城市道路路面结构计算实例(华宸光电)
沥青路面设计计算实例
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：轴载换算的计算公式：N= 4.35121()ki i i PC C n P =∑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：()'111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()151 5.4%1365×885.380.65.4%⎡⎤+-⨯⎣⎦=⨯ =4312242（次） 3）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次注：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：N=8121()ki i i PC C n P =∑（2）累计当量轴次：()'111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦==()151 5.4%1365×505.650.65.4%⎡⎤+-⨯⎣⎦⨯=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 。
沥青路面结构设计计算案例
湘江HQP40
东风EQ155
后轴
后轴
73.2
56.7
k
2
3
8
1
1
400
400
65.9
12.8
Pi ni N C1C 2 P i 1
1896.5
②累计当量轴次 • 参数取值同上，设计年限是15年，车道系 数取0.45。 • 累计当量轴次：
9897132 次 990万次
Pi N C1C2ni P i 1
k
4.35
• 计算结果如表所示。 • ②累计当量轴次 • 根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年 限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5， 取0.45。
Ne
1 1 365 1 0.1 1 365 2092 .3 0.45 N
石灰土
土基
？
—
550
40
0.0849
—
0.225
• 按设计弯沉值Ld计算石灰土层厚度： （1）计算综合修正系数F：
Ls F 1.63 2000
0.38
E0 p
0.36
（2）计算理论弯沉系数αc
23.47 1.63 2000 10.65 0.526
m＜ 0.3145 满足要求
• (3)对粗粒式沥青砼层底拉应力验算 • ①换算成当量三层体系
h hK 4
K 1 4 i
EK E1 E2 h1 4 h2 4 h3 Ei E3 E3
2000 1800 4 4 5 6 15.69cm 1400 1400
h1 h2 h3 h4 h5 E1 E2 E3 E4 E5 E0 E0 h=？ E3
路面结构设计计算书(原创)
路面结构补强计算书1.轴载换算及设计弯沉值计算序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量1 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 24882 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 5953 黄河JN163 58.6 114 1 双轮组 2964 黄河JN360 50 110 2 双轮组 <3 2135 东风SP9250 50.7 113.3 3 双轮组 >3 2726 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 53527 四平SPK6150 38 77.8 2 双轮组 >3 471 设计年限取 8年车道系数 .5 交通量平均年增长率 4.7 ％当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，根据上述公式计算得：路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 3512设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6055122当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 4705设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 8112001公路等级一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1路面设计弯沉值 : 26.4 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 中粒式沥青混凝土 1 0.362 中粒式改性沥青混凝土 0.9 0.323 水泥稳定碎石 0.5 0.264 水泥稳定碎石 0.4 0.212．原路面的计算弯沉值及当量回弹模量的计算本次外业资料收集中，对沿线各路段均采用BZZ-100标准轴载汽车，用贝克曼梁测定原有路面的弯沉值，每20m ～50m 测一点，对变化值较大路段进行加密检测，每车道、每路段的测点数不少于20点。
各路段的计算弯沉值 按下式进行计算：路面回弹模量计算：公式如下：原路面计算弯沉值及当量回弹模量如下：3．拟定补强结构方案因考虑采用水泥稳定碎石就地再生技术，需铣刨面层并对老路20厘米基层进行再生，再生后强度不低于于老路强度，故对新加铺水泥稳定碎石基层（设计层位第3层）进行层底拉应力验算。
沥青路面设计计算案例
沥青路面设计计算案例一、新建路面结构设计流程（1）根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。
（2）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。
（3）参考本地区的经验和规范拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数。
