(全过程精细讲解)路面结构设计及计算

路面结构设计及计算

7.1 轴载分析

路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载

a.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：35

.421⎪

⎭

⎫

⎝⎛=P P N C C N i i （7.1）

式中： N —标准轴载当量轴次，次/日

i

n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日

P —标准轴载，KN

i

p —被换算车辆的各级轴载，KN

K —被换算车辆的类型数

1c —轴载系数，)1(2.111-+=m c ，m 是轴数。当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，应考虑轴数系数。

2c ：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。 轴载换算结果如表所示：

表7.2 轴载换算结果表

注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。 （2）累计当量轴数计算

根据设计规，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次：

][γ

η

γ13651)1(N N t

e

⨯⨯-+=

[]

次）（.5484490042

.040

.0327.184********.0115

=⨯⨯⨯-+=

(7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算

验算半刚性基底层底拉应力公式为

8

1

'

2'

1'

)

(∑==k

i i i P p

n c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21'

1-+=m c

'2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。

计算结果如下表所示：

注：轴载小于50KN 的轴载作用不计。

[]

γ

η

γ'13651)1(N N

t

e

⨯⨯-+=

⋅

[]

次3397845%

042.040

.0313.13473651%)

042.01(15

=⨯⨯⨯-+=

7.2 结构组合与材料选取

由上面的计算得到设计年限一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右，根据规推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm ）、基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定）、底基层采用石灰土（30cm ）。 规规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚4cm ），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚5cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚6cm ）。

7.3 各层材料的抗压模量与劈裂强度

查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20℃）与劈裂强度

7.4 土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅲ4区，为粉质土，稠度为 1.05，查相关表的土基回弹模量为51.5MPa 。

7.5 设计指标的确定

对于一级公路，规要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。

a.设计弯沉值（一级公路）:

该公路为一级公路，路面等级系数Ac=1.0，面层是沥青混凝土路面s A

取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm ，基层类型系数Ab=1.0。

设计弯沉值为：

b s

c e

d A A A N L 2.0960-= )01.0(5.260.10.10.15484490

9602

.0mm =⨯⨯⨯⨯=- (7.4)

b.各层材料的容许层底拉应力

s sp

R K σσ=

(7.5)

（1）细粒式密级配沥青混凝土

c

e

a S A N A K 22

.009.0=

(7.6)

734.20

..15484490

0.109.022

.0=⨯⨯=

a S

SP

R MP K 5.0734

.24

.1==

=

σσ (7.7) （2）中粒式密级配沥青混凝土

c

e a S A N A K 22

.009.0=

734.20

..15484490

0.109.022

.0=⨯⨯=

a S

SP

R MP K 36.0734

.21

==

=

σσ （3）粗粒式密级配沥青混凝土

c

e a S A N A K 22

.009.0=

01.30

.154844901.109.022

.0=⨯⨯=

a S

SP

R MP K 26.001

.38

.0==

=

σσ （4）细粒式沥青玛蹄脂碎石

c

e

a S A N A K 22

.009.0=

734.20

..15484490

0.109.022

.0=⨯⨯=

a S

SP

R MP K 5.0734

.24

.1==

=

σσ （5）中粒式沥青玛蹄脂碎石

c

e a S A N A K 22

.009.0=