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

()k

i i i P

C 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

()k

i i i P

C 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 。 四、土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅵ区，土基回弹模量为30MPa 。 五、设计指标的确定

对于二级公路，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。

1.设计弯沉值。路面设计弯沉值计算：该公路为二级公路，公路等级系数取1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm ，基层类型系数取1.0.

设计弯沉值为：

0.2d e c b s 600L N A A A -=0.26004312242 1.1 1.0 1.0-=⨯⨯⨯⨯=31.09（mm ）

2.各层材料容许层底拉应力：

sp s /R K σσ=

1）细粒式密级配沥青混凝土：

0.22s a e c 0.09/K A N A ==0.220.09 1.04312242/1.1⨯⨯=2.36

sp s /R K σσ==1.4/2.36=0.593MPa 2）中粒式密级配沥青混凝土：

0.22s a e c 0.09/K A N A ==0.220.09 1.04312242/1.1⨯⨯=2.36

sp s /R K σσ==1.0/2.36=0.432MPa 3）粗粒式密级配沥青混凝土：

0.22s a e c 0.09/K A N A ==0.220.09 1.14312242/1.1⨯⨯=2.59

sp s /R K σσ==0.8/2.59=0.309 MPa 4）二灰碎石：

0.11s e c 0.35/K N A ==0.110.354312242/1.1⨯=1.7

sp s /R K σσ==0.5/1.7=0.292 MPa 5）石灰土：

0.11s e c 0.45/K N A ==0.110.454312242/1.1⨯=2.20

sp s /R K σσ==0.225/2.20=0.102 MPa

六、设计资料总结

设计弯沉值为31.09（0.01mm ），相关资料汇总如下表

E 1=1400MPa 细粒式沥青混凝土

中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 二灰碎石

E 2=1200MPa E 3=1000MPa E 4=1500MPa 二灰土

E 5=550MPa E 0=30MPa

路表弯沉值计算图式

计算弯沉综合系数：

F=1.63（2000s L δ）0.380.360()E P =0.380.3631.0928

1.63()()200010.650.7

⨯⨯⨯=0.514

02300.031000

E E == 3

0.28210.65

h

δ

=

= 2110000.7141400

E E == 查三层体系表面弯沉系数诺谟图得

012(,)(0.282,0.03) 1.448E

h k f f E δ===

21(,)(0.282,0.714)7.68E

h a f f E δ===

由121000d c p L a F E δ

= c a =12ak k 得 2k =0.511

查三层体系表面弯沉系数诺谟图得 H

δ

=5.22

H=55.59cm

1

23452

n K K H h h h h h -===+++∑ 得 532.65h =cm 取535h =cm

八、层底拉应力验算（采用15℃沥青的抗压模量）

细粒式密级配沥青混凝土为2000MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝土为1400MPa

1.对于细粒式沥青混凝土层：

1

2341

n k K i H h h h h -=+=

=+∑

5h =36.00 H δ=

36.00

10.65=3.381

h δ=

3

10.65=0.282 02300.0171800E E == 2118000.92000

E E == 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）

21

(,)E

h f E σδ==(0.282,0.9)f ≤0

12P m m σσ=≤0 σR σ≤

查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）

1n =21(

,)(0.9,3.381)E H

f f E δ

==1.234 2n =2

1

(

,,)(3.381,0.282,0.9)E H h f f E δδ==0.31 σ=0

2

(

,)(3.381,0.017)E H f f E δ==0.341 12P n n σσ==0.7×0.341×1.234×0.31=0.091≤0.593

2.对于中粒式沥青混凝土层：

E 1＝2000MPa h ＝h 1＝3cm H ＝？

E

2＝1800MPa

E 0＝30MPa E 1=1400MPa

h 1＝3cm

h 2＝5cm h 3＝7cm h 4＝20cm

E 2=1200MPa E 3=1000MPa E 4=1500MPa h 5＝？cm

E 5=550MPa E 0=30MPa

E 1＝1400MPa h ＝h 1＝3cm

H ＝？ E 2＝1200MPa E 0＝30MPa

多层体系换算图式