新建沥青路面的结构厚度计算算例
(整理)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()ki i i PC C n P =∑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：()'111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()151 5.4%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()ki i i PC C n P =∑（2）累计当量轴次：()'111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦==()151 5.4%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 。
沥青路面设计计算案例
沥青路面设计计算案例一、新建路面结构设计流程（1）根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。
（2）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。
（3）参考本地区的经验和规范拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数。
（4）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。
如不满足要求，应调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
（5）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。
（6）进行技术经济比较，确定路面结构方案。
需要注意的是，完成结构组合设计后进行厚度计算，厚度计算应采用专业设计程序。
有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。
二、计算示例（一）基本资料1.自然地理条件新建双向四车道高速公路地处Ⅱ2区，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，填方路基高1.8m，路基土为中液限黏性土，地下水位距路床表面2.4m，一般路基处于中湿状态。
2.土基回弹模量的确定该设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为40MPa。
3.预测交通量预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11.预测交通量的年平均增长率为5.0％.（二）根据交通量计算累计标准轴次Ne ，根据公路等级、面层、基层类型及Ne 计算设计弯沉值。
解:1.计算累计标准当量轴次 标准轴载及轴载换算。
路面设计采用双轮组单轴载100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示，根据《沥青路面设计规范》规定，新建公路根据交通调查资料，主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、铰链挂车等的数量与轴重进行预测设计交通量，即除桑塔纳2000外均应进行换算。
路面厚度计算(共6页)
枣潜高速公路新建沥青路面结构层厚度(hòudù)计算一、主线(zhǔ xiàn)路面1、基本(jīběn)资料枣潜高速公路(ɡāo sùɡōnɡ lù)地处Ⅴ1区，双向四车道，根据工可研究报告可知路段所在地区近期交通组成与交通量及轴载换算，见表1。
预测交通量增长率见表2。
表1 近期交通组成与交通量及轴载换算表2 预测交通量年增长率1）、当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：路面营运第一年双向日平均当量轴次： 2636设计年限内一个车道上的累计当量轴次：1.905121E+07属重交通等级2）、当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时：路面营运第一年双向日平均当量轴次：969设计年限内一个车道上的累计当量轴次：7003270属中等交通等级路面设计交通等级为重交通等级2、新建路面结构厚度计算根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，初步拟定路面结构组合与各层厚度如下：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+2×20cm水泥稳定碎石+ ? cm级配碎石。
以级配碎石为设计层，设计层最小厚度：20cm。
该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型(lèixíng)系数为1.0，经计算(j ì suàn)，路面(lùmiàn)设计弯沉值为21(0.01mm)。
利用计算程序计算得出(dé ch ū)，当级配碎石厚度为20cm时同时满足设计弯沉值和层底拉应力的要求。
表3 路面材料设计参数1）、按设计弯沉值计算设计层厚度：H( 6 )= 200 mm LS= 19.1 (0.01mm)由于设计层厚度 H( 6 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .2）、按容许拉应力计算设计层厚度：H( 6 )= 200 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 6 )= 200 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 6 )= 200 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 6 )= 200 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 6 )= 200 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)3、交工验收弯沉值和层底拉应力计算1）、计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值：第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 