56 沥青路面结构层厚度计算 （干燥路段） 6.1 确定理论弯沉系数，其中又因6.2 结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。rAE1=1400MPaAp中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土水泥稳定碎石石灰粉煤灰土E2=1200MPaE3=1500MPaE4=750MPaE0=39MPa路表弯沉值计算图式 多层体系换算图式（注：此时取20是材

10、料的模量值） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为所以。由于 查诺漠图得 则查诺漠图得 则由弯沉等效换算得：，则 取7 层底拉应力验算7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量） ；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得 0,基地为压应力无需验算 .7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量） 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得 0,基地为压应力无需验算7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模） 7.3.2 求层

11、底最大拉应力: 7.4.对于石灰粉煤灰土层7.4.1三层体系如图所示7.4.2 求层底最大拉应力: 7.最小防冻厚度验算 根据规范干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。8 沥青路面结构层厚度计算 （中湿路段） 8.1 确定理论弯沉系数，其中又因6.3 结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。rAE1=1400MPaAp中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土水泥稳定碎石石灰粉煤灰土E2=1200MPaE3=1500MPaE4=750MPaE0=34.5MPa路表弯沉值计算图式 多层体系换算图式（注：此时取20是材料的模量值） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为所以。由于 查诺漠图得 则查诺漠

12、图得 则由弯沉等效换算得：，则 取7 层底拉应力验算7.1对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量） ；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得 0,基地为压应力无需验算.7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量） 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得 0,基地为压应力无需验算7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模） 7.3.2 求层底最大拉应力: 7.4.对于石灰粉煤灰土层三层体系如图所示E11500MPah?H22cmE2750MPaE034.5MPa 查中层底面弯拉应力系数诺谟图得则 符合要求7.最小防冻厚度验算该路段路面结构总厚度为H4+6+20+2555cm。公路位于自然区划II3区，由规范查得路面最小防冻厚度为5565cm，所以该路段路面结构厚度满足最小防冻要求。18