路面结构设计

5.路面结构设计

5.1沥青路面

5.1.1交通量及轴载计算分析

路面设计以单轴载双轮组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： ①轴载换算：

轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=k

i i i P P n C C 135.421)/(

计算结果如下表所示：

表5.1轴载换算表

②累计当量轴次

根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。

累计当量轴次：

()111365

t e N N γηγ

??+-???=

()[]18918830

5.060.430336506449

.0365106449.0115

=????-+=

（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

验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i k

i i ∑==

计算结果如下表所示：

表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）

②累计当量轴次

参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.5。

累计当量轴次：

()111365

t e N N γηγ

??+-???=

()[]321652575.087.731636506449

.0106449.0115

=???-+=

（次）

5.1.2结构组合设计及材料选取

1) 拟订路面结构组合方案

根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。

另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2) 拟订路面结构层的厚度

由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。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（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定

1) 确定路面等级和面层类型

由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。

2) 确定土基的回弹模量

① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.05。

③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”表并作提高得土基回弹模量为

MPa E 0.370=.

3）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）

查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C o 和15C o 的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20C o 和15C o 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa 和2000MPa ，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa 和1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa 和1400MPa ，水泥碎石（20C o 或15C o ）为1500MPa ，石灰土（20C o 或15C o ）为550MPa ，中粗砂（20C o 或15C o ）为90MPa 。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.2MPa ，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 ，水泥碎石为0.5MPa ，石灰土为0.225MPa 。

5.1.4路面结构厚度计算 1) 根据设计弯沉值计算路面厚度

设计指标的确定，对于高速公路，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。

2) 计算设计弯沉值

按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》中路面设计弯沉值

公式0.2

600d e c s b L N A A A -=计算。该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0,面层是

沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数取1.0 。

设计弯沉值为：

)01.0(03.21111189188306006002

.02.0mm A A A Ne l b s c d =????==--

3) 计算各层材料的容许层底拉应力

由

S S R K /σσ=

沥青混凝土：

035.40.1/3216525709.0/09.022.022

.0=?==c e

S A N K

细粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 297.0035.4/2.1/===σσ

中粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 248.0035.4/0.1/===σσ

粗粒式密级配沥青混凝土：

MPa K S S R 198.0035.4/8.0/===σσ

水泥碎石：

344.20.1/3216525735.0/35.011.011

.0=?==c e

S A N K

MPa K S S R 213.0344.2/5.0/===σσ

石灰土：

013.30.1/3216525745.0/45.011.011

.0=?==c e

S A N K

MPa K S S R 075.0013.3/225.0/===σσ

设计资料总结如下：

设计弯沉值为)01.0(03.21mm ，相关设计资料汇总如下表所示。

表5.3设计资料汇总表

4）查图法求计算层厚度

① 由上述计算可知设计弯沉值)01.0(03.21mm l d =，令d s l l =,求综合弯沉系数F 。

则 36

.0038

.0200063.1??

? ???

??=P E L F S δ

4902

.07.00.3765.10200003.2163.136

.038

.0=??

? ?????? ??