19.1 (0.01mm)第 2 层路面(lùmiàn)顶面交工验收弯沉值 LS= 20.7 (0.01mm)第 3 层路面顶面交(miàn jiāo)工验收弯沉值 LS= 23.2 (0.01mm)第 4 层路面顶面交(miàn jiāo)工验收弯沉值 LS= 27.1 (0.01mm)第 5 层路面顶面交(miàn jiāo)工验收弯沉值 LS= 54.2 (0.01mm)第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 170.6 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 232.9 (0.01mm)( 根据《公路沥青路面设计规范》公式计算)2）、计算新建路面各结构层底面最大拉应力：(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-0.185 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-0.017 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-0.032 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )= 0.032 (MPa)第 5 层底面最大拉应力σ( 5 )= 0.111 (MPa)二、枢纽互通(hùtōng)路面1、基本(jīběn)资料根据(gēnjù)工可研究报告可知路段所在地区近期交通(jiāotōng)组成与交通量及轴载换算，见表4。
沥青路面结构层计算示例
1设计原始资料和依据该公路处于II 5 区，路线经过地区属于湿暖带半湿润季风气候区，海洋型和大陆型过渡的气候特征比较明显，气候温暖、四季分明、雨量充沛、冬寒夏热。
年内夏、秋季降水相对集中，易出现暴雨造成涝灾，其余季节降水偏少。
气候区内年平均气温13.7 o C，以7、8月份最热，年平均最高气温19.4 o C，年平均最低气温9.1 o C，历年极端最高气温39.9 o C，历年极端最低气温-22.4 o C。
历年最大积雪深度20cm，最大冻土深度33 cm，历年平均无霜期163.5天。
气候区内年平均降雨量884.0mm，历年最大降雨量1358.0mm，以7~10月降雨相对较为集中。
区域内常年主导风向为东北风，历年平均风速3.3m/s。
最大风速16.8m/s。
8、9月份受台风影响区内空气湿度较高，年平均相对湿度为70%左右，最小相对湿度65%、最大相对湿度85%。
设计线路经过地段主要由第四系松散沉积层所组成。
第四纪沉积层由全新（Q4a1）的低~高液限粘土夹中粗砂及上更新（Q3a1）的低~高液限粘土所组成。
由于古河道多次变迁作用，地层厚度分布不均，堆积层厚度上部全新（Q4a1）一般在3~9m局部达10m，地层岩性主要为低~高液限粘土，其CBR为2%~10%；下部上更新统（Q3a1）沉积层厚度一般为10~40m，地层岩性主要为低~高液限粘土，呈中~高压缩性。
1.1.1路线服务范围交通运输要求和经济技术调查资料由于此路段处于江地势平缓，沿线以农业为主，该路段经过两条大渠和一条铁路，故该道路的修通对于完善苏北地区贸易交往，改善该地区的投资环境具有深远的意义。
另外修建该路所需的路基填料、石灰、碎石等集料在附近地区都非常丰富，并且都能满足技术指标要求。
1.1.2交通量资料表1-1 交通量资料车型小汽车黄河JN-150 跃进NJ-130 解CA-10B 太拖拉138交通量（辆/日）3500 900 1100 1800 6001.2设计依据本设计AB段高速公路位于徐州市洞山地区，根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件进行设计，依据的有关规范、规程具体如下：1) 部颁《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）；2) 部颁《公路路线设计规范》（JTG D20－2006）；3) 部颁《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）；4) 部颁《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）；5) 部颁《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000）；6) 部颁《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80-1-2004)；7) 部颁《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）；8) 部颁《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）；9) 部颁《公路排水设计规范》（JTJ018-97）；10)《京福高速公路绕徐州城西段设计说明书》；11) 拟建公路的设计原始资料；12) 拟建公路所处地区的地区地形图。
沥青路面厚度损耗计算公式
沥青路面厚度损耗计算公式随着城市化进程的加快，道路建设成为城市基础设施建设的重要组成部分。
而道路的耐久性和使用寿命直接关系到城市交通的畅通和安全。
沥青路面作为一种常见的道路铺设材料，其厚度损耗是影响路面使用寿命的重要因素之一。
因此，合理计算沥青路面厚度损耗对于道路维护和管理具有重要意义。
沥青路面厚度损耗计算公式是用来预测路面在使用过程中的厚度损失，从而指导道路维护和管理工作的重要工具。
通常情况下，沥青路面的厚度损耗主要包括交通荷载、气候变化和材料老化等因素的影响。
因此，计算沥青路面厚度损耗需要考虑这些因素的综合影响，并建立相应的数学模型。
在实际工程中，常用的沥青路面厚度损耗计算公式为：H = H0 (C1 N L + C2 T + C3 A)。
其中，H为路面剩余厚度，H0为初始路面厚度，C1、C2、C3分别为交通荷载、气候变化和材料老化的影响系数，N为车流量，L为车辆荷载频次，T为年平均气温，A为路面使用年限。
这个公式通过考虑交通荷载、气候变化和材料老化等因素的影响，能够较为准确地预测沥青路面的厚度损耗情况。
在实际应用中，可以根据具体的工程情况和数据，确定各项参数的数值，从而计算出路面的剩余厚度。
通过对路面剩余厚度的预测，可以及时发现路面的损坏情况，指导道路维护和管理工作，延长路面的使用寿命，减少维护成本，提高道路的安全性和舒适性。
