沥青路面设计实例.docx
《沥青路面设计实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沥青路面设计实例.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
沥青路面设计实例
【例11.1】新建路面设计实例
本例为安徽境内某条高速公路，整体式路基宽度为28.0m，设计车速120km。
⑴设计交通量：
设计使用年限15年，根据交通量预测资料，考虑车型发展趋势及经济发展对交通量增长的影响，交通量平均年增长率预测结果如表1-1。
表（1-1）设计年限内交通量平均年增长率表
路段/年份
2015
2020
2025
2030
2034
平均增长率
--
7.28%
6.61%
4.77%
4.02%
根据现场OD调查及交通量预测结果，本项目代表车辆及通车后第一年交通量预测结果如下表（1-2）所示。
表（1-2）代表车型及预测交通量表
货车类型
代表车型
前轴轴重（kN）
后轴轴重（kN）
后轴轴数
后轴轮组数
交通量
（辆/日）
小客
江淮AL6600
17
26.5
1
双轮组
3220
大客
黄海DD640
32
70
1
双轮组
600
中货
解放CA340
22.1
56.6
1
双轮组
1700
中货
东风DD347
24.0
68.1
1
双轮组
3700
大货
东风EQ144
25.7
70.1
2
双轮组
4700
拖挂车
解放SP9200
31.3
78
3
双轮组
3500
⑵设计累计轴次及设计弯沉
根据预测交通量资料及代表车型，根据
=7068
Ne=［（1+r）t-1］×365×N1×η/r=2.×107
将各级轴载换算为标准轴载100KN，15年内一个车道上的累计当量轴次为2494万次。
设计弯沉：
Ld=600×Ne-0.2×Ac×As×Ab=19.4（0.01mm）
根据累计当量轴次，本项目设计交通等级为特重交通等级，路面设计弯沉19.4（0.01mm）。
若以半刚性层底拉应力为验算指标时
=2494
Ne=［（1+r）t-1］×365×N1×η/r=
⑶路基土干湿类型：
根据项目所处地区已有的设计经验及查表综合考虑得出路基临界高度，参考外业中调查的地下水位，确定了路基的最小填土高度来保证路基在不利季节处于干燥或中湿状态。
⑷土基回弹模量：
根据规范，全线属于Ⅳ5自然区划，结合沿线地质情况确定土基回弹模量E0。
经过清表回填、碾压，并根据《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006要求，保证上路床30cm，填料CBR值不小于8，下路床50cm填料CBR值不小于5，上路床压实度不小于96%；交通量等级为重型时应保证土基回弹模量＞40MPa，故本条道路土基回弹模量取41.0MPa。
施工过程中，应根据不同路段对路床土进行试验，若土基抗压回弹模量不符合设计要求时，可局部采用补压、固化处理、换填等措施，或调整底基层结构或厚度，以保证路基路面的强度和稳定性。
⑸路面设计的结构参数：
统一采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂强度。
沥青混凝土在弯沉指标计算中用20℃抗压模量，底层拉应力计算时采用15℃抗压模量，允许拉应力计算时采用15℃劈裂强度。
半刚性材料的设计龄期：
水泥稳定类为3个月。
参照室内混合料实验结果，结合国内已建成路面调查情况，确定各层材料设计参数见表（1-3）。
表（1-3）结构设计参数
沥青混合材料设计参数
层位
材料名称
级配
类型
20℃抗压回弹模量（MPa）
15℃抗压回弹模量（MPa）
15℃劈裂强度（MPa）
1
细粒式沥青砼
AC-13C
1400
2000
1.4
2
中粒式沥青砼
AC-20C
1200
1800
1.0
3
粗粒式沥青砼
AC-25C
1000
1400
0.8
基层、底基层材料设计参数
层位
材料名称
级配类型
抗压回弹模量E（MPa）（弯沉计算用）
抗压模量E（MPa）
（拉应力计算用）
劈裂强度σ（MPa）
4
水泥稳定碎石
CCR
1500
3000
0.5
5
低剂量水稳碎石
LCCR
700
1500
0.2
注：
上、中面层采用SBS改性。
⑹按设计弯沉计算路面厚度
初步结合以往施工及设计经验，拟定结构厚度：
表（1-4）主线路面结构
层位
材料名称
厚度（cm）
级配类型
1
细粒式沥青混凝土（SBS改性）
4
AC-13C
2
中粒式沥青混凝土（SBS改性）
6
AC-20C
3
粗粒式沥青混凝土
8
AC-25C
4
水泥稳定碎石（4～5%）
h
CCR
5
低剂量水泥稳定碎石（2～3%）
20
LCCR
总厚度
①设计弯沉综合修正系数
由式（1-10）初步计算F可取设计弯沉值代入计算：
=1.63*（（19.4/（2000*10.65））^0.38）*（（41/0.70）^0.36）=0.493
②计算理论弯沉系数
由式（1-6），以设计弯沉值代替理论弯沉值反算可得：
=（19.4*1400）/（1000*2*0.7*10.65*0.493）=3.695
③计算基层厚度
这是一个六层体系，求算基层厚度时，须先把所拟定的结构换算成当量三层体系，求出其中层厚度H（图1-1），然后再按当量厚度换算公式求出h4
求H:
由已知参数求得：
h/δ=4/10.65=0.376；E2/E1=1200/1400=0.857，查图（1-1）得α=6.6
h/δ=4/10.65=0.376，E0/E2=41/1200=0.034，查图（1-1）得k1=1.5;
由αL=αk1k2，所以k2=αL/（αk1）=3.695/（6.6*1.5）=0.373
由K2=0.373；E0/E2=41/1200=0.034；h/δ=4/10.65=0.376，查图（1-1）得H/δ=5.8
故H=5.8*10.65=61.77（cm）
求h3：
根据公式（1-4）：
=
h4=
=
=34.93（cm）
取h4=35（cm）。
⑺验算上面层沥青混凝土底面的层底拉应力
①先把六层体系换算成当量三层体系。
将h1，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15℃抗压回弹模量，其余各层仍用20℃抗压回弹模量或抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16～1-18）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7）。
=
=68.4（cm）
②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。
根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3）。
由h/δ=4/10.65=0.376，E2/E1=1200/2000=0.6查图（1-3）得
＜0，表示该层底为压应力。
由h/δ=4/10.65=0.376，E2/E1=1200/2000=0.6，E0/E2=41/1200=0.034，查图（1-3）得m1＜0.8，查不出具体数值，表示m1非常小。
由H/δ=68.4/10.65=6.423，E0/E2=41/1200=0.034，E2/E1=1200/2000=0.6，查图（1-3）得m2＜0.9，查不出具体数值，表示m2非常小。
