设计弯沉值和容许拉应力计算2
沥青路面设计程序
一、系统总说明1.本系统是根据现行《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002的有关内容编制的，共包括如下九个程序：（1）沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS（2）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC（适用于沥青路面设计）（3）沥青路面设计程序HMPD（4）沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC（5）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1（适用于水泥混凝土路面设计）（6）新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1（7）新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2（8）旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3（9）水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC2.系统的特点（1）采用Visual Basic 6.0 for Windows 语言编程，在Windows系统下运行，有良好的用户界面；（2）功能齐全，凡公路路面设计与计算所需的程序应有尽有；（3）计算速度快，精度高；（4）数据输入采用可视化、全屏幕的窗口输入方式，操作简单方便，一目了然。
所有程序既可人机对话输入，又可用数据文件输入，计算结束立即在输出窗口显示设计计算成果文件内容，并可根据用户要求打印输出，十分方便；（5）具有随机帮助以及自动识别错误并提出警告和提示的功能，让用户无后顾之忧。
此外，与国内同类程序相比，本系统还具有如下几个特点：（1）国内同类程序计算路面各层顶面竣工验收弯沉值，每次只能计算第一层路面顶面竣工验收弯沉值，一个五层路面就要分别计算五次，十分麻烦，而且不能计算土基顶面竣工验收弯沉值。
而本系统一次就可以完成土基及路面各层顶面竣工验收弯沉值的计算，十分方便；（2）国内同类程序计算累计交通量时，交通量年增长率只能考虑正增长的情况，而本系统既可以考虑正增长的情况，又可以考虑负增长和零增长的情况。
（3）在进行“沥青路面设计”时，将出现“用单个程序设计计算”和“用多个程序进行系统的路面设计”两个子菜单。
【精品】沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测
沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测摘要：弯沉值是沥青路面公路工程设计和检测的重要指标，本文结合实例阐述沥青路面面层设计弯沉值的计算、非标准轴载和标准轴载下弯沉实测值之间的换算、工程现场弯沉检测值的修正以及对弯沉检测项目的评定进行了理论分析，为具体的工程实践提供了切实可行的参考依据。
关键词：沥青路面回弹弯沉设计值检测值Abstract: The deflection is important indexes of highway asphalt pavement engineering design and detection, this paper expounds the project analyzed the design of asphalt pavement deflection calculation, non standard axial load and bending under the heavy standard axle load measuring value between conversion, engineering field deflection testing values of the correction and the deflection detection project evaluation, for the specific engineering practice feasible reference.Key words: asphalt pavement; resilience; deflection; design value; detecting value中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1背景资料（实例）黄冈市某两地之间拟建一条四车道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为10%。
高速公路沥青路面设计
高速公路沥青路面设计设计任务书1、设计目的通过本设计掌握高速公路沥青路面设计的基本过程和计算方法。
2、设计题目（1）设计题目南京地区某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。
近期混合交通量为25350 辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2 所示，交通量年平均增长率8%。
