高速公路沥青路面设计实例

（四）过湿状态
1、土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
土质类型 ： 粉质土
路基干湿状态： 中湿状态
土基土质稠度： Wc = 0.8
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
土质类型 ： 粉质土
路基干湿状态： 中湿状态
土基土质稠度： Wc = 1.00
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
公路自然区划：Ⅳ2区
土基回弹模量： E0= 42.5 MPa
2、路面参数设计
（1）确定路面等级和面层类型
层位
结构层材料名称
厚度(cm)
抗压模量(MPa)
劈裂强度
(MPa)
容许底层拉应力
（MPa）
(20℃)
(15℃)
1
细粒式沥青混凝土
4
1400
2000
1.4
0.38
2
中粒式沥青混凝土
6
1200
1600
1.0
0.27
3
粗粒式沥青混凝土
8
900
1200
0.8
0.2
4
水泥稳定碎石
设计层厚度待定
1600
1600
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
公路自然区划：Ⅳ2区
土基回弹模量： E0= 48.5 MPa
2、路面参数设计
（1）确定路面等级和面层类型
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。
13.40
1
18.5
4250
0.0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ817
后轴
27.40
1
1
4250
0.13502
中货车
CA50
前轴
28.70
1
18.5
1500
1.27737
后轴
68.20
1
1
1500
70.2047
中货车
EQ140
前轴
23.70
1
18.5
2125
0.39131
后轴
69.20
1
1
2125
111.74
大货车
JN150
前轴
满足要求。
（三）潮湿状态
1、土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
土质类型 ： 粉质土
路基干湿状态： 中湿状态
土基土质稠度： Wc = 0.90
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 27.67547
实际路面结构第 4层底最大拉应力(MPa) 3.293055E-02
第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 14.30912
实际路面结构第 5层底最大拉应力(MPa) .1202179
第 6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 118.0143
土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 255.2184
满足要求。
4、防冻厚度验算
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表5.2.4“最小防冻厚度”
土质类型 ： 粉质土
路基干湿状态：潮湿状态
路面结构材料层：稳定土类
道路多年最大冻深：>200cm
路面最小防冻厚度：60~70cm
验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。
高速公路沥青路面设计实例
一、设计资料：
本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ2区。
二、交通分析：
轴载分析路面设计以BZZ-100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）累计当量轴次
车型
(KN)
计算结果
路面设计弯沉值(0.01mm) 20.12
路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 19.93818
设计控制层厚度(cm) 16.3
第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 19.93818
实际路面结构第 1层底最大拉应力(MPa) 0
第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 21.70816
JN150
前轴
49.00
1
6.4
2125
610.79
后轴
101.60
1
1
2125
2276.91
特大车日野
KB222
前轴
50.20
1
6.4
1500
478.997
后轴
104.30
1
1
1500
1801.47
拖挂车
五十铃
前轴
60.00
1
6.4
187.5
130.059
后轴
100（3轴）
3
1
187.5
562.5
第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 19.93864
实际路面结构第 1层底最大拉应力(MPa) 0
第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 21.57448
实际路面结构第 2层底最大拉应力(MPa) 0
第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 24.14809
实际路面结构第 3层底最大拉应力(MPa) 0
公路自然区划：Ⅳ2区
土基回弹模量： E0= 31.0 MPa
2、路面参数设计
（1）确定路面等级和面层类型
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。
（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。
0.5
0.21
5
石灰粉煤灰碎石
20
1500
1500
0.7
0.3
6
级配碎石
36
230
230
3、确定设计层厚度
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为16cm（取整）。
计算结果
路面设计弯沉值(0.01mm) 20.12
路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 19.93864
设计控制层厚度(cm) 15.59999
前轴
16.5
1
18.5
6750
0.0686
后轴
23.0
1
1
6750
0.05286
中客车
SH130
前轴
25.55
1
18.5
2000
0.67194
后轴
45.10
1
1
2000
3.42328
大客车
CA50
前轴
28.70
1
18.5
1250
1.06448
后轴
68.20
1
1
1250
58.5039
小货车
BJ130
前轴
（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。
层位
结构层材料名称
厚度(cm)
抗压模量(MPa)
劈裂强度
(MPa)
