沥青路面设计计算案例及沥青路面课程设计

a 沥青路面设计计算案例

一、新建路面结构设计流程

(1)根据设计要求，按弯沉或者弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或者容许拉应力。

(2)按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。

(3)参考本地区的经验和规范拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数。

(4)根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或者验算路面厚度。如不满足要求，应调整路面结构层厚度，或者变更路面结构组合，或者调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。

(5)对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。

(6)进行技术经济比较，确定路面结构方案。

需要注意的是,完成结构组合设计后进行厚度计算,厚度计算应采用专业设计程序。有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。

二、计算示例

(一)基本资料

1 . 自然地理条件

新建双向四车道高速公路地处n2 区，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，填方路基高1.8m,路基土为中液限黏性土，地下水位距路床表面2.4m,普通路基处于中湿状态。

2 .土基回弹模量的确定

该设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为40MPa

3 .预测交通量

预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11.预测交通量的年平均增长率为

4 .0%.

表9-11 预测交通组成与交通量

车型分类代表车型交通量(辆/d)

小客车桑塔纳2000 2280

中客车江淮AL6600 220

大客车黄海DD680 450

轻型货车北京BJ130 260

中型货车东风EQ140 660

重型客车 黄河 JN163 868

较接挂车 东风 SP9250 330

(二)根据交通量计算累计标准轴次 Ne,根据公路等级、面层、基层类型及 Ne 计算设计弯沉值。 解:1.计算累计标准当量轴次 标准轴载及轴载换算。

路面设计采用双轮组单轴载 100KN 为标准轴载， 以 BZZ-100 表示， 根据 《沥青路面设计规范》 规定， 新建公路根据交通调查资料，主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、钱链挂车 等的数量与轴重进行预测设计交通量，即除桑塔纳 2000 外均应进行换算。计算公司为：

n P

N 八产 2

n4 产

对于北京 BJ130 型轻型货车

前轴:C1=1,C2=6.4,Pi=13.4KN,ni=260

N=C1XC2XniX (Pi/P ) 4.35=1X6.4X260X (13.4/100) 4.35=0.3 (次/d ) 后轴： C1=1,C2=1,Pi=27.4KN,P=100KN,ni=260

N=C1XC2XniX (Pi/P ) 4.35=1X1X260X (27.4/100) 4.35=0.9 (次/d ) 对于东风 EQ140ffl 中型货车 前轴:N=7.9 (次/d ) 后轴： N=133.9 (次/d )

对于东风 SP9250 型校接挂车 前轴： N=110 (次/d ) 后轴： N=1704.3 (次/d ) 对于黄海 DD680®大客车 前轴： N=129.3 (次/d ) 后轴： N=305.8 (次/d ) 对于黄河 JN163 型重型货车 前轴： 543.3 (次/d ) 后轴： N=1534.8 (次/d ) 对于江淮 AL6600 型中客车 前轴： N=0.6 (次/d ) 后轴： N=0.7 (次/d )

合计： N=4471.8 (次/d ) 累计标准当量轴次 Ne

沥青路面高速公路设计使用年限以 15 年计，车道系数 4=0.45,则累计当量轴次为：

Ne 」(

1 厂 1]365M

=[(1+0.05)15-1]X365X4471.8X0.45/0.05 =15849307(次)

累计轴次计算结果见表 9-12,属于重交通等级。

表 9-12 轴载换算与累计轴载

后轴重

(KN 汽车类型

27.4 69.3 113.3 91.5 114.5 26.5 弯1沉及沥青层拉2应力指标 1585 万次

注：以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各级轴载换算过程略。 2.路面设计弯沉值的计算 1)初拟路面结构

2)根据本地区得到路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了 3 个结构组合方案。 方案一： 4cm 细粒式沥青混凝土+6cm 中粒式沥青混凝土+8cm 粗粒式沥青混凝土 +38cm 水泥稳定石¥石基层+?水泥石灰沙砾土层，以水泥稳定沙砾为设计层。 方案二：4cm 细粒式沥青混凝土+8cm 中粒式沥青混凝土+15cm ®及配沥青碎石+? 水泥稳定沙砾+18cm 级配沙砾垫层，以水泥稳定沙砾为设计层。

方案三： 4cm 细粒式沥青混凝土+8cm 中粒式沥青混凝土+2X10cm 密及配沥青碎石+35cm§i 配 砂石。

2)计算路面设计弯沉值 l d =600N e^.2A c A s A b

l =600Ne 0 2AAA

.

方案一：该结构为沥青混凝土面层，半刚性基层： A=1.0,A =1.0,从=1.0

S

l =600Ne 2 义 A A A =600 义 158493070.2 1.0 1.0 1.0=21.78(0.01mm

d ° . c s b X X X

方案二：该结构为沥青混凝土面层，柔性基层与半刚性基层组合，根据内插法确 定基层系数为 1.45; A =1.0,A =1.0,人=1.45 c s

l =600Ne 0.2XACASAb=60015849307° 2X1.0X1.0X1.45=31.59(0.01mm)

d

方案三：该结构为沥青混凝土面层，柔性基层。 A =1.0,A =1.0,人=1.6 c s

l =600Ne 0.2XACASAb=60015849307° 2X1.0X1.0X1.6=34.86(0.01mm)

d

d

北京 BJ130 型轻型货车东风 EQ140®中型货车东风 SP9250a 较接挂车黄海 DD68cs 大客车 黄河JN163 型重型货车江淮 AL6600 型中客车 换算方法

累计交通轴次 前轴 重 (KN )

13.4

23.6

50.7 49.0 58.6 17.0 260 660 330 450 868 220

日交通里(辆

/d)

后轴轮组 数 后轴距 (项 0 0 4 0 0 0

1 1 3 1 1

2 2 2

2 2

后轴数