该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。
请设计合适的半刚性沥青路面结构。
（2）设计依据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）《路基路面工程》(第三版)，邓学钧主编，2008.5《路基路面工程》，沙爱民主编，2011.33、设计方法与设计内容（1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值；（2）计算设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；（3）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型）；（4）拟定2 种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数；（5）根据《公路沥青路面设计规范》验算拟定的路面结构；4、设计要求（1）总体要求：根据设计资料，初步拟定2 种路面方案，并对这2 种方案进行经济技术比较（经济技术比较以初始修建费为依据，每种材料的单价见附录中表3 所示）；（2）要求计算每种代表车型的轴载换算系数（共两种：一种以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时的轴载换算系数；另一种为进行半刚性基层层底拉应力验算时的轴载换算系数）。
（3）拟定的路面结构方案，应明确标示出每种材料的名称、厚度和设计时使用的模量值。
并列出路面结构验算过程。
5、附录（1）2015 年材料单价表表3 2015 年材料单价表一、确定车道数序号汽车型号日交通量小客车转换系数当量小客车(pcu/d)1 桑塔纳6228.495 1 6228.4952 五十铃10723.05 1.5 16084.583 解放CA10B 5587.14 2.5 13967.854 黄河JN150 2284.035 2.5 5710.0885 黄河JN162 479.115 2.5 1197.7886 交通SH361 45.63 4 182.52合计43371.32设计年限末交通量设计年限小时交通量为（其中 D=0.5，K=12.5%）服务水平等级v/C值设计速度（km/h）120 100 80最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]一v/C≤0.35 750 730 700 二0.35< v/C≤0.551200 1150 1100三0.55<v/C≤0.751650 1600 1500四0.75< v/C≤0.901980 1850 1800五0.90<v/C≤1.002200 2100 2000 六v/C >1.00 0～2100 0～2200 0～2000结论：高速公路采用三级服务水平，则车道数取双向六车道故采用八车道。
城市道路沥青路面检测弯沉值计算
6 石灰土 200 550 0 1500 0 1.25
1 中粒式沥青混凝土 1 .26
2 粗粒式沥青混凝土 .8 .21
3 水泥稳定碎石 .5 .22
----------------------------------------
水泥稳定碎石 180 mm
----------------------------------------
碎石灰土 200 mm
4 水泥稳定碎石 .5 .22
5 碎石灰土 .3 .1
6 石灰土 .25 .09
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.092 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.083 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.005 (MPa)
第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .076 (MPa)
路面设计交通等级为重交通等级
城市道路类型 主干路（大城市）
道路分类系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值 : 19.9 (0.01mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
----------------------------------------
石灰土 200 mm
----------------------------------------
新建路基
6 石灰土 ? 550 0 1500 0 .09
7 新建路基 36
公路沥青路面设计
2.室内实验法： 取代表性土样，在室内按最佳含水量制备三组试件，分别击实不同的次数，测得不同压实度下的相对应的回弹模量
值，绘制压实度与回弹模量曲线，查图求得标准压实度条件下土的回弹模量值。
3.换算法： 利用E0~L0、E0~K、E0~CBR的换算关系式，确定回弹模量值。 4.查表法：无实测条件时采用。
三、路面材料强度设计参数的确定方法
以设计弯沉值计算路面厚度并对结构层进行层底拉应力验算时，各层材料的 模量均采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂试验 测得劈裂强度。
第四节 设计弯沉值与容许拉应力计算 一、设计弯沉值计算 1.设计弯沉值的含义：