除了上述公式外，还有一些其他的计算方法和模型可以用来预测沥青路面的厚度损耗。
例如，有的研究者提出了基于有限元模拟的路面损伤模型，通过对路面结构和材料的力学特性进行建模和分析，可以较为准确地预测路面的厚度损耗情况。
另外，还有一些基于统计学方法的路面损耗预测模型，通过对历史数据的分析和统计，可以得出路面厚度损耗的概率分布，从而指导道路维护和管理工作。
总之，沥青路面厚度损耗计算公式是道路维护和管理工作中的重要工具，能够帮助工程师们预测路面的损坏情况，指导维护和管理工作。
在实际应用中，需要根据具体的工程情况和数据，选择合适的计算方法和模型，从而得出准确的路面厚度损耗预测结果。
沥青路面结构设计计算案例
• ①轴载换算
• 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式
为：
N
k i 1
C1C2ni
Pi P
8
• 计算结果如下表所示。
轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）
车型
Pi
C1′
C2′
前轴 58.6
1
18.5
黄河JN163 后轴 114.0
1
1
江淮HF150 后轴 101.5
• 5)设计指标的确定
• 对于一级公路，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
• 路面设计弯沉值根据公式计算。该公路为一级 公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土， 面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层基层 类型系数取1.0。
• 设计弯沉值为：
F
1.63
Ls
2000
0.38
E0 p
0.36
1.63
23.47
0.38 40 0.36
200010.65 论弯沉系数αc
ld
1000
2 p
E1
c
F
c
ld E1
• 根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年 限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5， 取0.45。
Ne
1
t
1
365
N1
1 0.115 1 365 2092.3 0.45
0.1
10918939.8次 1092万次
（2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量 轴次
新建沥青路面的结构厚度计算算例
九、弹性层状体系理论的计算机程序解
随着计算机技术的迅速发展和普及，弹性层状体 系理论的计算机程序解有拉迅速的发展，比较有名的 有Shell公司的BISAR程序，加州大学Berkely分校的 ELSYM程序；国内有GHT程序和东南大学的DRFP程 序等。
七、简化公式和查图法计算弯沉和结构层底拉应力
1. 简化公式方法 2. 查图法
在不具备电算条件时，还可以通过查弯沉和弯拉应 力的诺谟图方法进行路表弯沉和结构层底部拉应力的计 算。
八、多层路面的等效换算
路面通常为多层结构，计算多层路面弯沉最好的 方法是用弹性层状体系的计算机程序进行计算。当采 用前述的简化方法进行计算时，需要将多层路面结构 按照弯沉或结构层底部拉应力等效的原则换算为双层 或三层体系。一般方法有弯沉等效换算法和弯拉应力 等效换算法。
六、结构层材料的容许拉应力
我国沥青路面设计处了以路面设计弯沉为设计控制 指标之外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面 层和整体性材料基层的拉应力。要求结构层底面的最 大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力。
结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反 复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。
弹性理论中表征材料性质的参数是弹性模量和 泊松比。
工程上通常采用承载板试验或弯沉测定的方法 确定路基土和路面材料回弹模量值。
土基回弹模量是路面结构设计的重要参数，当 前确定它的常用方法有以下几种。现场实测发、查 表法、室内试验法、换算法。
五、路面材料设计参数数值
材料模量值是表征材料刚度特性的指标，目前我 国常用的路面材料参数测试方法有压缩试验、劈裂试 验、弯拉试验。我国现行的公路沥青路面设计规范规 定，以设计弯沉值计算弯沉值计算路面厚度高级沥青 混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应验算拉应 力是否满足容许拉应力的要求，各层材料的计算模量 采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉 强度采用劈裂试验测得的劈裂强度。
沥青混凝土路面设计程序第3版-计算实例
算例一：无机结合料基层沥青路面结构1.环境参数某高速公路，设计车速100km/小时，设计使用年限15年。
所在地区自然区划属Ⅱ-2区，沥青路面气候分区属2-2区，年均降雨量607毫米，年平均气温11.6℃，月平均气温最低为-3.2℃，月平均气温最高为24.8℃，多年最低气温为-20℃。
2.交通参数对应于无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为 1.51×109次，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为 2.15×107次。
3.初拟路面结构表1.1 初拟水泥稳定碎石基层沥青路面结构结构层材料类型厚度（mm）面层AC13 (SBS改性沥青) 40 AC20(90号道路石油沥青) 60 AC25(90号道路石油沥青) 80基层水泥稳定碎石380底基层级配碎石1804.材料参数⑴路基顶面回弹模量路基为受气候影响的干燥类，土质为低液限黏土。
参考《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），低液限黏土路基标准状态下回弹模量取70MPa，回弹模量湿度调整系数k s取0.95，干湿与冻融循环作用折减系数kη取0.80，则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为53MPa，满足规范规定。
⑵级配碎石底基层模量根据试验测定结果，经湿度调整后，级配碎石底基层模量为300MPa。