（4）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。
如不满足要求，应调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
（5）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。
（6）进行技术经济比较，确定路面结构方案。
需要注意的是，完成结构组合设计后进行厚度计算，厚度计算应采用专业设计程序。
有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。
二、计算示例（一）基本资料1.自然地理条件新建双向四车道高速公路地处Ⅱ2区，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，填方路基高1.8m，路基土为中液限黏性土，地下水位距路床表面2.4m，一般路基处于中湿状态。
2.土基回弹模量的确定该设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为40MPa。
3.预测交通量预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11.预测交通量的年平均增长率为5.0％.（二）根据交通量计算累计标准轴次Ne ，根据公路等级、面层、基层类型及Ne 计算设计弯沉值。
解:1.计算累计标准当量轴次 标准轴载及轴载换算。
路面设计采用双轮组单轴载100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示，根据《沥青路面设计规范》规定，新建公路根据交通调查资料，主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、铰链挂车等的数量与轴重进行预测设计交通量，即除桑塔纳2000外均应进行换算。
一级公路沥青路面结构设计计算实例
一级公路沥青路面结构设计计算实例一级公路是国家重点建设的高速公路，需要经过严格的设计计算才能确保路面的质量和安全。
下面是一级公路沥青路面结构设计的一个实例，包括路基设计、沥青路面厚度计算以及路面结构层的设计。
1.路基设计：路基是公路的基础层，承受着交通荷载的传递和分布。
路基设计主要考虑的因素包括：土质和胀缩性，交通量和荷载频率，基床沉降和变形，以及排水和防渗等。
在这个实例中，我们以典型的路基设计参数为例进行计算。
根据实际情况，我们假设路基的土质为砂土，没有明显的胀缩性。
交通量为每天6000辆，荷载频率为20，基床沉降和变形可容许值为30mm，路基的排水和防渗设计要求满足A2级。
计算方法：首先，计算基床厚度：H_base = 0.05 * N * P * f (单位：m)其中，N为每天通过的车辆数，P为荷载频率，f为修正系数，根据表1查得当P=20时，f=1.0。
带入数据，我们得到基床厚度 H_base = 0.05 * 6000 * 20 * 1.0 = 600mm。
然后，计算沥青路面的修正系数 k ：k = H_base / (H_base + H) ，其中，H为沥青路面厚度。
根据实际情况和设计要求，可以选择不同宽度的沥青路面厚度。
2.沥青路面厚度计算：在这个实例中，我们选择沥青路面的宽度为6m，根据设计要求，计算沥青路面的厚度。
计算方法：首先，计算水平交通荷载分布系数：Z=1.28+0.03W+0.003W^2，其中，W为车道的有效宽度。
带入数据，我们得到Z=1.28+0.03*6+0.003*6^2=1.67然后，计算沥青路面最小厚度：H_min = (P * Z) / k ，其中，P为荷载频率。
带入数据，我们得到H_min = (20 * 1.67) / (0.6) ≈ 55.7mm。
最后，根据设计要求，选择适当的沥青路面厚度为70mm。
3.路面结构层设计：路面结构层是由多层不同材料组成的，可以有效地承受交通荷载并分散载荷。
城市道路路面结构计算表格
Mpa
En= 78.3
h= 20
E1/En= 7.66283525
查得Es/EN= 2.8
所以Es= 219.24
Mpa
计算应力， 确定板厚
设板厚hc=
20
cm
求基层顶面 的计算回弹 模量
λ
λE= d(8.4hc/Es
+0.58)
= 1.00971264
Ecs= λE*Es
= 221fcm*(0.85σf= 0.063*log(
N))
= 1.82791049
Mpa
计算板的荷 载应力σc
Ec/Ecs= 126.485413
查城规110 页表10.4.1
σmax=
1.42
Mpa
σc=
βd*βc*σ max
= 1.9525
Mpa
路面动荷系
数和综合系
数
βd
=
βc
=
1.1 1.25
计算路基基 顶当量回弹 模量及砼面 层相对刚度 半径输入数 据
设计初初期
一
日作用轴载
次数Nci
轴载等级
40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 双后轴110-
计算轴重 (KN) 50 60 70 80 90 100 110 120
120
c(1-
vc^2)/(6Es
(1-
v^2)))^(1/
3)
1.42*hc*(E
c(1-
=
0.3^2)/(6E s(1-
0.15^2)))^
(1/4)
= 83.3102854
lc/rt= 5.40149392 bc/rt= 4.50124493
路面结构设计计算书
公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计1）轴载分析路面设计双轮组单轴载100KN⑴ 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。