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表弯沉设计值。 2.路面外观状态的类型：
（二）起因
车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。 同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。
5、低温缩裂 （一）表现
横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝 （二）起因
路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应 力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂
Rs /Ks
Ks为抗拉强度结构系数。
对于沥青混凝:K土 s 面 0.0层 9Ne0.22/Ac
对于无机结合料 料类 :稳 Ks 定 0.3集 5Ne0.11/Ac 对于无机结合粒 料土 稳 :类 Ks定 0细 .45Ne0.11/Ac
第五节 沥青 路面结构组合设计
一、沥青路面设计内容 1.交通量实测、分析、预测； 2.路面结构层原材料的选择； 3.混合料配合比设计； 4.设计参数的测试与确定； 5.路面结构组合设计与厚度计算； 6.路面排水系统设计和其他路面工程设计等； 7.路面结构方案的技术经济综合比选，提出推荐方案。
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。
路基路面课程设计
足设计弯沉与容许拉应力的要求，验算结果详见附表二。该结构路表设计弯沉为 22.1 (0.01mm)，小于设计弯沉，符合要求。各结构层层底拉应力验算结果军满足 要求。 （3）验算防冻厚度 方案一沥青层厚度 13cm，总厚度 80cm。根据表 8-14 规定，最小防冻层厚度为 40~50 cm。 方案二沥青层厚度 37cm，总厚度 80cm。根据表 8-14 规定，最小防冻层厚度为 50~60 cm。 以上路面结构厚度均满足最小防冻厚度要求。 8、路面交工验收指标 路面交工验收时，验收弯沉值������������ 是工程验收的重要指标，它是以最不利季节。BZZ100 标准轴载作用下。轮隙中心处实测路表弯沉代表值������������进行评定的。即：
7、荷载应力计算 (1）上层板在设计荷载作用下的荷载应力
������������������=1.415+×������1������0������������−3 ���������0��� .65ℎ���−��� 2������������0.94 ������������=12���(������1���−ℎ���3������������2��� )
������������ ≤ ������������
式中：������������——实测某路段的代表弯沉值(0.01mm)； ������������ ——路表弯沉检测标准值(0.01mm)，按最后确定的路面结构厚度和材料模量 计算的路表弯沉值。 方案一详见附表一； 方案二详见附表二。
三、水泥混凝土路面设计
距小于三米，按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：
������1′ =1＋2(m﹣1) ������2′ ——轮组系数，单轮组 18.5，双轮组 1，四轮组 0.09。 计算过程如下图所示：
弯沉值换算
路床完沉值弯沉值=9308E-0.938E路基回弹模量弯沉值作为路基及路面各结构层的强度评价指标已广为接受。
但结构层弯沉值的容许值确定颇具商榷。
一般的参考书籍、交通部颁发现行规范。
验收评定标准对弯沉指标的说明不透彻，甚至相互抵触，很多方面靠人为理解，实际操作困难。
例如，现行《公路工程验收评定标准》（JTJ071-98）对基层、底基层取消弯沉检验指标。
故相当建设项目取消弯沉检测。
而《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93）第8.4.3、第8.5.6明确规定了弯沉值检验项目作为基层，底基层质量合格标准必检项目。
因此，很有必要对弯沉指标作深入剖析。
理解弯沉的意义，掌握容许弯沉的确定方法。
1、弯沉值的作用弯沉是表征路基或路面各结构层抵抗是、竖直变形的能力。
弯沉值越大，说明结构层强度越低。
弯沉值的作用主要反映在以下三个方面：（1）评价路基或路面结构强度车辆荷载在路基、路面结构中产生的有效作用区通常在1.5～2.0m，路面各结构层顶面检测的弯沉值包含有一定厚度土基及其相应下承层的强度。
因此，弯沉是一个综合反映路基路面整体强度。
这也是世界上很多国家采用弯沉作为沥青路面设计强度指标的原因。
（2）评价路基或路面各结构层次的均匀性即使同一路段，土基填料千差万别，填土高度交替变化，三交地段频繁出现。
这些因素引起路床强度差异显著，最终导致在强度薄弱处首先出现早期局部损坏。
因此，路基、路面各结构层次强度的均匀性正越来越受重视。
其均匀性的控制一方面通过宏观调节，如材料的进场、摊铺、平整、碾压等工艺流程，可采用目视法，随时纠正；另一方面通过具体指标检验评价。
压实度、厚度、平整度等指标均可用作为评价均匀性的辅助指标，但由于检验这些指标的频率很低，如验评标准中抽检基层压实度频率仅要求每200m每车道仅检测2处；施工规范要求检测每评定段或每2000m2仅检测6处，很难综合评价结构层的均匀性。
