2019年沥青路面设计指标计算

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1、新建路面结构设计指标与要求一、沥青路面结构设计指标沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和 沥青层抗变形的要求。应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半 刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合 下列规定：1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材 料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；当无资料时可按下表取用可靠度系数YW式中：Ya沥青路面可靠度系数;ls 隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；ld路表的设计弯沉值（

2、0.01mm）；2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变 应满足下式要求：Y e a tR式中：沥青层层底计算的最大拉应变； 沥青层材料的容许拉应变。R3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强 度，应满足下式要求：式中：om半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）；Or路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下 式要求：YaTmTR式中：Tm沥青面层计算的最大剪应力（MPa）；Tr沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。三、沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内

3、累计当量轴次、 面层和基层类型按下式计算确定：ld=600 Ne-0.2AcAsAb式中 ： Ac 道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为1.2；As面层类型系数，沥青混合料为1.0，热拌和温拌或冷拌沥青碎石、 沥青表面处治为1.1；A基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层1.0，沥青类基层 和粒料基层1.6。四、沥青路面材料的容许拉应变&应按下列公式计算确定：R匡 =0.15 E -1/310m / 4N e-1 / 4RmeVM 二 4.84（b - 0.69）V + Vba式中：M沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数；Em沥青混合料20C动态回弹模量（MPa）；V

4、b有效沥青含量（%）；V空隙率（）。五、半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算：KS式中： s对于水泥稳定类材料系指90d龄期的劈裂强度；对二灰稳定类和石灰稳定类材料系指180d龄期的劈裂强度；对于水泥粉煤灰稳定 材料系指龄期120d龄期的劈裂强度（MPa）；Ks抗拉强度结构系数，应依据结构层的混合料类型按下列要求进行 计算：1）无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数应按下式计算：K sr =0.35 Nee0.11 Ac2）无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数应按下式计算：K 或=0.45 Neeo.ii Ac六、沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算：TR二Ts式中：T s沥青

5、混合料结构层60C抗剪强度（MPa）;Kr抗剪强度结构系数，对一般行驶路段Kr=1.2 Ac ；对交叉口和公交车停车站缓慢制动路段Kr =0.39 N0.15 /Ac ;r =pcNp公交车停车站或交叉口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴 次。七、路面质量验收时，应对沥青路面弯沉进行检测和验收，并应符合下列规定： 1应在不利季节采用BZZ-100标准轴载实测轮隙中心处路表弯沉值，实测弯 沉代表值应按下式计算：l =（厂 + Z S） K K00 a 1 2式中：10路段内实测路表弯沉代表值（0.01mm）；l 0 路段内实测路表弯沉平均值（ 0.01mm）；S 路段内实测路表弯沉标准差（0.

6、01mm）；Za与保证率有关的系数，快速路、主干路Za =1.645，其它道路沥青路面 Za=1.5；K1季节影响系数，可根据当地经验确定；K3温度修正系数，可根据当地经验确定。2 应按最后确定的路面结构厚度与材料模量，计算道路表面弯沉检测标准值la,实测弯沉代表值应满足下式要求：1 10 a式中：la路表面弯沉检测标准值（0.01mm），按最后确定的路面结构厚度与材料模量计算的路表面弯沉值。3检测代表弯沉值应用标准轴载BZZ-100的汽车实测路表弯沉值，若为非 标准轴载应进行换算。对半刚性基层结构宜采用5.4m的弯沉仪；对柔性结构可 采用3.6m的弯沉仪测定。检测时，当沥青厚度小于或等于50

7、mm时，可不进行 温度修正；其他情况下均应进行温度修正。若在非不利季节测定，应考虑季节修 正。4测定弯沉时应以1 km3km为一评定路段。检测频率视道路等级每车道每 10m50m 测一点，快速路、主干路每公里检测不少于80 个点，次干路及次干路 以下等级道路每公里检测不少于40 个点。沥青混凝土路面的结构设计一、标准轴载换算标准轴载计算参数（BZZ-100）标准轴载卩虹）100单轮压面当量直径d Cm）21.30轮胎接地压P（MPa）0.7两轮中心距（cm）1.5dkpN 二 Y C C n （匚）4.351 2 i p 根据公式（12-30）i -1ni 各级轴载作用次数；p 标准轴载；pi