??=

② 计算实际弯沉系数s α 974.165

.107.020001400

03.2120001=???==

δαp E L s s

③ 计算理论弯沉系数L a 343.44546

.0974

.1==

=F s

c L ααα

④ 查三层体系表面弯沉系数诺谟图

对于细粒式密级配沥青混凝土

因为 38.065

.104

δh

86.01400120012==E E

031.01200

3720==E E 由

、12E E 查图得 3.6=α 由h d 、02

E 查图得 64.11=K 由

、20E E 和42.064.13.6343.412=?=

=K K l αα,查图得 8.5=δH ⑤ 计算中层厚度

cm H H 77.6165.108.5/=?=?=δδ

⑥ 计算石灰土层厚度由公式4

.22

32E E h h H k

n k k ∑-=+=得 4.254.24

.21200

550

120015002012001000868.62?+?+?+=h 则解得 cm h 55.365= 则取 cm h 375=

5.1.5路面结构验算

5.1.5.1 验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力

1）沥青面层层底拉应力验算（此时取15C o 抗压模量） ①细粒式密级配沥青混凝土表层验算

cm h 4= 由H=

.01

+-+=∑i k

n i k k E E h 即cm H 29.381800

550

37180015002018001400869.09.09

.0=?+?+?+= 由

38.065.104==

、60.365

.1029.38==δH 、02.01800

20==E E 和

9.02000

180012==E E 查图图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。

②中粒式密级配沥青混凝土表层验算则cm E E h h i

k i k k 1.1061800

20004144

=+?==∑= cm E E h H n i k i k k 7.421400

550

37140015002089.09.01

.01=?+?+==

∑-+=+ 由

95.065.101.10==

、01.465.107.42==δH 、03.01400

20==E E 和

78.01800

1400

12==E E 查图图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。

③粗粒式密级配沥青混凝土表层验算则∑==i

k i

k E E h h 14

8.188

1400

1800

614002000444

=+?+?= cm E E h H n i k i k k 14.321500

550

37209.01

.01=?+==

∑-+=+ 由

77.165.108.18==

、02.365.1014.32==δH 、02.01500

20==E E 和

07.11400

1500

12==E E 查图图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。

2）水泥碎石基层层底拉应力验算则∑==i

k i

k E E h h 14

cm 44.38201500

1400

8150018006150020004444

=+?+?+?= cm H 37=

由

61.365.1044.38==

,47.365.1037==δH 、07.0550

3720==E E 、和

37.01500

55012==E E 查图得MPa 13.0=-

σ、36.11=m ,68.02=m ，又有7.0=p

则MPa MPa m m p 213.0084.068.036.113.07.021<=???==-

σσ 即满足要求。

3）石灰土基层层底拉应力验算则∑==i

k i

k E E h h 14

cm 44.38201500

1400

8150018006150020004444

=+?+?+?= cm H 37=

由

61.365.1044.38==

,47.365.1037==δH 、07.0550

20==E E 、和

37.01500

55012==E E 查图得MPa 22.0=-

σ、07.11=n ,35.02=n ，又有7.0=p

则MPa MPa n n p 075.0058.035.007.122.07.021<=???==-

σσ 即满足要求。

5.1.5.2 季节性冰冻地区沥青混凝土路面防冻厚度验算

因为该地区土基干湿类型为假定为干燥土基，且设计任务书中相关资料不全，所以不作路面防冻厚度验算。

5.1.6沥青混合料配合比设计

热拌沥青棍合料的配合比设计应遵照下列步骤进行：

1) 目标配合比的设计阶段，按规范中规定的矿料级配，用工程实际使用的材料计算各种材料的用量比例，进行马歇尔试验，确定最佳沥青用量。以矿料级配及沥青用量作目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。

2) 生产配合比设计阶段，沥青混凝土采用间歇式拌和机拌和，从二次筛分后进入各热料仓的材料取样进行筛分，以确定各热料仓的材料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓比例以达到供料均衡，并取目标配合比设计的最佳沥青用量及其±0.3％之间的三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。

3) 生产配合比验证阶段，拌和机采用生产配合比进行试拌，铺筑试验段，并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料级配中，0.074mm ，2.5mm ，5mm 三档的筛孔通过率接近要求级配的中值。

经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更，生产过程中，如遇进场材料发生变化，经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符合要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。

5.2水泥路面设计

任务书规定：应设计服务区或收费站处的路面为水泥混凝土路面。 5.2.1交通量分析

由《公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2003）》表3.0.1（下同，均为《规范》中表号），高速公路的设计基准期为30年，安全等级为一级。由表A.2.2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22。取交通量年平均增长率为6.449％。

按式(A.2.2)计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为

()[]

次

4315838722.06449

.0365

16449.011.69073651130

=??-+?=

?-+=r

r s

e g g N N

属特重交通等级。

5.2.2结构组合设计及材料选取

1) 初拟路面结构

由表 3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、特重交通等级和低级变异水平等级，查表 4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为0.28m 。基层选用水泥粉煤灰碎石，厚0.20m 。垫层为0.15m 低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m ，长5.0m 。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

2) 路面材料参数确定

按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa ，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa 。

查附录F.1，路基回弹模量取37.0MPa 。查附录F.2，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa ，水泥粉煤灰碎石基层回弹模量取1300MPa 。

5.2.3路面厚度设计计算

按式(B ．1．5)计算基层顶面当量回弹模量如下：

MPa h h E h E h E x 104815

.02.015.06002.013002

2222

212

2121=+?+?=++=

()()083

.315.060012.0130014

15.02.012

15.0600122.01300114

12121

221

2311=?

???+?++

?=?

???

??++++=--h E h E h h h E h E D x

E D h x x x 328.01048/083.312/1233=?==134.437104851.1122.651.1122.645.045.00=??????????? ??

?-?=???

????????? ??-=--E E a x 771

.037104844.1144.1155

.055

.00=?

???-=?

? ??-=--E E b x MPa E E E ah E x b

x t 19737104837328

.0134.43

/1771

.03

/100=?

? ?????=?

? ??=

普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B ．1．3．2)计算为

m E E h r t c 861.0165/3100028.0537.0/537.033=??==

1) 荷载疲劳应力

按式(B.1.3)，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为

MPa h r ps 898.028.0861.0077.0077.026.026.0=??==--σ

因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr =O .87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数

724.2)43158387(057.0===n

e f N k 。根据公路等级，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc =1.30。

按式(B ．1．2)，荷载疲劳应力计算为

MPa k k k ps c f r pr 766.2898.03.1724.287.0=???==σσ 2) 温度疲劳应力

由表3.0.8，Ⅱ区最大温度梯度取88(℃/m)。板长5m ，l/r =5/0.923=5.419，由图B.2.2可查普通混凝土板厚h =0.28m ，B x =0.42。按式(B.2.2)，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为

MPa B hT E x g

c c tm 604.142.02

8828.0310*******=?????==

-ασ

温度疲劳应力系数kt ，按式(B.2.3)计算为

446.0041.05604.1828.0604.10.5323.1=????????-??? ???=???

