高速公路沥青路面设计计算书.doc
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一，设计资料：
本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。
交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ2区。
二、交通分析：
1、轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。
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）标准轴载当量轴次
车型
（KN）
C1
C2
（次/日）
小客车
前轴
16.5
1
6.4
3100
7.82703
后轴
23.0
1
1
3100
5.18654
中客车
SH130
前轴
25.55
1
6.4
2000
33.8345
后轴
45.10
1
1
2000
62.6178
大客车
CA50
前轴
28.70
1
6.4
1250
35.0652
后轴
68.20
1
1
1250
236.522
小货车
BJ130
前轴
13.40
1
6.4
4250
4.33985
后轴
27.40
1
1
4250
15.2266
中货车
CA50
前轴
28.70
1
6.4
1500
42.0782
后轴
68.20
1
1
1500
283.827
中货车
EQ140
前轴
23.70
1
6.4
2125
25.9235
后轴
69.20
1
1
2125
428.371
大货车
JN150
前轴
49.00
1
6.4
2125
610.79
后轴
101.60
1
1
2125
2276.91
特大车日野
KB222
前轴
50.20
1
6.4
1500
478.997
后轴
104.30
1
1
1500
1801.47
拖挂车
五十铃
前轴
60.00
1
6.4
187.5
130.059
后轴
100（3轴）
3
1
187.5
562.5
7041.553
注：
轴载小于25KN的轴载作用不计。
（2）累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。
交通量平均增长率为9.5%。
累计当量轴次：
2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
（1）轴载换算
车型
（KN）
C1
C2
（次/日）
小客车
前轴
16.5
1
18.5
3100
0.03151
后轴
23.0
1
1
3100
0.02428
中客车
SH130
前轴
25.55
1
18.5
2000
0.67194
后轴
45.10
1
1
2000
3.42328
大客车
CA50
前轴
28.70
1
18.5
1250
1.06448
后轴
68.20
1
1
1250
58.5039
小货车
BJ130
前轴
13.40
1
18.5
4250
0.00817
后轴
27.40
1
1
4250
0.13502
中货车
CA50
前轴
28.70
1
18.5
1500
1.27737
后轴
68.20
1
1
1500
70.2047
中货车
EQ140
前轴
23.70
1
18.5
2125
0.39131
后轴
69.20
1
1
2125
111.74
大货车
JN150
前轴
49.00
1
18.5
2125
130.647
后轴
101.60
1
1
2125
2412.73
特大车日野
KB222
前轴
50.20
1
18.5
1500
111.916
后轴
104.30
1
1
1500
2100.71
拖挂车
五十铃
前轴
60.00
1
18.5
187.5
58.2617
后轴
100（3轴）
3
1
187.5
562.5
5624.238
注：
轴载小于50KN的轴载作用不计
（2）累计当量轴次
三、路面参数设计
1、确定路面等级和面层类型
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.35×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。
2、结构组合与材料选取及材料设计参数确定
（1）结构组合与材料选取
根据《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》的建议值确定各结构层设计参数。
（2）各层材料抗压模量和襞裂强度
查公路沥青路面设计规范附录E“材料设计参数”表E1“沥青混合料设计参数”及表E2“基层材料设计参数”得到各层材料的抗压强度和襞裂强度，各值均取规范给定的中值。
干燥与中湿状态各层材料的厚度如下表：
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
（20℃）
（15℃）
1
细粒式沥青混凝土
4
1400
2000
1.4
2
中粒式沥青混凝土
6
1200
1600
1.0
3
粗粒式沥青混凝土
8
900
1200
0.8
4
水泥稳定碎石
设计层厚度待定
1600
1600
0.5
5
石灰粉煤灰碎石
20
1500
1500
0.7
6
级配碎石
20
230
230
潮湿与过湿状态各层材料的厚度如下表：
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
（20℃）
（15℃）
1
细粒式沥青混凝土
4
1400
2000
1.4
2
中粒式沥青混凝土
6
1200
1600
1.0
3
粗粒式沥青混凝土
8
900
1200
0.8
4
水泥稳定碎石
设计层厚度待定
1600
1600
0.5
5
石灰粉煤灰碎石
20
1500
1500
0.7
6
级配碎石
36
230
230
3、土基回弹模量的确定
该路段处Ⅳ2区，为普通粉质土。
由于设计要求拟定路基处于各种状态下各个结构层的厚度，根据《公路沥青路面设计规范》中稠度的建议值，取干燥，中湿，潮湿，过湿状态的稠度分别为1.15，1.00，0.90，0.80。
查表“二级自然区划个土组土基回弹模量参考值”可确定各个状态下的土基回弹模量分别为：
干燥状态50.5MPa，中湿状态42.5MPa，潮湿状态36.5MPa，过湿状态31MPa。
4、设计指标的确定：
（1）计算设计弯沉值Ld
路面设计弯沉值根据公式：
计算。
该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20㎝，基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为：
（2）各层材料容许底层拉应力
对沥青混凝土面层
对无机结合料稳定集料类
对无机结合料稳定细粒土类
结构层
抗拉强度结构系数Ks
容许底层拉应力
δR（MPa）
细粒式沥青混凝土
3.77
0.38
中粒式沥青混凝土
3.77
0.27
粗粒式沥青混凝土
4.14
0.19
水泥稳定碎石
2.21
0.21
石灰粉煤灰碎石
2.84
0.3
5、确定设计层厚度
（1）.对于干燥状态
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为15cm。
计算结果
路面设计弯沉值（0.01mm）20.13
路面结构的实测弯沉值（0.01mm）20.04409
设计控制层厚度（cm）15
第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）20.04409
实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）21.85658
实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）24.81918
实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）29.05592
实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）3.636201E-02
第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）15.88779
实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.1312245
第6结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）161.9449
