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：

k

轴载换算采用如下的计算公式：N C1C2 ndR/P)*35

i 1

计算结果如下表所示：

轴载换算表

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：

t

1 1 365

N e --------------------------------- N i

15

1 0.06449 1 365

365 4303.60 0.5 18918830 (次)

0.06449

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

k

验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：N' C】C 2n^R / P）8

i 1

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:

t

1 1 365

Ne ------------------- Ni

365 7316.87 0.5 32165257 （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 ）。

5.1.3设计指标及设计参数确定

1） 确定路面等级和面层类型

由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于

500

万次。根据规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》和设计任务书的要求 可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为

15年。

2） 确定土基的回弹模量

① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》，

该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为 1.05。

③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范

JTG D50-2006》中“二级自然区

划各土组土基回弹模量参考值（MPa ） ”表并作提高得土基回弹模量为

E 0 37.0MPa.

15

1 0.06449

1 0.06449

3 ）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）

查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20°C和15o C的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20o C和15o C的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa 和2000MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa和1800MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa和1400MPa,水泥碎石（20°C或15o C ）为1500MPa, 石灰土（20o C或15o C ）为550MPa，中粗砂（20o C或15o C ）为90MPa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为

1.2MPa,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,水泥碎石为0.5MPa，石灰土为

0.225MPa。

5.1.4 路面结构厚度计算

1）根据设计弯沉值计算路面厚度

设计指标的确定，对于高速公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

2）计算设计弯沉值

按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》中路面设计弯沉值公式L d = 600N e°'2A c A s A b计算。该项公路为高速公路，公路等级系数为1.0,面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0,半刚性基层，基层类型系数取1.0。

设计弯沉值为：

l d 600Ne 0.2A c A s A b 600 18918830 0.2 1 1 1 21.03（0.01mm）

3）计算各层材料的容许层底拉应力

由

R S /K

S

沥青混凝土：

K S 0.09N e0.22/ A c 0.09 321652570.22/1.0 4.035 细粒式密级配沥青混凝土：

R S /K S 1.2 / 4.035 0.297MPa 中粒式密级配沥青混凝土：

R S /K S 1.0 / 4.035 0.248MPa

粗粒式密级配沥青混凝土：

/K S 0.8/4.035 0.198MPa

R s

水泥碎石：

K s0.35N e0.11/A c0.35 321652570"1/1.0 2.344

s/K s 0.5/2.344 0.213MPa

石灰土：

K s O.45N e0.11/代0.45 32165257111/1.0 3.013

/K s 0.225/3.013 0.075MPa

R s

设计资料总结如下:

设计弯沉值为21.03(0.01mm)，相关设计资料汇总如下表所示表5.3设计资料汇总表

4)查图法求计算层厚度

①由上述计算可知设计弯沉值l d21.03(0.01mm)，令J l d,求综合弯沉系数F。

0.38 0.36