?????-???? ??=b f a f k c r tm tm r t σσ 再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为

MPa k tm t tr 715.0604.1446.0=?==σσ

查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95％。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数γr =1.33。

按式(3.0.3)

()MPa f MPa r tr pr r 0.5630.4)715.0766.2(33.1=≤=+?=+σσγ

因而，所选普通混凝土面层厚度0.28m 可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。

5.2.4接缝构造设计 5.2.4.1 纵向接缝

1) 纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定：

① 一次铺筑宽度小于路面宽度，应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式，上部锯切槽口，深度为40mm ，宽度为8mm ，槽内灌塞填缝料，构造如图5.1.1a ）所示；

② 一次铺筑宽度大于 4.5m ，应设置纵向缩缝。纵向缩缝采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用半刚性基层，槽口深度为板厚的2/5,取120mm 。其构造如图5.1.1b)所示。

图5．1纵缝构造(尺寸单位：nun)

a)纵向施工缝；b)纵向缩缝

2)纵缝应与路线中缝平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分，纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间，以纵向施工缝隔开。

3)拉杆应采用螺纹钢筋，设在板后中央，并应对拉杆中部100mm范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距，可参照表5.1.3选用16×800×600（到自由边或未设拉杆的纵缝距离为4.5m)。施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距离不得小于100mm。

5.2.4.2 横向接缝

1)每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，采用传力杆的平缝形式，其构造如图 5.2.1a)所示;设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同.遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式，其构造如图5.2.1b)所示。

图5.2

2)横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。本设计区段为特重和重交通公路的收费站段，缩缝采用设传力杆假缝形式，其构造如图5.2.a)所示。

3)横向缩缝槽口增设深20mm、宽10mm的浅槽口，其构造如图5.3所示。

图5.3

4)传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距可按表5.2.5选用Φ35，最小长度450，最大间距300。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。

5.2.4.3 接缝填封材料

1)胀缝接缝板应选用能适应混凝土板膨胀收缩、施工时不变形、复原率高和耐久性好的材料。此为高速公路，选用沥青纤维板。

2)接缝填料应选用与混凝土接缝槽壁粘结力强、回弹性好、适应混凝土板收缩、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂、耐老化的材料。常用的填缝材料有聚氨酯焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类、沥青玛蹄脂及橡胶嵌缝条等，此处选用沥青橡胶。

国内外沥青路面设计方法分析

第5期（总第118期） ■综合论述国内外沥青路面设计方法分析姚连军1，李丽2 （1.重庆市交通规划勘察设计院，重庆401121；2.重庆交通大学，重庆400074）摘要基于国内外沥青路面现有设计体系，介绍了经验法、力学-经验法、基于性能设计法三大类别，并针对其代表性的设计方法的特点进行了评析；结合我国沥青路面结构设计体系，指出我国设计体系中存在的设计指标、路面材料设计参数、交通荷载等方面存在缺陷，并提出相应的建议。关键词道路工程；沥青路面；设计方法；设计指标 Abstract：Based on current design of asphalt pavement both home and abroad，the paper has made introduction to three means of design，namely empirical method，stress empirical method and property-centered method.Moreover，it has made comments on certain representative features of designs.Taking structure design of asphalt pavement in China into account，the paper presents some demerits in design target，parameter of pavement materials，traffic capacity and the like and finally proposes solutions to such problems. Keywords：highway engineering，asphalt pavement，means of design，design target 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，设计经济合理的路面结构使之能起到承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的要求。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史，其发展历程经历了经验法和力学-经验法、基于性能的设计方法等类型。 1国外沥青路面设计方法 1.1经验法经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。 CBR法[1~2]以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定，建立起路基土CBR轮载～路面结构层厚度（以粒料层总厚度表征）三者间的经验关系。利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单，概念明确，适用于重载、低等级的路面设计；但CBR值仅是一种经验性的指标，并不是材料承载力的直接度量指标，它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下，因而，路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣，更关心的是路基土的回弹性质（回弹模量）及其在重复荷载作用下的塑性应变。 AASHTO法[3~4]是在AASHO试验路的基础上建立的，整理试验路的试验观测数据，得到的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHTO方法提出了现时服务能力指数（PSI）的概念，以反映路面的服务质量。不同轴载的作用，按等效损坏（PSI）的原则进行转换。路面使用性能指标PSI，主要受平整度的影响，与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。因此，这是一项反映路面功能性能的指标，而不是表征路面结构性损坏的指标。此外，这个方法源于一条试验路的数据，仅反映一种路基土和一种环境条件，推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。但AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存，为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据[5]。AASHO法提出了轴载换算的概念和公式，考虑了结构的可靠度和排水条件的影响，这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。1.2力学-经验法力学-经验法利用在力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始，各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学-经验设计法，著名的有AI法和Shel1法。 Shell法[6]是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的。在该设计方法中，混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现，其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。路基模量受应力影响，路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定，也可在室内通过三轴仪测定。此方法中交通荷载以标准双轮轴载次数为代表，设计年限内的累计轴次即为设计寿命。临界荷位的应力应变由计算机程序BISAR计算。Shell设计法考虑了控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变ε fat 和控制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变ε z 两项主要设计标准和水泥稳定类材料底面的弯拉应力和路表面的永久变 3 ··

城市道路混凝土路面结构设计

城市道路混凝土路面结构设计一、水泥路面的特性混凝土路面以其强度高、刚性大和耐久性好，能适应重载、高速而密集的汽车运输要求，已在城市道路中广泛采用。 1、强度高、刚性大和耐久性好：混凝土路面具有较高的抗压、抗弯拉和抗磨耗的力学强度，具有较高的承载能力和扩荷载能力，耐久性好，一般可使用20～30年以上，沥青路面一般在10～15年，是沥青路面使用年限的2倍。 2、稳定性好：环境温度和湿度对混凝土路面的力学强度影响甚小，因而热稳定性、水稳定性和时间稳定性都比较好。抗油类侵蚀能力强，抗洪能力比沥青路面强。 3、平整度和粗糙度好：表面起伏变形少，路面在潮湿时候仍能保持足够的粗糙度，使车辆不打滑而能保持较高的安全行车速度。 4、养护费用少，维修成本低：水泥路面的建造费用比沥青路面节省一倍。按每立方米混合料测算，沥青混合料需要1000元～1400元，而水泥路面仅需要330元～580元。维护方面：沥青路面局部修复养护费用比新建费用大致高4倍～5倍，而水泥路面局部修复的养护费用是建造费用的2倍～3倍。 5、运输成本低：以V=60km/h行车速度计算，水泥路面的油耗比沥青路面节省8%；随着速度的加大，在V=80km/h行车速度时，水泥路面的油耗比沥青路面可节省10.5%。在当前高油价、高污染的时代，

