沥青路面的结构设计

目录

1．设计资料 (1)

2．累计标准轴载作用次数计算 (1)

3．确定路面结构方案与设计参数 (2)

4．方案一设计弯沉计算 (2)

5．方案一水泥石灰砂砾土层厚度计算 (2)

6．方案一弯拉应力验算 (3)

7．方案一剪应力验算 (5)

8．方案一防冻层厚度验算 (6)

9．方案二设计弯沉计算 (6)

10．方案二水泥稳定砂砾层厚度计算 (6)

11．方案二弯拉应力验算 (7)

12．方案二剪应力验算 (8)

13．方案二防冻层厚度验算 (9)

14．设计结论 (10)

附图：《标准横断面图》、《路面结构图》1．设计资料

某新建高速公路地处II2区，双向四车道，沿线土质为中液限粘性土，填方路基高1.8m，地下水位距路床2.4m；属中湿状态，年降雨量620mm/年，最高气温35℃，多年最大道路冻深为175cm，平均冻结指数882℃，最大冻结指数1225℃。

根据工程可行性报告研究，路段所在地近期交通量调查资料如表1，交通平均增长率前五年8%，之后五年7%，最后五年5%，沥青路面使用期15年，试确定路面结构。

近期交通组成与交通量表1

2．累计标准轴载作用次数计算

由相关资料查得：

汽车车型相关参数表

标准轴载计算参数表

2.1每天BZZ —100作用的当量轴次

由上面两个表，可以按公式计算出每天BZZ —100作用的当量轴次（轴重小于25KN 可不计入）：

①沥青层拉应力指标： 4.35

121(

)k

i i i p N c c n p

==∑ i n ——各级轴载作用次数；

p ——标准轴载；

i p ——被换算车型的各级轴载；

1c ——轴数系数，11 1.2(1)c m =+-，m 为轴数；2c ——轮组系数，双轮组取为

1； ②半刚性基层拉应力指标： 8121''(

)k

i i s

P N C C P ==∑ 1'C ——轴数系数，1'12(1)C m =+-

2'C ——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09

2.2计算15年累计当量轴次

按照交通量增长规律，将15年的交通量累加，即可得到15年累计当量轴次：

15

1(365)e i i N N ==⨯∑

得出弯沉及沥青层拉应力指标求出的累积交通轴次2104万次；半刚性基层拉应力指标求出的累积交通轴次2706万次。

3．确定路面结构方案与设计参数

根据上述计算结果，拟定方案：

方案一： 方案二：

细粒式沥青混凝土 14h cm = 细粒式沥青混凝土 14h cm = 中粒式沥青混凝土 26h cm = 中粒式沥青混凝土 28h cm = 粗粒式沥青混凝土 38h cm = 密集配沥青碎石 315h cm = 水泥稳定碎石 425h cm = 水泥稳定砂砾 4h 水泥石灰砂砾土层 5h 级配砂砾垫层 518h cm =

土基 土基

路面材料参数表

C

15C

1991 2680 1425 2175 978 1320 下面，对方案一和方案二分开计算。

4．方案一设计弯沉计算

由书上公式：

0.2600d e c s b l N A A A -=

查表得：c A ——公路等级系数，取1.0

s A ——路面类型系数，取1.0

b A ——路面结构类型系数，取1.0 故，()

0.2

0.2

4600600210410

11120.58(0.01)d e

c s b l N A A A mm --==⨯⨯⨯⨯⨯=

5．方案一水泥石灰砂砾土层厚度计算

5.1综合修正系数计算

由s d l l =，代入书上公式，求得综合修正系数：

0.380.360.380.36020.5840

1.63(

)() 1.63()()0.5002000200010.650.7

s l E F p δ==⨯⨯=⨯

5.2求理论弯沉系数

由课本公式（12-15）：

1

2s c p l F E δ

α=

求得：

3

120.58101991

5.496220.710.650.5

s c l E p F αδ-⨯⨯=

==⨯⨯⨯ 5.3计算水泥石灰砂砾土层厚度5h

将该多层体系换算为当量三层体系，如下图：

细粒式沥青混凝土 14h cm =

中粒式沥青混凝土 26h cm = 11991y E MPa = 14h cm = 粗粒式沥青混凝土 38h cm = 21425y E MPa = 水泥稳定碎石 425h cm =

H 水泥石灰砂砾土层 5h 土基 040E MPa =

土基

由

1

0.376h δ

=；

211425

0.7161991

y y

E E =

=； 02400.02811425y E E =

= 查课本图12-10得：7.5α=，1 1.52K =，可得：

21 5.4960.4827.5 1.52

c K K αα=

==⨯ 查课本图12-10得

5.70H

δ

=，故 5.710.6560.71()H cm =⨯=

由：2345 H h h h h =+得：5 H 6 6.8434.97 1.0560.71()h cm =+++⨯= 故512.29()h cm =，取为13cm 。

6．方案一弯拉应力验算

6.1容许弯拉应力计算

根据公式（12-34）：

sp

R s

K σσ=

sp σ——沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度；

s K ——抗拉强度的结构系数；

对沥青混凝土层的抗拉强度系数，0.220.09/s e c K N A =；

对于半刚性基层稳定集料类的抗拉强度系数，0.110.35/s e c K N A =； 对于半刚性基层稳定土类的抗拉强度系数，0.110.45/s e c K N A =

各层层底容许弯拉应力表

6.2各层材料层底弯拉应力验算

①细粒式沥青混凝土层底弯拉应力

换算成三层体系，如下图：

细粒式沥青混凝土 14h cm =

中粒式沥青混凝土 26h cm = 12680y E MPa = 4h cm = 粗粒式沥青混凝土 38h cm = 22175y E MPa = 水泥稳定碎石 425h cm = H 水泥石灰砂砾土层 513h cm = 土基 040E MPa =

土基