应加大弯沉检测频率，每车道每20m一个断面检测（最低频率每公里也达40～50个测点），这样才更真实评价路面弯沉情况。
路面设计计算书——主干路
路面设计弯沉值:26.49(0.01mm)
层结构层材料名称劈裂强容许拉应有效沥青空隙动态回弹容许拉应变
位度(MPa)力(MPa)含量(%)率(%)模量(MPa) (10-8)
1改性沥青玛蹄脂混合料
2中粒式沥青混凝土
3石灰粉煤灰碎石.5.257
4石灰粉煤灰碎石.5.257
1标准轴载BZZ100 100 1双轮组1350
设计基准期(年) 15设计车道分布系数.6
序号分段时间(年)交通量年增长率
1 65％
2 53％
3 42％
当以设计弯沉值和沥青层剪应力为设计指标时:
路面营运第一年单向日平均当量轴次:1350
设计基准期内一个车道上的累计当量轴次:5913376
属中等交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
路面营运第一年单向日平均当量轴次:1350
设计基准期内一个车道上的累计当量轴次:5913376
属中等交通等级
路面设计交通等级为中等交通等级
交叉口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴次100000
停车站计基准期内同一位置停车的累计当量轴次100000
道路等级主干路
-C10-04
A/1
中城路（文阳路-环城路）
升级改造工程
设计计算书
项目编号：2020032601
设计_________________
校对_________________
专业负责_____________
审核_________________
审定_________________
青岛市市政工程设计研究院有限责任公司
沥青表面层材料的60℃抗剪强度.8 MPa
国内柔性路面设计方法
国内柔性路面设计方法1.公路路面设计程序系统HPDS2003简介1.本系统是根据现行《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002的有关内容编制的，共包括如下九个程序：（1）沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS（2）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC（适用于沥青路面设计）（3）沥青路面设计程序HMPD（4）沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC（5）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1（适用于水泥混凝土路面设计）（6）新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1（7）新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2（8）旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3（9）水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC此项目应用到第一、三及第四个程序。
其中a.沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS输入所需参数，如车辆与交通量参数（车型名称、前轴重、后轴重、后轴数后轴轮组数、后轴距及交通量），沥青路面结构参数（路面材料名称、材料劈裂强度）等。
b.公路沥青路面设计与验算程序HAPDS根据输入的路面计算参数和路基路面结构参数计算路基和路面各层交工验收弯沉值以及路面各层层底最大拉应力。
其中包括：沥青面层参数（面层材料名称、结构层厚度、材料20℃平均抗压模量、材料20℃抗压模量标准差、材料15℃平均抗压模量、材料15℃抗压模量标准差）2.软件计算流程2.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算本设计公路为二级公路双向四车道公路。
在“车辆及材料数据库”中查到设计所需车辆型号及路面材料代码。
应用“设计弯沉值及容许拉应力计算”选项，填写具体参数如图1.1、1.2，运行参数如图5.4。
图1.1：各种类型车辆输入图1.2：路面图1.3：设计弯沉值参数运行结果如图1.4，可以看出，设计弯沉值为34.7（0.01㎜）。
图1.4：设计弯沉值成果图2.2新建路面结构厚度计算应用“沥青路面设计程序（HMPD）窗口”，输入数据如图1.5所示。