达到低碳节能的目标。综上所述，由于我国资源和能源的紧缺，加快水泥混凝土路面技术进步是我国道路建设的客观需求，也是促进我国能源大发展的重要战略措施。二、混凝土路面的设计概况混凝土板厚一般采用等厚度形式，根据交通量大小及轴载大小确定路面厚度，板厚最小18cm。板宽一般按每车道，耽不大于4.5m；板长一般采用4～5m，最长不超过6m。胀缝间距一般直线段为200m设一道，在交叉口与直线联接处设胀缝。三、水泥混凝土路面板尺寸的确定水泥混凝土路面板尺寸包括板的厚度及平面尺寸。采用弹性半无限地基板理论和有限元法计算板内应力，以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损坏（断裂）为设计控制标准。以BZZ-100KN的单轴荷载作为标准轴载，按等效原则将各级轴载换算为标准轴载。 1、混凝土面层厚度的确定 (1)使用年限内标准轴载在车道内的累计重复作用次数。在使用年限内，标准轴载在车道内的累计重复作用次数Ne，可通过对现有道路的轴载情况调查和交通增长分析后，按下式计算：Ns=365N0[(1十)-T]．／式中：N0一设计初期车道上日标准轴载作用次数；平均年交通量增长率(％)； T一路面的使用年限；一车轮轮迹横向分布系数。对双向双车道混合行驶者取0．30～

路面结构组合设计

路面结构组合设计 1.1设计说明 1.1.1工程概况（1）工程所在地：湖南省境内（2）公路自然区划：区，由地下水位资料可知该路基为潮湿状态；（3）公路等级：一级公路（双向四车道、设中央分隔带）；（4）路线总长度：1223.061m。 1.1.2设计内容沥青混凝土路面（1）拟定路面结构组合方案，进行方案比较。（2）进行轴载换算（手算和程序计算），确定路面设计弯沉值。（3）确定路基路面结构层设计参数。（4）各结构层材料组成设计。 1.1.3设计成果（1）设计说明书；（2）沥青路面结构设计图。 1.2 主要技术经济指标 1.2.1交通组成经调查预测，本路竣工后第一年双向平均日交通量下表（辆/d）

预测交通组成表表2 备注：依据规范，轴重小于25KN的车辆不计入计算；使用期内交通量平均增长率为4.7%，沥青混凝土路面设计使用年限15年。 2. 沥青混凝土路面结构设计 2.1轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，小客车不考虑轴载。 2.1.1 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，昼夜交通量（辆/日）为双向车道年平均日通行车辆数。 ①轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：式中：轴数系数轮组系数其中：计算结果如下表（表3）所示：

轴载换算结果表表3 注：轴载小于25KN 不计 ②累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限15年，四车道的车道系数取0.45。累计当量轴次：式中：第一年双向日平均当量轴次（次/日）设计年限内交通量的平均增长率（%）设计车道的车轮轮迹横向分布系数 2.1.2 验算半刚性基层底拉应力中的累计当量轴次

(完整word版)沥青路面结构设计

第四章路面结构设计 1.1设计资料（1）自然地理条件新建济南绕城高速，道路路基宽度为24.5米，全长5km ，结合近几年济南经济增长及人口增长的情况，根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构，设计年限为15年。（2）土基回弹模量济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13.8℃，无霜期178天，最高月均温27.2℃（7月），最低月均温-3.2℃（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1.3；因此该路基处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5 Ⅱ区，根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。（3）交通资料

1.2交通分析（1）轴载换算路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN 的各级轴载Pi 的作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 的计算公式为： 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中：N ——标准轴载当量轴次数（次/d ）； Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）； Pi ——被换算车型的各级轴载（kN ）； C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m ，当其间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）； C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709.00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。注：轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当量换算。沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：

沥青路面结构设计与计算书

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本设计路段自然区划位于Ⅱ3区，当地土质为粘质土，由《公路沥青路面设计规范（JTG D50-2004）》表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa. 3 设计资料（1）交通量年增长率：5% 设计年限：12年

。 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。 5.1.1.1 轴载换算轴载换算采用如下的计算公式： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P n C C N ，()11 1.211c m =+?-=，计算结果如下表所示。

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，γ=5.0% 累计当量轴次： ()[][] 329841405 .07 .005.8113651)05.01(3651112 =???-+=??-+= ηγ γN N t e 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：

