沥青路面设计计算实例

沥青混凝土路面计算书一、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3）轴载换算：轴载换算的计算公式：N=4.35121()kiiiPCCnP计算结果列于下表：车型iP（kN）1C2Cin（次/日）12CC4.35()iiPnP（次/日）东风EQ140前轴23.7016.4后轴69.2011553111.48解放CA10B前轴19.4016.4后轴60.85113041.5350.45黄河JN150前轴49.0016.4后轴101.6011395423.24N=4.35121()kiiiPCCnP885.38注：轴载小于25kN的轴载作用不计。2）累计当量轴次：根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取15年，双车道的车道系数取0.6累计当量轴次：'111365teNN1515.4%1365×885.380.65.4%=4312242（次）3）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，结果列于下表：车型iP（kN）1C2Cin（次/日）12CC8()iiPnP（次/日）东风EQ140后轴69.2011553解放CA10B后轴60.85113041.557.17黄河JN150后轴101.6011395448.48N=8121()kiiiPCCnP505.65注：轴载小于50kN的轴载作用不计验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式：N=8121()kiiiPCCnP（2）累计当量轴次：'111365teNN=1515.4%1365×505.650.65.4%=2462767.6（次）二、结构组合与材料选取根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途筑路材料较丰富，路面结构采用沥青混凝土（15cm），基层采用二灰碎石（20cm），基底层采用石灰土（厚度待定）。二级公路面层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3cm），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm），下层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度7cm）。三、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，因此得到20℃的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa，二灰碎石为1500MPa，石灰土为550MPa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，二灰碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。四、土基回弹模量的确定该路段处于Ⅵ区，土基回弹模量为30MPa。五、设计指标的确定对于二级公路，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。路面设计弯沉值计算：该公路为二级公路，公路等级系数取1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm，基层类型系数取1.0.设计弯沉值为：0.2decbs600LNAAA0.260043122421.11.01.0=31.09（mm）2.各层材料容许层底拉应力：sps/RK1）细粒式密级配沥青混凝土：0.22saec0.09/KANA=0.220.091.04312242/1.1=2.36sps/RK=1.4/2.36=0.593MPa2）中粒式密级配沥青混凝土：0.22saec0.09/KANA=0.220.091.04312242/1.1=2.36sps/RK=1.0/2.36=0.432MPa3）粗粒式密级配沥青混凝土：0.22saec0.09/KANA=0.220.091.14312242/1.1=2.59sps/RK=0.8/2.59=0.309MPa4）二灰碎石：0.11sec0.35/KNA=0.110.354312242/1.1=1.7sps/RK=0.5/1.7=0.292MPa5）石灰土：0.11sec0.45/KNA=0.110.454312242/1.1=2.20sps/RK=0.225/2.20=0.102MPa六、设计资料总结设计弯沉值为31.09（0.01mm），相关资料汇总如下表材料名称H（cm）抗压模量E1(MPa)容许拉应力（MPa）20℃15℃细粒式密级配沥青混凝土3140020000.593中粒式密级配沥青混凝土5120018000.432粗粒式密级配沥青混凝土7100014000.309二灰碎石2015000.292石灰土——5500.102土基——30——七、确定石灰土层厚度rAE1=1400MPaAδδδδδp细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土二灰碎石E2=1200MPaE3=1000MPaE4=1500MPa二灰土E5=550MPaE0=30MPa路表弯沉值计算图式计算弯沉综合系数：F=1.63（2000sL）0.380.360()EP=0.380.3631.09281.63()()200010.650.7=0.51402300.031000EE30.28210.65h2110000.7141400EE查三层体系表面弯沉系数诺谟图得012(,)(0.282,0.03)1.448EhkffE21(,)(0.282,0.714)7.68EhaffE由121000dcpLaFEca=12akk得2k=0.511查三层体系表面弯沉系数诺谟图得H5.22H=55.59cm1542.42.42345222nKKEEHhhhhhEE=55.59得532.65hcm取535hcm八、层底拉应力验算（采用15℃沥青的抗压模量）细粒式密级配沥青混凝土为2000MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1800MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1400MPa1.