8、 被换算车型的各级轴载;轴数系数，I = 1 + 1.2(m-1) m 为轴数;轮组系数，双轮组取为1；将各种不同重量的汽车荷载换算成标准轴载。车型轴重（KN）次数/日C1C2标准轴次/日江淮AL6600503001114.71095184黄海DD680602001121.67643885北京BJ130703001163.57666297东风EQ1408040011151.530981黄海JN1639049911315.540756东风SP92510020011200总计865.4275468（1+ Y）-11 x365根据公式（12-31）N二 N耳（“车道系数，取值0.45）e丫1推算设计

9、年限期末一个车道上的累计当量轴次得:N e =(1 + 0.04 )15 10.04二、路面结构方案X 365x 865.43 x 0.45 =2846290=285 (万次)方案一：细粒式沥青混凝土 4cm 中粒式沥青混凝土 6cm 粗粒式沥青混凝土 8cm 水泥稳定碎石25 cm水泥石灰沙砾土层？土基细粒式沥青混凝土 4cm中粒式沥青混凝土 8cm粗粒式沥青混凝土 15cm密集配碎石？ cm水泥稳定沙砾18cm土基路面材料设计参数如下：材料名称抗压回弹模量劈裂强度(MPa) 15C咼温时参数20C15CEv(MPa)C(MPa)细粒式沥青混12181.27500.334凝土0000中粒式沥

10、青混10160.9600凝土0000粗粒式沥青混80120.650000凝土粉煤灰三渣6000.4天然沙砾160土基2760016027三、确定路面设计弯沉值。查表得： Ac 公路等级系数，取1. 0路面类型系数，取1.0Ab 路面结构类型系数，取1. 0n l = 600N -0.2AAA = 600x(285 x104 h2 x lx lx 1 = 30.7(0.01mm) d e c s b四、计算待求层厚度。1 、求理论弯沉系数由公式(12-15)2 p8El其中，F = 1.63 fl- l20005、0.38丿/ E、0.360I P丿21.3对于Bzz-100： p = 0.7M

11、Pa，5 二=10.65cml = l = 0.03cmdsn 0.03 =2x0.7x10.65a1200 lx1.63(30.7、2000 x 10.65、0.38 ( 21、0.36 丿i .7丿n a 4.78l2、计算基层与垫层的厚度将该多层体系换算为当量三层体系如图：细粒式沥青混凝土 3cm% 二1200MPa 广 3cm粗粒式沥青混凝土 7 cm粉煤灰三渣h2 E2 = 600MPaE 二 800MPa2y天然沙砾h3E3 = 160 MPaEo 二 27 MPa土基 Eo = 27.0 MPa中粒式沥青混凝土 5cm计算H：h11 二510.65E0.282 ；亠 E1y-80

12、0 = 0.667 ；1200o-E2y丄=0.0338800查课本图12-10得a二8.2 ；K 二 1.351aK =- n K =2 a K 28.2 x1.3514.78二 0.43H查课本图 12-10 得=6.10 n H = 6.10x 10.65 = 64.97(cm)5由：H 二 h + h 2.1213 + h 2.-4 E / E + h 2烬 E / E22123312n H = 5 + 7 2800/1000 + h 2#600/1000 + h 2心60/1000 = 64.9723n 0.808h + 0.466h 二 53.59123取垫层厚度h为50cm，得h

13、为37.5cm，取38cm。32五、验算整体性材料层底部的最大弯拉应力。1、确定容许拉应力bR根据公式（12-34）bsKS沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度；抗拉强度的结构系数；对沥青混凝土层的抗拉强度系数，K = 0.09NO.22/ ASe c细粒式 n VK -。叫5 X106).22 X1 2.368S1.0o =- =丄乙=0.507( MPa) Ri K 2.368SoR2oR30.09(2.85X 106)0.22 Xic,c、2.3681.0=l = 0.338(MPa)K 2.368S0.09(2.85 X 106)0.22 X1.1 r2=2.6051.0= l = 0.2

14、30( MPa)K 2.605S对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数， K = 0.35N 0.11 / A S e cn K = 0.35(2.85X106)011 /1.0 =1.795 S粉煤灰三渣层的容许拉应力o0.4o 0.223( MPa)R4 K1.795S(由课本，均采用15C时的抗压回弹模量计算) 2、确定细粒式沥青混凝土层底部的弯拉应力。 将多层结构换算为当量三层体系：细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cm粗粒式沥青混凝土 7 cm n粉煤灰三渣h2 E2 600MPa天然沙砾h3E3 160 MPa土基 E0 27.0 MPaE= 1800 MPa h = 3