路面设计原理与方法

路面设计原理与方法 1．柔性路面，刚性路面定义，结构特性，二者在设计理论与方法上有何主要区别在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构，因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小，刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造，用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论，不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板，其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中，无论是板体理论，还是层状理论均可采用，两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边，假定离板边距离小于0.61m（2ft），只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面，是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多，荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在，这也使得层状理论不能适用。刚性路面和柔性路面不同，刚性路面可以直接铺设在压实的土基上，或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。柔性路面设计以层状理论为基础，假设各层在水平方向是无限的，且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝，设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中，层状理论同样也能用于刚性路面设计中。 2．机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别？各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。道面使用要求：具有足够的结构强度 ?表面具有足够的抗滑能力 ?表面具有良好的平整度 ?面层或表层无碎屑机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因，机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土，也有少数OGFC，SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等，在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多，因此机场道面通常比公路路面厚一些，而且需要较好的面层材料。无论是公路路面，还是机场道面，任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而，采用力学法应注意以下不同的地方：（1）、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面，由于飞机的左右偏离，一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次；而对于公路路面，一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置，这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数，而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。（2）、公路路面设计采用移动荷载，以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性，以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载，在跑道端部采用静荷载，因此，跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。

公路路面结构识图及施工规范图集

公路路面结构识图及施工规范图集一、路面的基本结构路基和路面是公路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照路线的设计线性（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或填筑而成的岩土结构物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料分层铺筑的供车辆行驶的一种层状结构物。路床：路面结构层底面以下0.8 m范围内的路基部分称为路床。路床分为上路床（0～0.3 m）和下路床（0.3～0.8 m）两层。上路堤：路面结构层底面以下0.8～1.5 m的填方部分称为上路堤。下路堤：上路堤以下的填方部分称为下路堤。

高速公路、一级公路的路基宽度一般是由车道、中间带和路肩组成的，如图1-1所示。二、三、四级公路的路基宽度一般是由车道和路肩组成的，如图1-2所示。【施工规范】高速、一级公路石灰应不低于Ⅱ级，二级公路石灰应不低于Ⅲ级，二级以下公路宜不低于Ⅲ级。高速、一级公路的基层，宜采用磨细消石灰。二级

以下公路使用等外石灰时，有效氧化钙含量应在20%以上，且混合料强度应满足要求。一、具有足够的承载力行驶在公路上的汽车，通过车轮把垂直力、水平力以及汽车产生的振动力和冲击力传给路面，使路面结构内部产生应力、应变和位移。如果路基和路面结构整体或某一组成部分的强度或抵抗变形的能力不足，路面就会出现断裂、沉陷、波浪或车辙等病害，影响路基、路面的正常使用。【施工规范】高速、一级公路极重、特重交通荷载等级基层的4.75 mm以上粗集料应采用单一粒径的规格料。

在路基和路面交工验收时，一般情况下，柔性材料（如级配碎石、沥青混凝土）用弯沉表示承载力，刚性材料（如水泥混凝土）、半刚性材料（如无机结合料稳定材料）用强度表示承载力。点这免费下载施工技术资料【施工规范】混合料摊铺应保证足够的厚度，碾压成型后每层摊铺厚度宜不小于160㎜，最大厚度宜不大于200㎜。施工过程的压实度检测，应以每天现场取样的击实结果确定的最大干密度为标准，每天取样的击实试验应符合下列规定： A击实试验应不少于3次平行试验，且相互之间的最大干密度差值应不大于0.02g/cm3；否则，应重新试验，并取平均值作为当天压实度的检测标准。 B该数值与设计阶段确定的最大干密度差值大于0.02g/cm3时，应分析原因，及时处理。

路面结构设计

5.路面结构设计 5.1沥青路面 5.1.1交通量及轴载计算分析路面设计以单轴载双轮组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： ①轴载换算：轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=k i i i P P n C C 135.421)/( 计算结果如下表所示：表5.1轴载换算表 =i i i 1 21

②累计当量轴次根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]18918830 5.060.430336506449 .0365106449.0115 =????-+= （次） 2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i k i i ∑== 计算结果如下表所示：表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力） =i i i 1 21

②累计当量轴次参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.5。累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]321652575.087.731636506449 .0106449.0115 =???-+= （次） 5.1.2结构组合设计及材料选取 1) 拟订路面结构组合方案根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2) 拟订路面结构层的厚度由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。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（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定 1) 确定路面等级和面层类型由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。 2) 确定土基的回弹模量 ① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.05。