对于细粒式沥青混凝土层：13440.90.90.92341122nkKiiEEEHhhhhEEE+50.952EhE=36.00H36.0010.65=3.381h310.65=0.28202300.0171800EE2118000.92000EE查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）21(,)EhfE=(0.282,0.9)f≤012Pmm≤0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）1n=21(,)(0.9,3.381)EHffE1.2342n=21(,,)(3.381,0.282,0.9)EHhffE=0.3102(,)(3.381,0.017)EHffE=0.34112Pnn=0.7×0.341×1.234×0.31=0.091≤0.5932.对于中粒式沥青混凝土层：E1＝2000MPah＝h1＝3cmH＝？E2＝1800MPaE0＝30MPaE1=1400MPaAδδδδδph1＝3cmh2＝5cmh3＝7cm3＝4cmh4＝20cmE2=1200MPaE3=1000MPaE4=1500MPah5＝？cmE5=550MPaE0=30MPaE1＝1400MPah＝h1＝3cmH＝？E2＝1200MPaE0＝30MPa多层体系换算图式411ikkkEhhEi=1441221800358.191400EhhE13540.90.90.90.90.90.93451133315005507203514001400nkkKiiEEEEHhhhhEEEE=40.99H3.85h0.76902300.021400EE2114000.7781800EE查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）21(,)EhfE=(0.769,0.778)f≤012Pmm≤0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）1n=21(,)(0.778,3.85)EHffE=1.1662n=21(,,)(3.85,0.769,0.778)EHhffE=0.2502(,)(3.85,0.02)EHffE=0.2612Pnn=0.053≤0.4323.对于粗粒式沥青混凝土层12444441231332000180036716.6714001400ikkKiEEEhhhhhEEE150.90.90.94511455020351500nkkKiiEEHhhhEE=31.48H2.96h1.5702300.021500EE2115001.071400EE查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）21(,)EhfE=(1.57,1.07)f≤012Pmm≤0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）1n=21(,)(1.07,2.96)EHffE=1.232n=21(,,)(2.96,1.57,1.07)EHhffE=0.4602(,)(2.96,0.02)EHffE=0.4612Pnn=0.182≤0.3094.对二灰碎石3124444444123414442000180014003672036.38150015001500ikkKiEEEEhhhhhhEEEE10.911nkkkiiEHhE=35H3.29E1＝1800MPah＝?H＝？E2＝1400MPaE0＝30MPaE1＝1400MPah＝?H＝？E2＝1500MPaE0＝30MPah3.4202300.05550EE2115002.73550EE查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）21(,)EhfE=(3.42,2.73)f≤012Pmm≤0R查三层连续体系中层底面弯拉应力系数诺谟图（上层中层层间连续）1n=21(,)(2.73,3.29)EHffE=1.312n=21(,,)(3.29,3.42,2.73)EHhffE=0.5302(,)(3.29,0.05)EHffE=0.2512Pnn=0.174≤0.292综上所述，各层均满足要求九、进行防冻层厚度验算该路段路面结构总厚度为H＝3+5+7+20+35＝70cm。道路多年最大冻深为：mZd5.3，由《规范》查得路面最小防冻厚度为55～65cm，所以该路段路面结构厚度满足最小防冻要求。十、路面结构方案比较，确定采用的路面结构方案结构类型材料厚度（cm）面层上面层细粒式沥青混凝土3中面层中粒式沥青混凝土5下面层粗粒式沥青混凝土7基层二灰碎石20底基层石灰土35十一、绘制路面结构图石灰土二灰碎石粗粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土土基基层底基层面层中湿31.09粘性土Ⅴ1单位：土基模量路面结构层图示干湿类型设计弯沉路基土质自然区划E1＝1500MPah＝?H＝？E2＝550MPaE0＝30MPa