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级: 一级公路新建路面的层数: 6标准轴载: BZZ-100层位结构层材料名称厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息(20℃) (15℃)1 细粒式沥青混凝土 4 1205 1805 计算应力2 中粒式沥青混凝土 6 1200 1800 计算应力3 粗粒式沥青混凝土8 1000 1400 计算应力4 水泥稳定碎石19 1505 1505 计算应力5 水泥稳定碎石19 1500 1500 计算应力6 石灰土20 500 500 计算应力7 土基40计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:第1 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 18.8 (0.01mm)第2 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 20.1 (0.01mm)第3 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 22.5 (0.01mm)第4 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 26.2 (0.01mm)第5 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 48.8 (0.01mm)第6 层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 140 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS= 292.5 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)LS= 232.9 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力:第1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-.172 (MPa)第2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-.052 (MPa)第3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-.025 (MPa)第4 层底面最大拉应力σ( 4 )= .028 (MPa)第5 层底面最大拉应力σ( 5 )= .095 (MPa)第6 层底面最大拉应力σ( 6 )= .045 (MPa)。
路基路面工程考试题(简答题)
三、问答题1、半刚性基层材料的特点如何及其种类1）具有一定的抗拉强度和较强的板体性2）环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大的影响3）强度和刚度随龄期增长4）半刚性材料的刚性大于柔性材料、小于刚性材料；5）半刚性材料的承载能力和分布荷载的能力大于柔性材料6）半刚性材料到达一定厚度后，增加厚度对结构承载能力提高不明显7）半刚性材料的垂直变形明显小于柔性材料8）半刚性材料易产生收缩裂缝。
种类：水泥，石灰-粉煤灰等无机结合料稳定的集料或粒料。
2、简述边坡防护与加固的区别，并说明边坡防护有哪些类型及适应条件：防护主要是保护表面免受雨水冲刷，防止和延缓软弱岩层表面碎裂剥蚀，从而提高整体稳定性作用，不承受外力作用，而加固主要承受外力作用，保持结构物的稳定性。
边坡防护：1）植物防护，以土质边坡为主2）工程防护，以石质路堑边坡为主。
3、试列出工业废渣的基本特性，通常使用的石灰稳定工业废渣材料有哪些：1水硬性2缓凝性3抗裂性好，抗磨性差4温度影响大5板体性通常用石灰稳定的废渣，主要有石灰粉煤灰类及其他废渣类等。
4、沥青路面产生车辙的原因是什么？如何采取措施减小车辙：车辙是路面的结构层及土基在行车荷载重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。
路面的车辙同荷载应力大小、重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。
5、试述我国水泥混凝土路面设计规范采用的设计理论、设计指标：我国刚性路面设计采用弹性半空间地基上弹性薄板理论，根据位移法有限元分析的结果，同时考虑荷载应力和温度应力综合作用产生的疲劳损害确定板厚，以疲劳开裂作为设计指标。
6、重力式挡土墙通常可能出现哪些破坏？稳定性验算主要有哪些项目？常见的破坏形式：1）沿基底滑动2）绕墙趾倾覆3）墙身被剪断4）基底应力过大，引起不均匀沉降而使墙身倾斜；稳定性验算项目：1抗滑2抗倾覆。
7、浸水路基设计时，应注意哪些问题？与一般路基相比，由于浸水路基存在水的压力，因而需进行渗透动水压的计算，8、刚性路面设计中采用了哪两种地基假设？它们各自的物理意义是什么：有“K”地基和“E”地基，“K”地基是以地基反应模量“K”表征弹性地基，它假设地基任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其它点无关；半无限地基以弹性模量E和泊松比μ表征的弹性地基，它把地基当成一各向同性的无限体，9. 刚性路面设计主要采用哪两种地基假设，其物理概念有何不同？我国刚性路面设计采用什么理论与方法？有“K”地基和“E”地基，“K”地基是以地基反应模量“K”表征弹性地基，它假设地基任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其它点无关，；半无限地基以弹性模量E和泊松比μ表征的弹性地基，它把地基当成一各向同性的无限体。
路基路面工程(B)题目(中南林业科技大学)
路基路面工程试题一、名词解释：1.车轮轮迹横向分布系数:它为路面横断面上某一宽度范围内实际受到轴载作用数占通过该车道断面的总轴数的比例。