沥青路面结构设计方法的简介

沥青路面结构设计方法的简介摘要：针对沥青路面结构设计方法进行调研，重点对AASHTO沥青路面设计法、壳牌( SHELL)设计法和我国沥青路面结构设计法进行深入分析.对沥青路面结构设计方法的形成及发展、各沥青路面设计方法的特点进行评述、关键词：沥青路面:结构设计:AASHTO:路面力学模型 1 引言沥青路而设计方法随着路而技术、交通状况及人们对路而破坏状态认识的变化而不断发展，经历了古典理论法、经验设计法和理论分析法三个阶段。 2沥青路面设计方法的形成及发展从1901年美国麻省道路委员会第八次年会上提出的第一个路而设计方法的公式，至1940年的Goldbeck公式，沥青路而设计法均属于古典理论法，其特点是以土基顶而的应力大小为依据设计路而厚度。随着路而结构形式、施工技术水平、以及路而力学理论和计算手段的发展，古典理论法逐渐被淘汰。经验法和理论分析法是目前常用的路而设计方法。经验法是建立在大量实际道路和试验路调查基础上的设计方法，典型的有AASHTO沥青路而设计法、CBR设计法等。经验法通过路而调查提出路而破坏标准、设计指标以及交通作用与设计指标的关系，以此为基础进行厚度计算。经验法建立在实践的基础上，因此在路而设计因素变化不大的情况下，经验法的设计结果比较容易接近实际要求。但是，由于经验法设计曲线或设计公式是由一定时期的路而调查得到的，随着路而结构、材料、施工养护以及交通情况的变化，其对以后路而设计的适用性往往受到限制，需要根据各种影响因素的变化不断修订，但由于其参数、指标有很大的主观性，理论基础模糊，修订工作比较困难。随着路而力学和计算技术的发展逐渐产生了理论分析法。理论分析法典型的有壳牌(SHELL)法、美国地沥青协会(TAI)法等，我国沥青路而设计法也属于理论法的范畴。当然，沥青路而设计中任何理论分析法都不是纯理论的，都必须与路而调查、室内试验结论相结合，包含有经验法的部分成果。理论分析法的特征是通过路而力学模型计算结构层厚度，其优点是理论基础清晰，便于修订更新，缺点是路而模型对实际路而的大量简化会引起一些误差，而误差的修正系数与经验法的指标一样，是比较模糊的，带有一定的经验性。同经验法一样，理论分析法也要随着路而实践的发展而修订。近年来，随着人们对路而破坏特性认识的深入，逐渐产生了长寿命路而的设计思想。长寿命路而的设计思路是:保证路而足够的整体强度，把病害限制在路而表层，通过定期(10 -20年)的表而修复，防比表而病害影响路而结构安全，保证路而在相当长的设计年限内不发生结构性损坏(40年以上)。以下针对国内外主流的沥青路而设计方法做介绍。 3美国AASHT093沥青路面设计方法

路面结构计算书

一、主要技术标准、技术指标（1）道路等级：小区内道路（路面结构按公路四级标准计算）。（2）设计行车速度：20km/h，特殊路段5～15km/h。（4）路面结构类型：水泥混凝土路面。（5）设计基准期：20年。（6）交通等级：轻级。（7）结构物荷载等级：公路Ⅱ级。（8）路面结构计算荷载：BZZ-100。（9）抗震设防：沿线地区动峰值加速度系数小于0.05g，抗震设防烈度为6度，简易设防。二、设计依据（1）、《关于印发农村公路建设指导意见的通知》（交公路发〖2004〗372号）（2）、《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）（3）、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2002）（4）、路面结构计算软件：HPDS2006。三、路面结构厚度计算设计内容: 新建单层水泥混凝土路面设计公路等级: 四级公路变异水平的等级: 中级可靠度系数: 1.05 面层类型: 普通混凝土面层序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载交通量号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重 (kN) (kN) (kN) (kN) 1 标准轴载0 0 1 100 0 0 0 0 6 行驶方向分配系数.59 车道分配系数.85 轮迹横向分布系数.62 交通量年平均增长率 4.5 ％混凝土弯拉强度 4.5 MPa 混凝土弯拉模量29000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划Ⅳ

面层最大温度梯度86 ℃/m 接缝应力折减系数.89 基(垫)层类型----新建公路路基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料名称厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 级配碎砾石200 300 2 新建路基30 基层顶面当量回弹模量ET= 71.7 MPa 中间计算结果: ( 下列符号的意义请参看“程序使用说明”) HB= 170 r= .676 SPS= 2.11 SPR= 3.64 BX= .88 STM= 1.86 KT= .49 STR= .91 SCR= 4.55 GSCR= 4.78 RE= 6.22 % HB= 177 r= .703 SPS= 1.99 SPR= 3.44 BX= .83 STM= 1.84 KT= .49 STR= .9 SCR= 4.34 GSCR= 4.56 RE= 1.33 % HB= 179 r= .711 SPS= 1.96 SPR= 3.38 BX= .83 STM= 1.86 KT= .49 STR= .91 SCR= 4.29 GSCR= 4.5 RE= 0 % 设计车道使用初期标准轴载日作用次数: 3 路面的设计基准期: 20 年设计基准期内标准轴载累计作用次数: 21298 路面承受的交通等级:轻交通等级基层顶面当量回弹模量: 71.7 MPa 混凝土面层设计厚度: 179 mm 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: --------------------------------------- 普通混凝土面层180 mm --------------------------------------- 级配碎砾石200 mm --------------------------------------- 新建路基

路面结构设计计算书(有计算过程的)DOC.doc

公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距交通量（ m ）小客车 1800 解放 CA10B 19.40 60.85 1 双 — 300 黄河 JN150 49.00 101.60 1 双 — 540 交通 SH361 60.00 2× 110.00 2 双 130.0 120 太脱拉 138 51.40 2× 80.00 2 双 132.0 150 吉尔 130 25.75 59.50 1 双 — 240 尼桑 CK10G 39.25 76.00 1 双 — 180 1）轴载分析路面设计双轮组单轴载 100KN ⑴ 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 ① 轴载换算： n 16 P i N s i N i 100 i 1 式中： N s —— 100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数； P i —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型 i 级轴载的总重 KN ； N i —各类轴型 i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数； i —轴—轮型系数，单轴—双轮组时， i =1；单轴—单轮时，按式 i 2.22 103 P i 0.43 计算；双轴—双轮组时，按式 i 1.07 10 5 P i 0. 22 ；三轴—双轮组时，按式 i 2.24 10 8 P i 0. 22 计算。轴载换算结果如表所示车型 P i N i P i 16 i i N i ( P ) 解放 CA10B 后轴 60.85 1 300 0.106 黄河 JN150 前轴 49.00 2.22 103 49 0.43 540 2.484 后轴 101.6 1 540 696.134 交通 SH361 前轴 60.00 2.22 103 60 0.43 120 12.923 后轴 2 110.00 1.07 10 5 220 0.22 120 118.031