⑶水泥稳定碎石基层模量和弯拉强度根据试验测定结果，水泥稳定碎石材料弹性模量为24000MPa，乘以结构层模量调整系数0.5，水泥稳定碎石基层模量为12000MPa，弯拉强度为1.8MPa。
⑷沥青面层模量根据试验测定结果，20℃、10Hz时，SBS改性沥青AC13表面层模量为11000MPa，90号道路石油沥青AC20中面层和AC25下面层模量为10000MPa。
⑸泊松比根据规范表5.6.1，路基泊松比取0.40，级配碎石底基层取0.35，沥青混合料面层和水泥稳定碎石基层取0.25。
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我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直荷载作 用下的多层弹性层状体系理论， 用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面 整体刚度的设计指标。 整体刚度的设计指标。 对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层 对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、 应进行层底拉应力的验算。 应进行层底拉应力的验算。 城市道路设计规范规定在弯沉和拉应力两项指标 之外，增加一项剪应力指标。 之外，增加一项剪应力指标。
七、简化公式和查图法计算弯沉和结构层底拉应力
1. 简化公式方法 2. 查图法 在不具备电算条件时，还可以通过查弯沉和弯拉应 在不具备电算条件时， 力的诺谟图方法进行路表弯沉和结构层底部拉应力的计 算。
八、多层路面的等效换算
路面通常为多层结构， 路面通常为多层结构，计算多层路面弯沉最好的 方法是用弹性层状体系的计算机程序进行计算。 方法是用弹性层状体系的计算机程序进行计算。当采 用前述的简化方法进行计算时，需要将多层路面结构 用前述的简化方法进行计算时， 按照弯沉或结构层底部拉应力等效的原则换算为双层 或三层体系。 或三层体系。一般方法有弯沉等效换算法和弯拉应力 等效换算法。 等效换算法。
十、新建路面结构设计步骤
1. 根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层 根据设计任务书的要求， 类型， 类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设 计弯沉值。 计弯沉值。 2. 按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路 按路基土类与干湿类型， 段，确定各路段土基回弹模量值。 确定各路段土基回弹模量值。 3. 分局已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几 分局已有经验和规范推荐的路面பைடு நூலகம்构， 种可能的路面结构组合与厚度方案， 种可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料 进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、 进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、 抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。 抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。 4. 根据设计弯沉值计算路面厚度。 根据设计弯沉值计算路面厚度。
四、土基回弹模量值的确定
弹性理论中表征材料性质的参数是弹性模量和 泊松比。 泊松比。 工程上通常采用承载板试验或弯沉测定的方法 确定路基土和路面材料回弹模量值。 确定路基土和路面材料回弹模量值。 土基回弹模量是路面结构设计的重要参数， 土基回弹模量是路面结构设计的重要参数，当 前确定它的常用方法有以下几种。现场实测发、 前确定它的常用方法有以下几种。现场实测发、查 表法、室内试验法、换算法。 表法、室内试验法、换算法。
六、结构层材料的容许拉应力
我国沥青路面设计处了以路面设计弯沉为设计控制 指标之外， 指标之外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面 层和整体性材料基层的拉应力。要求结构层底面的最 层和整体性材料基层的拉应力。 大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力。 大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力。 结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反 复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。 复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。
五、路面材料设计参数数值
材料模量值是表征材料刚度特性的指标， 材料模量值是表征材料刚度特性的指标，目前我 国常用的路面材料参数测试方法有压缩试验、 国常用的路面材料参数测试方法有压缩试验、劈裂试 验、弯拉试验。我国现行的公路沥青路面设计规范规 弯拉试验。 定，以设计弯沉值计算弯沉值计算路面厚度高级沥青 混凝土面层和半刚性材料的基层、 混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应验算拉应 力是否满足容许拉应力的要求， 力是否满足容许拉应力的要求，各层材料的计算模量 采用抗压回弹模量， 采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉 强度采用劈裂试验测得的劈裂强度。 强度采用劈裂试验测得的劈裂强度。
九、弹性层状体系理论的计算机程序解
随着计算机技术的迅速发展和普及， 随着计算机技术的迅速发展和普及，弹性层状体 系理论的计算机程序解有拉迅速的发展， 系理论的计算机程序解有拉迅速的发展，比较有名的 有Shell公司的 公司的BISAR程序，加州大学 程序， 公司的 程序 加州大学Berkely分校的 分校的 ELSYM程序；国内有GHT程序和东南大学的 程序；国内有 程序和东南大学的DRFP程 程序 程序和东南大学的 程 序等。 序等。