2.设计弯沉:它是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层的类型而确定的路面弯沉实际值，是路面厚度计算的主要依据。
3.劲度模量:就是材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应力与总应变的比值。
4.弯沉综合修正系数：因理论假设与实际路面工作状态的差异，而形成沥青路面实测弯沉值与理论计算值不等，而采用弯沉综合修正系数予以修正，它是实测弯沉值与理论弯沉值之比。
5.半刚性基层：采用无机结合料稳定粒料或土，且具有一定厚度的基层结构。
6.当量轴次：按路面损坏等效原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算成与标准轴载BZZ-100相当轴载作用次数。
7.翘曲应力：水泥混凝土路面面板，当板顶与板底存在温度差，其胀缩变形不同时，因板的自重、地基反力和相邻板的嵌制作用，使板翘曲变形受阻，从而在板内产生的应力称为翘曲应力。
8.CBR：是美国加利福利亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标，采用高质量标准碎石为标准，用对应于某一贯入度的土基单位压力P与相应贯入度的标准压力的比值表示CBR值。
9.累计当量轴次：按路面损坏的等效原则，将不同车型，不同轴载作用次数换算与标准轴载BZZ-100相当轴载作用次数，再根据确定的交通量年平均增长率r和设计年限计算的累计当量轴次。
10.沥青混凝土路面：是指用沥青混凝土作面层的路面。
11.疲劳破坏：结构在低于极限强度的荷载应力作用下，随着荷载作用次数的增加而出现的破坏现象。
12.临界荷位：刚性路面进行应力计算时，选取使面板内产生最大应力或最大疲劳破坏的一个荷载位置。
现行设计规范采用混凝土板纵缝边缘中部作为临界荷位。
13.标准轴载：路面设计以汽车双轮组单轴载100KN为标准轴载，用BZZ-100表示，需要将混合交通的各种轴载和通行次数按照等效损坏的原则换算为标准轴载的通行次数。
路面结构设计
5.路面结构设计5.1沥青路面5.1.1交通量及轴载计算分析路面设计以单轴载双轮组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： ①轴载换算：轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=ki i i P P n C C 135.421)/(计算结果如下表所示：表5.1轴载换算表②累计当量轴次根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。
累计当量轴次：()111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()[]189188305.060.430336506449.0365106449.0115=⨯⨯⨯⨯-+=（次）2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i ki i ∑==计算结果如下表所示：表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）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0.5。
累计当量轴次：()111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()[]321652575.087.731636506449.0106449.0115=⨯⨯⨯-+=（次）5.1.2结构组合设计及材料选取1) 拟订路面结构组合方案根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。
另设20cm 厚的中粗砂垫层。
2) 拟订路面结构层的厚度由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。
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（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。
路面结构计算书
5 新建路基 40
沥青表面层材料的60℃抗压回弹模量平均值 320 MPa
3 水泥稳定碎石 .6 .399
4 水泥稳定碎石 .5 .332
沥青表面层材料的60℃抗剪强度 .6 MPa
一般行驶路段上沥青表面层材料的容许剪应力 .6 MPa
交叉口缓慢制动路段上沥青表面层材料的容许剪应力 .19 MPa
一般行驶路段上沥青表面层的最大剪应力 .461 MPa
交叉口缓慢制动路段上沥青表面层的最大剪应力 .252 MPa
停车站缓慢制动路段上沥青表面层的最大剪应力 .252 MPa
一般行驶路段上沥青表面层材料的抗剪强度满足设计要求
交叉口缓慢制动路段上沥青表面层材料的抗剪强度不满足设计要求
停车站缓慢制动路段上沥青表面层材料的容许剪应力 .211 MPa
二、新建路面结构层厚度计算
道 路 等 级 : 支路
变异水平的等级 : 中 级
可 靠 度 系 数 : 1.05
新建路面的层数 : 4
路面设计弯沉值 : 36.47 (0.01mm)
故弯沉计算已满足要求 .