③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。
由式（1-7）
，AC=1.0
=
=2.714
=1.4/2.714=0.516（MPa）＞
（
＜0（MPa））
可见，沥青混凝土上面层的强度能满足要求。
⑻验算中面层沥青混凝土底面的层底拉应力
①先把六层体系换算成当量三层体系。
将h1，h2作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15℃抗压回弹模量，其余各层仍用20℃抗压回弹模量或抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16～1-18）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7）。
=
=10.1
=
=76.4（cm）
②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。
根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3）。
由h/δ=10.1/10.65=0.948，E2/E1=1000/1800=0.556查图（1-2）得
=0.07
由h/δ=10.1/10.65=0.948，E2/E1=1000/1800=0.556，E0/E2=41/1000=0.041，查图（1-3）得m1＜0.8，查不出具体数值，表示m1非常小。
由H/δ=76.4/10.65=7.174，E0/E2=41/1000=0.041，E2/E1=1000/1800=0.556，查图（1-3）得m2＜0.30，查不出具体数值，表示m2非常小。
=0.07*0.8*0.31=0.017（MPa）
=0.7*0.017=0.012（MPa）
③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。
由式（1-7）
，AC=1.0
=
=2.714
=1.0/2.714=0.368（MPa）＞
（0.012MPa）
可见，沥青混凝土中面层的强度能满足要求。
⑼验算下面层沥青混凝土底面的层底拉应力
①先把六层体系换算成当量三层体系。
此时AC-25沥青混凝土底下面层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15℃抗压回弹模量，其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16～1-18）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7）。
=
=18.8（cm）
=
=43.6（cm）
②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。
根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3）。
由h/δ=18.8/10.65=1.765，E2/E1=1500/1400=1.071查图（1-2）得
＜0，表示该层底为压应力。
由h/δ=18.8/10.65=1.765，E2/E1=1500/1400=1.071，E0/E2=41/1500=0.027，查图（1-3）得m1＜0.8，查不出具体数值，表示m1非常小。
由H/δ=43.6/10.65=4.094，E0/E2=41/1500=0.027，E2/E1=1500/1400=1.071，查图（1-3）得m2＜0.3，查不出具体数值，表示m2非常小。
③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。
由式（1-7）
，AC=1.0
=
=2.714
=1.0/2.714=0.368（MPa）＞
（
＜0（MPa））
可见，沥青混凝土下面层的强度能满足要求。
（10）验算水泥稳定碎石基层的层底拉应力
①先把六层体系换算成当量三层体系。
此时水泥稳定碎石基层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15℃抗压回弹模量或抗压模量（拉应力计算用），其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16～1-18）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-7）。
=
=50.5（cm）
=20（cm）
②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。
根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-3）。
由h/δ=50.5/10.65=4.742，E2/E1=700/3000=0.233，查图（1-2）得
=0.15。
由h/δ=50.5/10.65=4.742，E2/E1=700/3000=0.233，E0/E2=41/700=0.059，查图（1-3）得m1=1.32。
由H/δ=20/10.65=1.878，E0/E2=41/700=0.059，E2/E1=700/3000=0.233，查图（1-3）得m2=1.01。
=0.15*1.32*1.01=0.200（MPa）
=0.70*0.017=0.140（MPa）
③计算水泥稳定碎石基层底面的容许拉应力。
由式（1-7）
，AC=1.0
=
=1.599
=0.5/1.599=0.313（MPa）＞
（0.140（MPa））
可见，水泥稳定碎石基层的强度能满足要求。
（11）验算低剂量水泥稳定碎石底基层的层底拉应力
①先把六层体系换算成当量三层体系。
此时水泥稳定碎石基层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h，其模量采用15℃抗压回弹模量或抗压模量（拉应力计算用），其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16～1-18）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-8）。
=
=50.5（cm）
=20（cm）
②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。
根据最新规范，本次设计各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-4）。
由H/δ=20/10.65=1.878，E0/E2=41/1500=0.027，查图（1-4）得
=0.166。
由E2/E1=1500/3000=0.5，H/δ=20/10.65=1.878，查图（1-4）得n1=1.13。
由h/δ=50.5/10.65=4.742，H/δ=20/10.65=1.878，E2/E1=1500/3000=0.5，查图（1-4）得n2=0.240。
=0.166*1.13*0.240=0.045（MPa）
=0.70*0.045=0.032（MPa）
③计算低剂量水泥稳定碎石底基层底面的容许拉应力。
由式（1-7）
，AC=1.0
=
=1.599
=0.5/1.599=0.313（MPa）＞
（0.032（MPa））
可见，低剂量水泥稳定碎石底基层的强度能满足要求。
升级会员 