容许底层拉应力
（MPa）
(20℃)
(15℃)
1
细粒式沥青混凝土
4
1400
2000
1.4
0.38
注：轴载小于50KN的轴载作用不计
（2）累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。
三、设计指标的确定
1、计算设计弯沉值Ld
该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20㎝，基层类型系数取1.0。
小货车
BJ130
前轴
13.40
1
6.4
4250
4.33985
后轴
27.40
1
1
4250
15.2266
中货车
CA50
前轴
28.70
1
6.4
1500
42.0782
后轴
68.20
1
1
1500
283.827
中货车
EQ140
前轴
23.70
1
6.4
2125
25.9235
后轴
69.20
1
1
2125
428.371
大货车
实际路面结构第 1层底最大拉应力(MPa) 0
第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 21.85131
实际路面结构第 2层底最大拉应力(MPa) 0
第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 24.6571
实际路面结构第 3层底最大拉应力(MPa) 0
第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 28.55338
厚度(cm)
抗压模量(MPa)
劈裂强度
(MPa)
容许底层拉应力
（MPa）
(20℃)
(15℃)
1
细粒式沥青混凝土
4
1400
2000
1.4
0.38
2
中粒式沥青混凝土
6
1200
1600
1.0
0.27
3
粗粒式沥青混凝土
8
900
1200
0.8
0.2
4
水泥稳定碎石
设计层厚度待定
1600
1600
0.5
0.21
5
石灰粉煤灰碎石
20
1500
1500
0.7
0.3
6
级配碎石
20
230
230
3、确定设计层厚度
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm（取整）。
计算结果
路面设计弯沉值(0.01mm) 20.12
路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 20.0985
设计控制层厚度(cm) 18.3
第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 20.0985
实际路面结构第 5层底最大拉应力(MPa) .1280616
第 6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 168.4614
土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 192.0715
满足要求。
（二）中湿状态
1、土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
2
中粒式沥青混凝土
6
1200
1600
1.0
0.27
3
粗粒式沥青混凝土
8
900
1200
0.8
0.2
4
水泥稳定碎石
设计层厚度待定
1600
1600
0.5
0.21
5
石灰粉煤灰碎石
20
1500
1500
0.7
0.3
6
级配碎石
20
230
230
3、确定设计层厚度
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为17cm（取整）。
实际路面结构第 4层底最大拉应力(MPa) 3.899089E-02
第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 14.95647
实际路面结构第 5层底最大拉应力(MPa) .1245208
第 6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 183.7254
土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 219.1875
7056.875
注：轴载小于25KN的轴载作用不计。
（2）累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。
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
车型
(KN)
C1
C2
(次/日)
小客车
49.00
1
18.5
2125
130.647
后轴
101.60
1
1
2125
2412.73
特大车日野
KB222
前轴
50.20
1
18.5
1500
111.916
后轴
104.30
1
1
1500
2100.71
拖挂车
五十铃
前轴
60.00
1
18.5
187.5
58.2617
后轴
100（3轴）
3
1
187.5
562.5
5624.304
设计弯沉值为：
2、抗拉强度结构系数
对沥青混凝土面层
对无机结合料稳定集料类
对无机结合料稳定细粒土类
四、设计计算
（一）干燥状态
1、土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
土质类型 ： 粉质土
路基干湿状态： 干燥状态
土基土质稠度： Wc = 1.10
C1
C2
(次/日)
小客车
前轴
16.5
1
6.4
6750
17.0427
后轴
23.0
1
1
6750
11.2933
中客车
SH130
前轴
25.55
1
6.4
2000
33.8345
后轴
45.10
1
1
2000
62.6178
大客车
CA50
前轴
28.70
1
6.4
1250
35.0652
后轴
68.20
1
1
1250
236.522
实际路面结构第 2层底最大拉应力(MPa) 0
第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 24.57569
实际路面结构第 3层底最大拉应力(MPa) 0
第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 28.63524
实际路面结构第 4层底最大拉应力(MPa) 3.739316E-02
第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 15.58239
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。
（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。
层位
结构层材料名称
公路自然区划：Ⅳ2区
土基回弹模量： E0= 36.5 MPa
2、路面参数设计
（1）确定路面等级和面层类型
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。
（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。