① 轴载换算：161100∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ni i i i s P N N δ 式中 ：sN ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；iP —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ；i N—各类轴型i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数；i δ—轴—轮型系数，单轴—双轮组时，i δ=1；单轴—单轮时，按式43.031022.2-⨯=i i P δ计算；双轴—双轮组时，按式22.051007.1--⨯=i i P δ；三轴—双轮组时，按式22.081024.2--⨯=i i P δ计算。
注：轴载小于40KN 的轴载作用不计。
② 计算累计当量轴次根据表设计规范，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数η是~取，08.0=r g ，则[][]362.69001252.036508.01)08.01(389.8343651)1(30=⨯⨯-+⨯=⨯-+=ηr t r s e g g N N 其交通量在44102000~10100⨯⨯中，故属重型交通。
2）初拟路面结构横断面由表3.0.1，相应于安全等级二级的变异水平为低~中。
根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表 初拟普通混凝土面层厚度为24cm ，基层采用水泥碎石，厚20cm ；底基层采用石灰土，厚20cm 。
普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m ，长5.0m 。
横缝为设传力杆的假缝。
3）确定基层顶面当量回弹模量tc s E E ,查表的土基回弹模量a MP E 0.350=，水泥碎石a MP E 15001=，石灰土a MP E 5502= 设计弯拉强度：acm MP f 0.5=，ac MP E 4101.3⨯=结构层如下：水泥混凝土24cm 水泥碎石20cm 石灰土20cm×按式（）计算基层顶面当量回弹模量如下：a x MP h h E h E h E 102520.020.055020.0150020.022222221222121=+⨯+⨯=++= 12211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x1233)2.055012.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500-⨯+⨯++⨯+⨯=)(700.4m MN -=m E D h x x x 380.0)10257.412()12(3131=⨯==165.4)351025(51.1122.6)(51.1122.645.045.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=--E E a x786.0)351125(44.11)(44.1155.055.00=⨯-=-=--E E b xa x bx t MP E E E ah E 276.212)351025(35386.0165.4)(31786.03100=⨯⨯⨯==式中：t E ——基层顶面的当量回弹模量，； 0E ——路床顶面的回弹模量，x E ——基层和底基层或垫层的当量回弹模量， 21,E E ——基层和底基层或垫层的回弹模量， x h ——基层和底基层或垫层的当量厚度，x D ——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度， 21,h h ——基层和底基层或垫层的厚度， b a -——与E E x有关的回归系数普通混凝土面层的相对刚度半径按式（）计算为： ()m E E h r tc679.0)276.21231000(24.0537.0)(537.03131=⨯⨯==4）计算荷载疲劳应力p σ按式（），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：a ps MP h r 060.124.0679.0077.0077.026.026.0=⨯⨯==--σ因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0=r K 。
沥青路面设计计算案例
沥青路面设计计算案例一、新建路面结构设计流程（1）根据设计要求,按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道得累计标准当量轴次,确定设计交通量与交通等级,拟定面层、基层类型,并计算设计弯沉值或容许拉应力。
（2）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式,将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。
（3）参考本地区得经验与规范拟定几种可行得路面结构组合与厚度方案,根据工程选用得材料进行配合比试验，测定各结构层材料得抗压回弹模量、劈裂强度等,确定各结构层得设计参数。
（4）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。
如不满足要求,应调整路面结构层厚度,或变更路面结构组合,或调整材料配合比,提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
（5）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度就是否符合要求。
（6）进行技术经济比较,确定路面结构方案。
需要注意得就是，完成结构组合设计后进行厚度计算,厚度计算应采用专业设计程序。
有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。
二、计算示例（一）基本资料1.自然地理条件新建双向四车道高速公路地处Ⅱ2区,拟采用沥青路面结构进行施工图设计,填方路基高1、8ｍ,路基土为中液限黏性土,地下水位距路床表面2、4ｍ,一般路基处于中湿状态。
2.土基回弹模量得确定该设计路段路基处于中湿状态,路基土为中液限黏性土,根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为４0ＭPａ。