H( 4 )= 180 mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 180 mm(第 3 层底面拉应力计算满足设计要求)
H( 4 )= 180 mm(第 4 层底面拉应力计算满足设计要求)
路面设计层层位 : 4
设计层最小厚度 : 180 (mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20℃抗压模量 标准差 15℃抗压模量 标准差 容许拉应力
(mm) 平均值(MPa) (MPa) 平均值(MPa) (MPa) (MPa)
浅谈HPDS在沥青路面设计的运用
浅谈HPDS在沥青路面设计的运用0 前言HPDS路面设计软件是东南大学交通学院王凯教授与毛世怀副教授合作编制的。
HPDS 程序已在全国200 多个单位推广应用，得到一致好评。
现将该系统简介如下，HPDS共包括如下九个程序：1、沥青路面设计弯沉值和容许弯拉应力计算程序HLS；2、改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC（适用于沥青路面）；3、沥青路面设计程序HMPD；4、沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC；5、改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1（适用于水泥混凝土路面设计）；6、新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1；7、新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2；8、旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3；9、水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC。
1 设计资料1.1 设计任务某公路设计基准年为2014年，设计使用年限为15年，拟采用HPDS进行沥青路面结构设计，并进行数值分析和评价方案是否可行。
1.2 气象资料该公路处于Ⅱ5区，属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。
年气温平均在14℃～14.5℃，一月份气温最低，月平均气温为-10℃～1℃，七月份气温32℃左右，历史最高气温为40.5℃，历史最低气温为-17℃，年平均降雨量为525.4毫米～658.4毫米，雨水多集中在6～9月份，约占全年降雨量50%以上。
平均初霜日在11月上旬，终霜日在次年3月中下旬，年均无霜日为220天～266天。
地面最大冻土深度位20厘米，夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在3.0米/秒左右。
1.3 地质资料与筑路资料路线位于山岭重丘区，调查及勘探中发现，该地区属第四系上更新统（Q3al+pl），岩性为黄土状粘土，主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲积、倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂隙发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性。
应注意发生不均匀沉陷的可能。
中南大学路基路面工程技术作业答案
《路基路面工程技术》作业参考答案作业一一、选择题：1.C2.B3.C4.C5.D6.C7.D8.B9.C 10.D 11.B 12.B13.B 14.C 15.B二、填空题：1.植物、工程2.高路堤3.小，衡重式4. BZZ-100，标准轴载为100KN5.补充压实，累积永久变形，动稳定度6. 0路面设计弯沉值，20，沥青，刚性、半刚,157. 5.08.纵缝边缘中部三、简答题：1.试述路基压实中含水量、压实度及压实功与压实效果的关系。
答：土的压实效果同压实时的含水量有关。
存在一最佳含水量的条件下，采用一定的压实功能可以达到最大密实度，获得最经济的压实效果。
最佳含水量是一相对值，随压实功能的大小和土的类型而变化。
所施加的压实功能越大，压实土的细粒含量越少，则最佳含水量越小，而最大密实度越高。
2.为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路床处于什么状态？如果路床处于潮湿状态，在路面设计中应如何处理？答：为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路床处于干燥或中湿状态。
如果路床处于潮湿状态，必须经过处理后方可铺筑路面。
3.沥青混合料组成设计的目标是什么？它们之间存在哪些矛盾？答：沥青混合料组成设计的目标是：沥青路面高温稳定性，低温抗裂性，以及抗滑性。
它们的矛盾在于：沥青路面的主要特点之一是强度和抗变形能力因温度升高而显著降低，故沥青面层材料在高温下的强度和刚度就会出现不足，但是在低温时，虽然强度和刚度很高，但是变形能力大为降低。
就会有裂缝的产生。
4.水泥混凝土路面的混凝土面板为什么要设置接缝？接缝的类型有哪些？答：因为混凝土面层由一定厚度的混凝土板所组成，它具有热胀冷缩的性质。
由于一年四季气温变化不同，会使混凝土板产生不同程度的膨胀和收缩，同样即使在一天中，白天昼夜的温差变化也很大，这样会使板的周边和角隅发生翘起的趋势。
这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和粘结力，以及板的自重车轮荷载等的约束，致使板内应力过大造成板的断裂。
沥青路面结构计算书
路面结构计算书一、计弯沉值和容许拉应力计算1.前提数据当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 6000000，属中等交通等级。
拟路面结构从上至下依次为细粒式沥青混凝土4cm、中粒式沥青混凝土6cm、水泥稳定碎石18cm、石灰粉煤灰碎石(计算层)、石灰土18cm，本次设计路面结构为半刚性材料结构。
道路等级：城市次干路道路等级系数：1.2，面层类型系数：1，路面结构类型系数：1；2.路面设计弯沉值l d=600Ne-2A c A s A b=600×(6×106)-2×1.2×1×1=31.7(0.01mm)3.容许拉应力由公式：δR=δS/K S其中K S=0.35Ne0.11/A c（对无机混合料稳定集料类）K S=0.45Ne0.11/A c（对无机混合料细粒土类）容许拉应力计算结果如下：二、结构层厚度计算1.按设计弯沉控制经程序计算，石灰粉煤灰碎石为最小厚度15cm时，LS= 28.7 (0.01mm)，由于设计层厚度H( 4 )=Hmin时LS<=LD，故弯沉计算已满足要求。
2. 按容许拉应力控制H( 4 )= 150 mm(第1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm σ( 5 )= .114 MPaH( 4 )= 200 mm σ( 5 )= .097 MPaH( 4 )= 162 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)控制施工要求，H( 4 )取180 mm。