路面结构设计分析

路面结构设计学院：专业：学号：姓名：授课老师：

0 前言道路是人类社会发展和进步的垫脚石，道路工程在人类社会发展中有着重要的作用。随着运输工具的现代化和人们交往的日益扩大，道路交通的作用更大重要和突出。道路是人们生活、学习、工作、旅游等出行的通道，是旅客、货物中转和集散的最主要途径，是城乡结构的骨架、城市建设的基础，是抵御自然灾害的通道，是自然灾害或战争时人员集散的场地，等等。总之，道路是社会发展的基础产业，是经济发展的先行设施，在工农业生产、国土开发、国防建设、旅游事业等国民经济和社会发展个方面发挥了举足轻重的作用。我国家高速公路常用的路面结构形式主要有刚性和柔性两种，即水泥混凝土和沥青混凝土路面。水泥混凝土路面具有刚度大承载能力强，耐久性、耐候性、耐高温性能强，抗弯拉强度高、疲劳寿命长，平整度衰减慢、高平整度持续时间长，扩散荷载能力强，稳定性好、施工取材方便，路面环保，运行油耗低经济性好，路面色度低、色差小、隔热性好等优点,但水泥混凝土路面同等平整度舒适性差，板体性强、对基层的抗冲刷性能要求高，反射易使眼睛疲劳，超载、板底脱空等很敏感,且受施工质量的影响大,一旦出现质量问题,破坏就会迅速发展,难以维修、维护,并且破坏后修复困难,维修费用很高。沥青混凝土路面具有可以分期修建、通车快，平整度易于得到保证、整体性好、行车舒适、易于修复、噪音小等优点,但沥青混凝土路面具有对水和温度比较敏感,在水文、气候条件较差及缺乏碱性集料的地区,易造成沥青路面的早期破坏，路面平整度保持性差，路面材料耐久性差，使用寿命较短，运行及养护维修成本较高、环保性能差等缺点。综上所述，沥青混凝土路面和水泥混凝土路面各有其的优缺点。路面结/构设计就是合理设置路面各结构层的位置和层厚，充分发挥各层材料的特性，以抵抗车轮荷载和环境因素的作用，实现路面的设计使用寿命，同时，提供良好的服务质量。在设计路面结构时，采用何种结构类型不是简单的问题。很有必要从筑路地区气候环境、地质状况、交通量大小、材料种类及供给情况、施工技术水平等因素，两种路面的施工方法、使用性能、破坏状况、维护方式、养护费用等方面进行全面比较权衡,从道路等级、路用性能要求、经济、技术、社会、环境效益等方面进行综合分析,优选出较合理的路面结构类型。

(全过程精细讲解)路面结构设计及计算

路面结构设计及计算 7.1 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载 a.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）轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：35 .421? ? ? ??=P P N C C N i i （7.1）式中： N —标准轴载当量轴次，次/日 i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —被换算车辆的类型数 1c —轴载系数，)1(2.111-+=m c ，m 是轴数。当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，应考虑轴数系数。 2c ：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。轴载换算结果如表所示：表7.2 轴载换算结果表

注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。（2）累计当量轴数计算根据设计规，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次： ][γ η γ13651)1(N N t e ??-+= [] 次）（.5484490042 .040 .0327.184********.0115 =???-+= (7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 1 ' 2' 1' ) (∑==k i i i P p n c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21' 1-+=m c '2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。计算结果如下表所示：

(整理)路面结构设计

交通组成表路面设计以双轴组单轴载100KN作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）.轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：33 .421? ? ? ??=P P N C C N i i 式中： N —标准轴载当量轴次，次/日 i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —被换算车辆的类型数 1c —轴载系数，1 1 1.2(1)c m =+-，m 是轴数。当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算此时轴数系数为m ；当轴间距离小于3m 时，应按照公式 11 1.2(1)c m =+-计算考虑轴数系数。 2c ：轮组系数，单轮组为 6.4,双轮组为1，四轮组为 0.38。轴载换算结果如表所示

注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 b).累计当量轴数计算

根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η是0.4~0.5取0.45，γ=10%，累计当量轴次： (1)1365t e e N N γηγ ??+-????= [] 次）（113445721 .045.036.185936511.0115=???-+= 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 a).轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 ''121 () k i i i p N c c n P ==∑ 式中：'1c 为轴数系数，)1(21'1-+=m c ' 2 c 为轮组系数，单轮组为 1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。计算结果如表所示：

路面结构设计计算书(有计算过程的)

公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计交通组成表 1）轴载分析路面设计双轮组单轴载100KN ⑴ 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 ① 轴载换算： 16 1100∑=? ?? ??=n i i i i s P N N δ 式中：s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数； i P —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ； i N —各类轴型i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数； i δ—轴—轮型系数，单轴—双轮组时， i δ=1；单轴—单轮时，按式43.03 1022.2-?=i i P δ计算；双轴—双轮组时，按式22.051007.1--?=i i P δ；三轴—双轮组时，按式22.08 1024.2--?=i i P δ计算。轴载换算结果如表所示