3.预测交通量预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11、预测交通量得年平均增长率为５、0％、计算设计弯沉值。
解：1、计算累计标准当量轴次标准轴载及轴载换算。
路面设计采用双轮组单轴载10０KＮ为标准轴载，以BＺZ-１0０表示,根据《沥青路面设计规范》规定,新建公路根据交通调查资料,主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、铰链挂车等得数量与轴重进行预测设计交通量,即除桑塔纳2000外均应进行换算。
计算公司为:对于北京ＢJ130型轻型货车前轴:Ｃ1=1,C2=6、4,Pi=１3、4KＮ,ｎi=260N=C1×C2×ｎi×(Ｐi/Ｐ)4、35＝１×6、4×260×(1３、4/10０)4、35=0、３(次/d)后轴:C1＝1，C2=1,Pi＝27、4KN,P=１０0ＫＮ，ｎｉ=２6０N=C１×C2×ni×(Pｉ/Ｐ）４、35=１×1×２60×(27、4/100)4、35=0、9(次/d)对于东风EQ140型中型货车前轴:Ｎ=7、9(次/d)后轴:N=１33、9(次／d)对于东风SＰ9250型铰接挂车前轴:N=１１０(次/ｄ）后轴:N=1７０4、３(次／ｄ）对于黄海DD6８0型大客车前轴:N=129、３(次／d)后轴:Ｎ=3０５、8(次／ｄ)对于黄河ＪＮ1６3型重型货车前轴:５43、３（次/ｄ)后轴:N=1５3４、8(次/d)对于江淮AＬ6600型中客车前轴：N=0、6(次/d）后轴:N=0、７（次/ｄ）合计：Ｎ=44７１、8(次／d）累计标准当量轴次Nｅ。
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计算路基基顶当量回弹模量及砼面层相对刚度半径输入数据一设计初初期日作用轴载次数Nci 轴载等级
计算轴重每日作用次数(Pi/Pk)^16后轴系数(KN)Ni(次/日)αn 40-50
500 1.52588E-051050-60
6000.0002821111060-70
7000.0033232931070-80
8000.0281474981080-90
9000.1853020191090-100
10020011200100-110
1100 4.59497298610110-120
120018.48842589
10双后轴110-120
018.48842589 2.91917497
0合计200E c
=28000E cs
=231.966(先取最小值100，实际值计算后确定)E c /E cs
=120.707345双后轴αn = 2.91917497
换算为标准轴的作用次数( 次/日)
二设计年限内设计车道上标准轴载累计数
轴数分配系数ηn=0.5
查城道规范表9.2.3-3可得
设计初期车道设计日标准轴载轴数
N li=ηn*N ci
=100
设计年限内设计车道上标准轴载累计数
N=365*N li((1+γ)^t-1)/γ
=2425017.934
年增长率γ=0.05
设计年限t=30
三板厚设计(设/不设传力杆，特重、重应设，中级以下宜设)
水泥混凝土设计强度f cm= 4.5
水泥砼弯拉弹性模量E c=28000
基垫层厚度设计
土基回弹模量E030Mpa
拟定基垫层厚度及结构组成
初定垫层厚度20cm碎石垫层
初定基层厚度20cm6%水泥稳定石屑
求垫层顶面当量回弹模量
因为E1=220Mpa
E n=30
h=20
E1/E n=7.33333333
查得Es/EN= 2.9
所以Es=87Mpa
求基层顶面当量回弹模量
因为E1=600Mpa
En=87
h=20
E1/En=6.89655172
查得Es/EN= 2.8
所以Es=243.6Mpa
计算应力，确定板厚
设板厚hc=20cm
求基层顶面的计算回弹模量
λE=λd(8.4h c/E s+0.58)
=0.95224138
E cs=λE*E s
=231.966Mpa
求砼弯拉疲劳强度
σf=f cm*(0.85-0.063*log(N))
=2.01493331M pa
计算板的荷载应力σc
E c/E cs=120.707345
查城规110页表10.4.1σmax= 1.42M pa
σc=βd*βc*σmax
= 1.9525M pa 路面动荷系数和综合系数
βd= 1.1
βc= 1.25
由规范式10.4.1得
abs((σf-σc)/σf)*100%
= 3.09852986%≤5%混凝土板长设计
板厚h c=20cm
板长l c=450cm
板宽bc=375cm
E c=28000Mpa
T h=0.82
α1=0.00001
板相对刚度半径r T= 1.42*hc*(Ec(1-vc^2)/(6Es(1-v^2)))^(1/3)
=1.42*hc*(Ec(1-0.3^2)/(6Es(1-0.15^2)))^(1/4)
=83.3102854（cm）
l c/r T=5.40149392
b c/r T=4.50124493
查114页图10.5.3得
板中点νx=0.92
νy=0.76
板边中点νx= 1.01
σTx=E c*α1*T h*h c(νx+v*νy)/(2*(1-v^2))
= 2.42870997
σTy=E c*α1*T h*h c(νy+v*νx)/(2*(1-v^2))
= 2.1092665
σT1=E c*α1*T h*h cνx/2
= 2.31896
最大一次行车荷载作用下的计算荷载应力
查表10.5.2得一次行车荷载的最大轴载
p=120KN
σ1= 1.2Mpa
βd= 1.1
βc= 1.25
σc1=βdβcσ1
= 1.65
σc=σc1+σT
= 4.07870997<f cm= 4.5拉杆设计
F t=10*bc*lc*hc*ρc*μc
=121500N
每块板纵缝处拉杆面积
At=0.01*Ft/[σt]
=7.59375cm
拉杆根数
nt=4At/(pi()*dt^2)
6.71434916
取nt=7根
拉杆长度
lt=0.02Ft/(pi()*dt*nt*[τt])
=72.6967127cm
拉杆间距
st=(lc-2*25)/(nt-1)
=80cm。