土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）180.8829
满足要求
（2）.对于中湿状态
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm。
计算结果
路面设计弯沉值（0.01mm）20.13
路面结构的实测弯沉值（0.01mm）20.09849
设计控制层厚度（cm）18.30001
第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）20.09849
实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）21.85131
实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）24.6571
实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）28.55337
实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）.0389909
第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）14.95647
实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.1245208
第6结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）183.7254
土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）219.1875
满足要求。
（3）.对于潮湿状态
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为16cm。
计算结果
路面设计弯沉值（0.01mm）20.13
路面结构的实测弯沉值（0.01mm）20.09581
第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）20.09581
实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）21.7593
实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）24.38353
实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）27.62947
实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）.0326887
第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）14.31925
实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.1215517
第6结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）118.0143
土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）255.2184
满足要求
（4）.对于过湿状态
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm。
计算结果
路面设计弯沉值（0.01mm）20.13
路面结构的实测弯沉值（0.01mm）20.12821
第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）20.12821
实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）21.73281
实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）24.2175
实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）27.54314
实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）3.475575E-02
第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）13.69618
实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.114942
第6结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）127.1239
土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）300.499
满足要求
防冻厚度验算
1.干燥状态：
不进行防冻厚度的验算。
2.中湿状态：
根据《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》表5.2.4“最小防冻厚度”
土质类型：
粉质土
路基干湿状态：
中湿状态
路面结构材料层：
稳定土类
道路多年最大冻深：
>200cm
路面最小防冻厚度：
60~70cm
验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。
3.潮湿状态：
根据《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》表5.2.4“最小防冻厚度”
土质类型：
粉质土
路基干湿状态：
潮湿状态
路面结构材料层：
稳定土类
道路多年最大冻深：
>200cm
路面最小防冻厚度：
70~90cm
验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求
4.过湿状态
根据《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》表5.2.4“最小防冻厚度”
土质类型：
粉质土
路基干湿状态：
潮湿状态
路面结构材料层：
稳定土类
道路多年最大冻深：
>200cm
路面最小防冻厚度：
70~90cm
验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。
6、根据《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计沥青混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。
路基状况
结构层
厚度（cm）
适用状态
干燥
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
粗粒式沥青混凝土AC-25
水泥稳定碎石（水泥用量5%）
石灰粉煤灰碎石（石灰用量8%）
级配碎石
5
7
9
20
18
14
高填路堤
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
防或透水封层
4
6
2
桥梁
中湿
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
粗粒式沥青混凝土AC-25
水泥稳定碎石（水泥用量5%）
石灰粉煤灰碎石（石灰用量8%）
级配碎石
5
7
8
28
19
12
低路堤
明暗涵通
互通闸道
潮湿
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
粗粒式沥青混凝土AC-25
水泥稳定碎石（水泥用量5%）
石灰粉煤灰碎石（石灰用量8%）
级配碎石
5
7
9
27
18
24
路堑
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
粗粒式沥青混凝土AC-25
防或透水封层
4
6
8
2
隧道
过湿
细粒式沥青混凝土AC-10
中粒式沥青混凝土AC-16
粗粒式沥青混凝土AC-25
水泥稳定碎石（水泥用量5%）
石灰粉煤灰碎石（石灰用量8%）
级配碎石
7
6
5
31
18
26
浸水路堤
过水路堑
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