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沥青路面结构设计与计算书

1 工程简介
本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000～K3+500，全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。路基宽度为10m，行车道宽度为2×3. 5m，路肩宽度为2×0.75m硬路肩、2×0.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：路面的面层采用4cm厚 细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。
2 土基回弹模量的确定
3 设计资料
（1）交通量年增长率：5% 设计年限：12年
（2）初始年交通量如下表：

。
4 设计任务
4.1 沥青路面结构组合设计
4.2 沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算
4.3 绘制沥青路面结构图
5 沥青路面结构组合设计
5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。标准轴载计算参数如表10－1所示。

标准轴载
BZZ－100
标准轴载
BZZ－100
标准轴载P(KN)
100
单轮传压面当量圆半径δ（cm）
10.65
轮胎接地压强P(Mpa）
0.7
两轮中心距（cm）
3.0δ
5.1.1 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
5.1.1.1 轴载换算
轴载换算采用如下的计算公式：
，，计算结果如下表所示。
轴载换算结果表（弯沉）

注：轴载小于25KN的轴载作用不计

5.1.1.2 累计当量轴次
根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数η=0.7，=5.0%
累计当量轴次：
次
5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次

5.1.2.1 轴载验算

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：

轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）

注：轴载小于50KN的轴载作用不计

5.1.2.2 累计当量轴次
参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取0.7，则累计当量轴次为：

5.2 路面结构层设计与材料选取
由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。根据《路基路面工程》在干燥和中湿路段，路面拟定采用以下结构：
面 层：细粒式沥青混凝土（厚度4cm）；
中粒式沥青混凝土（厚度6cm）；
基 层：水泥稳定碎石（20cm）；
底基层：石灰粉煤灰土（厚度待定）。
5.3 土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅱ3，土基回弹模量：干燥39 Mpa 、中湿34.5Mpa。
5.4 设计指标的确定
对于二级公路，规范要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。
5.4.1 设计弯沉值
该公路为二级公路。公路等级系数取1.1，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为：

5.4.2 各层材料的容许层底拉应力
各层材料的劈裂强度：细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，石灰粉煤灰土为0.25MPa
对于细粒式密集配沥青混凝土层
MPa
对于中粒式密集配沥青混凝土层
MPa

对于水泥稳定碎石
MPa
对于石灰粉煤灰土
MPa
5.5 设计资料汇总
设计弯沉值为30.45（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：

路面设计的结构参数（干燥）
材料名称
h
(cm)
抗压模量
20℃
抗压模量
15℃
容许拉应力
（MPa）
劈裂强度
（MPa）
中粒式沥青混凝土
4
1400
2000
0.449
1.4
粗粒式沥青混凝土
6
1200
1800
0.360
1
水泥稳定碎石
20
1500
1500
0.301
0.5
石灰粉煤灰土
？
750
750
0.117
0.25
土基
—
39
39
—
—

路面设计的结构参数（中湿）
材料名称
h
(cm)
抗压模量
20℃
抗压模量
15℃
容许拉应力
（MPa）
劈裂强度
（MPa）
中粒式沥青混凝土
5
1400
2000
0.449
1.4
粗粒式沥青混凝土
7
1200
1800
0.360
1
二灰碎石
20
1500
1500
0.301
0.5
石灰土
？
750
750
0.117
0.25
土基
—
34.5
34.5
—
—
6 沥青路面结构层厚度计算 （干燥路段）
6.1 确定理论弯沉系数，其中

又因

6.2 结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。
r
A
E1=1400MPa
A
δ
δ
δ
δ
δ
p
中粒式沥青混凝土
粗粒式沥青混凝土
水泥稳定碎石
石灰粉煤灰土
E2=1200MPa
E3=1500MPa
E4=750MPa
E0=39MPa
路表弯沉值计算图式

‘
多层体系换算图式
（注：此时取20℃是材料的模量值）

查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为所以。
由于
查诺漠图得 则
查诺漠图得 则
由弯沉等效换算得：，则

取
7 层底拉应力验算
7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算
7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算
.
7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算
7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算

7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算
7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）

7.3.2 求层底最大拉应力:

7.4.对于石灰粉煤灰土层
7.4.1三层体系如图所示

7.4.2 求层底最大拉应力:

7.最小防冻厚度验算
根据《规范》干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。

8 沥青路面结构层厚度计算 （中湿路段）
8.1 确定理论弯沉系数，其中

又因

6.3 结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。
r
A
E1=1400MPa
A
δ
δ
δ
δ
δ
p
中粒式沥青混凝土
粗粒式沥青混凝土
水泥稳定碎石
石灰粉煤灰土
E2=1200MPa
E3=1500MPa
E4=750MPa
E0=34.5MPa
路表弯沉值计算图式

‘
多层体系换算图式
（注：此时取20℃是材料的模量值）

查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为所以。
由于
查诺漠图得 则
查诺漠图得 则
由弯沉等效换算得：，则

取
7 层底拉应力验算
7.1对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算
7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算
.
7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算
7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）

查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算

7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算
7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模）

7.3.2 求层底最大拉应力:

7.4.对于石灰粉煤灰土层
三层体系如图所示

E1＝1500MPa
h＝?
H＝22cm
E2＝750MPa
E0＝34.5MPa

查中层底面弯拉应力系数诺谟图得

则 符合要求
7.最小防冻厚度验算
该路段路面结构总厚度为H＝4+6+20+25＝55cm。公路位于自然区划II3区，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。