太脱拉138 前轴 51.40 43.0340.511022.2-?? 150 1.453 后轴 2?80.00 22.051601007.1--?? 150 0.969 吉尔130 后轴 59.50 1 240 0.059 尼桑CK10G 后轴 76.00 1 1800 2.230 16 1 )( P P N N i i i n i δ∑== 834.389 注：轴载小于40KN 的轴载作用不计。 ② 计算累计当量轴次根据表设计规范，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数η是0.17~0.22 取0.2，08.0=r g ，则 [][] 362.69001252.036508 .01)08.01(389.8343651)1(30=??-+?=?-+=ηr t r s e g g N N 其交通量在4 4102000~10100??中，故属重型交通。 2）初拟路面结构横断面由表3.0.1，相应于安全等级二级的变异水平为低~中。根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6 初拟普通混凝土面层厚度为24cm ，基层采用水泥碎石，厚20cm ；底基层采用石灰土，厚20cm 。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m ，长5.0m 。横缝为设传力杆的假缝。 3）确定基层顶面当量回弹模量tc s E E , 查表的土基回弹模量a MP E 0.350=，水泥碎石a MP E 15001=，石灰土a MP E 5502= 设计弯拉强度：a cm MP f 0.5=， a c MP E 4101.3?= 结构层如下：水泥混凝土24cm 水泥碎石20cm 石灰土20cm × 按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： a x MP h h E h E h E 102520.020.0550 20.0150020.02 222222122 2121=+?+?=++= 1 2 211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x 1233)2 .05501 2.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500-?+?++?+?= )(700.4m MN -= m E D h x x x 380.0)1025 7.412()12(3 1 31=?== 165.4)351025(51.1122.6)( 51.1122.645.045.00=?????? ?-?=?? ????-?=--E E a x

沥青路面结构设计方法

第8章沥青路面结构设计方法 1．沥青路面的设计为什么要选用多指标来控制？试说明各设计指标的意义，及其与路面破坏现象的联系。在路面结构设计中人们不可能控制所有的损坏类型，但鉴于路面损坏模式的多样性，各种损坏对路面的使用性能具有不同性质和不同程度的影响，所以沥青路面设计也不能像其他结构物设计那样，仅选用一种损坏模式的临界状态和单一的设计指标作为结构的临界状态和设计指标，而必须采用多种临界状态和多项设计指标。 1）弯拉疲劳开裂——弯拉应变和弯拉应力指标在以疲劳开裂作为临界状态的结构设计方法中，通常采用结构中临界点的弯拉应变作为设计，以标准轴载在当量疲劳温度或标准温度时产生的弯拉应变不大于该材料在该温度条件下的容许弯拉应变作为设计准则。 2）车辙——路基顶面的压应变指标以车辙作为临界状态，采用车辙深度或永久变形量和行车安全所容许的车辙深度或永久变形。国际上采用间接的设计指标控制路面的车辙，即路基顶面的压应变。通过对压应变的控制，控制了路基的变形量，从而间接控制了车辙的大小。 3）路标回弹弯沉采用路面的回弹弯沉作为路面结构的设计指标，以控制路面结构的整体刚度，间接控制结构的疲劳开裂和永久变形。 2．路面结构组合设计中： 1）如何按交通特点和结构层的功能选择结构层次？路面在交通荷载（包括垂直力和水平力）的作用下，内部产生的应力和应变随深度向下而递减。因此，要求各层的强度和抗变形能力可自上而下逐渐减小，使得各结构层材料的效能得到充分发挥。从施工工艺、材料规格和强度形成原理方面考虑，路面结构层数又不宜过多，结构层的厚度也不能过小，宜自上而下由薄到厚。面层直接经受行车荷载和气候因素的作用，要求高强(抗剪和抗拉)、耐磨、热稳性好和不透水，因而通常选用粘结力强的结合料和强度高的集料作为面层材料。沥青层（面层，上、中、下面层）可根据交通量大小分为单层、双层或三层。

v4 路面结构设计

4 路面结构设计 4.1路面类型及结构层组合路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验。)在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术较先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化的路面结构方案。 4.1.1路面类型的确定目前，我国等级较高的公路一般采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，两种路面类型各有优缺点，比较见表4.1 表4.1 路面类型比较表比较项目沥青混凝土路面水泥混凝土类型柔性刚性接缝无有噪音小大机械化施工容易较困难施工速度快慢稳定性易老化水稳、热稳均较好养护维修方便困难

开放交通快慢晴天反光情况无稍大强度高很高行车舒适性好较好由交通量的计算知本道路为中等交通，则路面要选择高等级路面。通过对两种不同类型路面的比较，另外结合当地材料来源及路面设计原则等各方面综合考虑，选用沥青混凝土路面类型。 4.1.2标准轴载及轴载换算设计采用现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ-100KN ，p=0.7MPa ,δ=10.65cm ，设计使用年限为15年。 1)当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底拉应力时凡轴载大于25kN 的各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi 的作用次数ni ，按式(6-1)换算成标准轴载P 的当量作用次数N ： 4.35 1,2,1 K i i i i i P N C C n P =?? = ? ??∑ (4-1) 式中：N ——标准轴载的当量轴次，次/d ； n i ——被换算车型的各级轴载作用次数，次/d ； P ——标准轴载，kN ； P i ——被换算车型各级（单根）轴载，kN ； C 1i ——被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m ；当轴间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C 1i =1+1.2(m-1)； C 2i ——被换算轴载的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时凡轴载大于50kN 的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P i 的作用次数n i ，按式4-2换算成标准轴载P 的当量作用次数N ：