一级公路沥青路面结构设计计算实例

• ①轴载换算
• 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式
为：
N
k i 1
C1C2ni

Pi P
8
• 计算结果如下表所示。
轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）
车型
Pi
C1′
C2′
前轴 58.6
1
18.5
黄河JN163 后轴 114.0
1
1
江淮HF150 后轴 101.5
由Ne=1092万次左右。根据规范推荐结构， 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 (15cm=4+5+6)+ 水 泥 碎 石 ( 取 25cm)+石灰土(厚度待定)+土基。
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4cm)，中面层采用中粒式
0.11
/1.0

2.65
R SP / KS 0.225 / 2.65 0.0849 MPa
• 6）设计资料总结
1
1
解放SP9200 后轴 78.0
3
1
湘江HQP40 后轴 73.2
2
1
东风EQ155 后轴 56.7
3
1
N
k i 1
C1C2
ni

Pi P
8

ni 400
C1C2 ni

Pi P
8
102.9
400 1141.0
400 450.6
300 123.3
车型
Pi（KN）
C1
三菱T653B 前轴 29.3
1
后轴 48.0
1
黄河JN163 前轴 58.6
1
后轴 114.0
1
江淮HF150 前轴 45.1
1
后轴 101.5
1
解放SP9200 前轴 31.3
1
后轴 78.0
3
湘江HQP40 后轴 73.2
2
东风EQ155 前轴 26.5
1
后轴 56.7
2.2
Ld 600Ne0.2 Ac As Ab 600109189400.2 1.01.01.0
23.470.01mm
• (2)各层材料的容许层底拉应力
R SP / KS
• 细粒式密级配沥青混凝土 ：
Ks 0.09Ne0.22 / Ac 0.09109189400.22 /1.03.18 R SP / KS 1.4 / 3.18 0.4403 MPa
C2
ni（次/日）
C1C
2
ni

Pi P
4.35
6.4
300
9.2
1
300
12.3
6.4
400
250.4
1
400
707.3
6.4
400
80.2
1
400
426.8
6.4
300
12.3
1
300
305.4
1
400
205.9
6.4
400
7.9
1
400
74.6
N

k i 1
C1C2 ni
一级公路沥青路面结构设计计算实例
• 例1 甲乙两地之间计划修建一条四车道的一 级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为 10%。该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为 1.00，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。 预测该路竣工后第一年的交通组成如下表所示， 试进行路面结构设计。
轴载换算结果表（弯沉）
密级配沥青混凝土(厚度5cm)，下面层采用粗
粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm)。
• 3)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，得到20℃的抗压模量： • 细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa， • 中粒式的为1200MPa， • 粗粒式的为1000MPa， • 水泥碎石为1500MPa， • 石灰土550MPa。
• 5)设计指标的确定
• 对于一级公路，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
• 路面设计弯沉值根据公式计算。该公路为一级 公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土， 面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层基层 类型系数取1.0。
• 设计弯沉值为：
400
65.9
400
12.8
1896.5
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0.45。
• 累计当量轴次：
Ne
1


t


1

365
N1


1 0.115 1 3651896.5 0.45
0.1
9897132次 990万次
•2)结构组合与材料选取
• ②累计当量轴次
• 根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年 限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5， 取0.45。
Ne

1


t


1

365
N1


1 0.115 1 365 2092.3 0.45
0.1
10918939.8次 1092万次
（2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量 轴次
• 各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝 土为1.4MPa，中粒式的为1.0MPa，粗粒式的为 0.8MPa，水泥碎石为0.5MPa，石灰土 0.225MPa。
• 4)土基回弹模量的确定
• 该路段处于IV7区,为粉质土,稠度为1.00,查352表 14-9“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”查得土基回弹模量为40MPa。

Pi P
4.35
2092.3
• 解：1)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
①轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式：
N

k i 1
C1C2ni

Pi P
4.35
• 计算结果如表所示。
R SP / KS 0.8/3.120.256MPa
• 水泥碎石：
Ks

0.35
N
0.11 e
/
Ac

0.35 9897132
0.11
/1.0

2.06
R SP / KS 0.5 / 2.06 0.2427 MPa
• 石灰土：
Ks

0.45
N
0.11 e
/
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0.45 9897132
• 中粒式密级配沥青混凝土 ：
Ks 0.09Ne0.22 / Ac 0.09109189400.22 /1.03.18
R SP / KS 1.0 / 3.18 0.3145 MPa • 粗粒式密级配沥青混凝土 ：
Ks 0.09Ne0.22 / Ac 0.09109189400.22 /1.03.12