15、cm1y11E= 1600MPa H2yE0=27MPaH h + h 0# E / E + h 09： E / E + h 09 E / E1213 13122 2123312n H 5 + 7。/1200 /1600 + 380.600 /1600 + 500.(160 /1600 26.7cm10.65= 0.28 ，16001800= 0.89 ，&271600= 0.0171y2y查图12-18得，oV0，表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。E1y=1600MPaH1nE=1200MPaH2y2E 二 27 MPa0h + h 01132 + h 0-J E / En33137

16、 + 380.9600/1200 + 50。9160/1200 = 29.92cm查图12-18得,H 號=2.81c2 EE1y=1200 = 0.75，化二 丄=0.0225 1600E 12002yy 0，表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。4、确定粗粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。将多层结构换算为当量三层体系：细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cm粗粒式沥青混凝土 7 cm粉煤灰三渣h E = 600MPa2 2天然沙砾hE = 160 MPa33土基 E = 27 .OMPa0E = 1200MPa1yH1nE = 600MPa2yH2E 二 27 MPa0H = h

17、+ h 4E / E + h /E / E n H = 7 + 5 x 41600/1200 + 3x 1800/1200 = 15.7cm1131212131111131=h + h 09 E / E n233238 + 500.9160/600 二 49.5cm=竺=1.4710.65=竺=4.6510.65E 6002y = 0.5E 12001yE27=二 0.045E6002y3、确定中粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。将多层结构换算为当量三层体系：细粒式沥青混凝土 3cm 中粒式沥青混凝土 5cm 粗粒式沥青混凝土 7 cm粉煤灰三渣h E = 600MPa2 2天然沙砾h E = 1

18、60 MPa33土基 E = 27 .OMPa0H 二 h + h 4E / E n H = 5 + 3 x 1800/1600 = 8.09cm二 0.15、 m = 1.151m = 0.5521 12 11 11 12 1no = 0.7 L mm = 0.7 x 0.15 x 1.15 x 0.55 = 0.066MPa Q = 0.230( MPa) m31 2R35、确定粉煤灰三渣底部的弯拉应力。将多层结构换算为当量三层体系：E1y=600MPaH1nE=160MPaH2y2E 二 27 MPa0细粒式沥青混凝土 3cm中粒式沥青混凝土 5cm粗粒式沥青混凝土 7 cm粉煤灰三渣h

19、 E = 600MPa2 2天然沙砾h E = 160 MPa33土基 E = 27 .OMPa0H = h + h 4 E / E + h 4 E / E + h 4 E / E1 2131321212211112n H = 38+ 7 x 41200/600 + 5 x 41600/600 + 3 x 41800/600 = 56.7cm1H = h n H = 50cmb = 0.2 m = 1.06 m = 0.88122 32H56.7H50E160E275.32,c24.70,y 0.27,o-0.169510.65510.65E600E1601y2y查图12-19得，no = 0

20、.7L mm = 0.7 x 0.1x 1.0 x 0.4 = 0.028MPa t (0.2)二 0.165MPa 故满足要求! R K 3.07av(0.2)2、紧急制动时(f = 0.5)：最大剪应力、最大压应力：ot (0.5)二t (0.3) +1.3(f 0.3)p 二 0.29 +1.3x(0.5 0.3)x0.7 二 0.472MPa mmnc (0.5)二c (0.3) + 0.46(f 0.3)p 二0.80 + 0.46x(0.5 0.3)x0.7 二0.864MPa 11破坏面上可能发生的剪应力t :aot (0.5) =t (0.5)cosQ = 0.472xcos34。= 0.391MPaam路标轮缘处(D点)容许剪应力t :Rno (0.5) =c (0.5)-t (0.5)(l+ sin申)=0.864-0.472x(1+ sin34o) = 0.128MPa2 1 mt = c + o tan 申=0.6 + 0.128 tan 340 = 0.686MPaKv(0.5)1.2=1.2tnT =R Kv(0.5)0.6861.2=0.572MPat (0.5) = 0.391MPaa故路面结构能满足紧急制动的要求！