三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:第1 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 26.6 (0.01mm)第2 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 29.4 (0.01mm)第3 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 33.8 (0.01mm)第4 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 64 (0.01mm)第5 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 188.8 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值LS= 310.5 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)LS= 383.1 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)第1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-.164 (MPa)第2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-.107 (MPa) 第3 层底面最大拉应力σ( 3 )= .012 (MPa) 第4 层底面最大拉应力σ( 4 )= .148 (MPa) 第5 层底面最大拉应力σ( 5 )= .103 (MPa) 以上均满足设计要求。
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设计弯沉值和容许拉应力计算
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 衡阳HY681 47.6 88.4 1 双轮组975
2 北京BG660 84.5 108.35 2 双轮组>
3 268
3 跃进NJ131 20.2 38.2 1 双轮组571
4 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组369
5 黄河JN150 49 101.
6 1 双轮组369
6 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组180
7 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组<3 176 设计年限15 车道系数.35 交通量平均年增长率 6.12 ％
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh= 818 ,属中等交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次: 3477
设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 1.043388E+07
属中等交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次: 3549
设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 1.064994E+07
属中等交通等级
路面设计交通等级为中等交通等级
公路等级高速公路
公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值: 23.7 (0.01mm)
层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1 .32
2 中粒式沥青混凝土.8 .25
3 粗粒式沥青混凝土.6 .19
4 水泥稳定碎石.6 .29
5 水泥粉煤灰砂砾.25 .12
LD= 23.7 (0.01mm)
H( 5 )= 40 mm LS= 23.8 (0.01mm)
H( 5 )= 90 mm LS= 21.5 (0.01mm)
H( 5 )= 42 mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
H( 5 )= 42 mm(第1 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第2 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 142 mm σ( 5 )= .121 MPa
H( 5 )= 192 mm σ( 5 )= .109 MPa
H( 5 )= 147 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
H( 5 )= 42 mm(仅考虑弯沉)
H( 5 )= 147 mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度500 mm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40 mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土80 mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土100 mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石300 mm
----------------------------------------
水泥粉煤灰砂砾150 mm
----------------------------------------
新建路基
交工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级: 高速公路
新建路面的层数: 5
第1 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 18.6 (0.01mm)
第2 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 21.1 (0.01mm)
第3 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 23.7 (0.01mm)
第4 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 29.8 (0.01mm)
第5 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 136.4 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS= 211.7 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 267.5 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)
第1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-.214 (MPa)
第2 层底面最大拉应力σ( 2 )= .087 (MPa)
第3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-.007 (MPa)
第4 层底面最大拉应力σ( 4 )= .186 (MPa)
第5 层底面最大拉应力σ( 5 )= .119 (MPa)。