设计弯沉值和容许拉应力计算2
沥青路面设计程序
一、系统总说明1.本系统是根据现行《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002的有关内容编制的，共包括如下九个程序：（1）沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS（2）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC（适用于沥青路面设计）（3）沥青路面设计程序HMPD（4）沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC（5）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1（适用于水泥混凝土路面设计）（6）新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1（7）新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2（8）旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3（9）水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC2.系统的特点（1）采用Visual Basic 6.0 for Windows 语言编程，在Windows系统下运行，有良好的用户界面；（2）功能齐全，凡公路路面设计与计算所需的程序应有尽有；（3）计算速度快，精度高；（4）数据输入采用可视化、全屏幕的窗口输入方式，操作简单方便，一目了然。
所有程序既可人机对话输入，又可用数据文件输入，计算结束立即在输出窗口显示设计计算成果文件内容，并可根据用户要求打印输出，十分方便；（5）具有随机帮助以及自动识别错误并提出警告和提示的功能，让用户无后顾之忧。
此外，与国内同类程序相比，本系统还具有如下几个特点：（1）国内同类程序计算路面各层顶面竣工验收弯沉值，每次只能计算第一层路面顶面竣工验收弯沉值，一个五层路面就要分别计算五次，十分麻烦，而且不能计算土基顶面竣工验收弯沉值。
而本系统一次就可以完成土基及路面各层顶面竣工验收弯沉值的计算，十分方便；（2）国内同类程序计算累计交通量时，交通量年增长率只能考虑正增长的情况，而本系统既可以考虑正增长的情况，又可以考虑负增长和零增长的情况。
（3）在进行“沥青路面设计”时，将出现“用单个程序设计计算”和“用多个程序进行系统的路面设计”两个子菜单。
【精品】沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测
沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测摘要：弯沉值是沥青路面公路工程设计和检测的重要指标，本文结合实例阐述沥青路面面层设计弯沉值的计算、非标准轴载和标准轴载下弯沉实测值之间的换算、工程现场弯沉检测值的修正以及对弯沉检测项目的评定进行了理论分析，为具体的工程实践提供了切实可行的参考依据。
关键词：沥青路面回弹弯沉设计值检测值Abstract: The deflection is important indexes of highway asphalt pavement engineering design and detection, this paper expounds the project analyzed the design of asphalt pavement deflection calculation, non standard axial load and bending under the heavy standard axle load measuring value between conversion, engineering field deflection testing values of the correction and the deflection detection project evaluation, for the specific engineering practice feasible reference.Key words: asphalt pavement; resilience; deflection; design value; detecting value中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1背景资料（实例）黄冈市某两地之间拟建一条四车道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为10%。
高速公路沥青路面设计
高速公路沥青路面设计设计任务书1、设计目的通过本设计掌握高速公路沥青路面设计的基本过程和计算方法。
2、设计题目（1）设计题目南京地区某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。
近期混合交通量为25350 辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2 所示，交通量年平均增长率8%。
该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。
请设计合适的半刚性沥青路面结构。
（2）设计依据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）《路基路面工程》(第三版)，邓学钧主编，2008.5《路基路面工程》，沙爱民主编，2011.33、设计方法与设计内容（1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值；（2）计算设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；（3）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型）；（4）拟定2 种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数；（5）根据《公路沥青路面设计规范》验算拟定的路面结构；4、设计要求（1）总体要求：根据设计资料，初步拟定2 种路面方案，并对这2 种方案进行经济技术比较（经济技术比较以初始修建费为依据，每种材料的单价见附录中表3 所示）；（2）要求计算每种代表车型的轴载换算系数（共两种：一种以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时的轴载换算系数；另一种为进行半刚性基层层底拉应力验算时的轴载换算系数）。
（3）拟定的路面结构方案，应明确标示出每种材料的名称、厚度和设计时使用的模量值。
并列出路面结构验算过程。
5、附录（1）2015 年材料单价表表3 2015 年材料单价表一、确定车道数序号汽车型号日交通量小客车转换系数当量小客车(pcu/d)1 桑塔纳6228.495 1 6228.4952 五十铃10723.05 1.5 16084.583 解放CA10B 5587.14 2.5 13967.854 黄河JN150 2284.035 2.5 5710.0885 黄河JN162 479.115 2.5 1197.7886 交通SH361 45.63 4 182.52合计43371.32设计年限末交通量设计年限小时交通量为（其中 D=0.5，K=12.5%）服务水平等级v/C值设计速度（km/h）120 100 80最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]最大服务交通量[ pcu/(h·ln)]一v/C≤0.35 750 730 700 二0.35< v/C≤0.551200 1150 1100三0.55<v/C≤0.751650 1600 1500四0.75< v/C≤0.901980 1850 1800五0.90<v/C≤1.002200 2100 2000 六v/C >1.00 0～2100 0～2200 0～2000结论：高速公路采用三级服务水平，则车道数取双向六车道故采用八车道。
城市道路沥青路面检测弯沉值计算
6 石灰土 200 550 0 1500 0 1.25
1 中粒式沥青混凝土 1 .26
2 粗粒式沥青混凝土 .8 .21
3 水泥稳定碎石 .5 .22
----------------------------------------
水泥稳定碎石 180 mm
----------------------------------------
碎石灰土 200 mm
4 水泥稳定碎石 .5 .22
5 碎石灰土 .3 .1
6 石灰土 .25 .09
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 )=-.092 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.083 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.005 (MPa)
第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .076 (MPa)
路面设计交通等级为重交通等级
城市道路类型 主干路（大城市）
道路分类系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值 : 19.9 (0.01mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
----------------------------------------
石灰土 200 mm
----------------------------------------
新建路基
6 石灰土 ? 550 0 1500 0 .09
7 新建路基 36
公路沥青路面设计
2.室内实验法： 取代表性土样，在室内按最佳含水量制备三组试件，分别击实不同的次数，测得不同压实度下的相对应的回弹模量
值，绘制压实度与回弹模量曲线，查图求得标准压实度条件下土的回弹模量值。
3.换算法： 利用E0~L0、E0~K、E0~CBR的换算关系式，确定回弹模量值。 4.查表法：无实测条件时采用。
三、路面材料强度设计参数的确定方法
以设计弯沉值计算路面厚度并对结构层进行层底拉应力验算时，各层材料的 模量均采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂试验 测得劈裂强度。
第四节 设计弯沉值与容许拉应力计算 一、设计弯沉值计算 1.设计弯沉值的含义：
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表弯沉设计值。 2.路面外观状态的类型：
（二）起因
车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。 同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。
5、低温缩裂 （一）表现
横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝 （二）起因
路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应 力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂
Rs /Ks
Ks为抗拉强度结构系数。
对于沥青混凝:K土 s 面 0.0层 9Ne0.22/Ac
对于无机结合料 料类 :稳 Ks 定 0.3集 5Ne0.11/Ac 对于无机结合粒 料土 稳 :类 Ks定 0细 .45Ne0.11/Ac
第五节 沥青 路面结构组合设计
一、沥青路面设计内容 1.交通量实测、分析、预测； 2.路面结构层原材料的选择； 3.混合料配合比设计； 4.设计参数的测试与确定； 5.路面结构组合设计与厚度计算； 6.路面排水系统设计和其他路面工程设计等； 7.路面结构方案的技术经济综合比选，提出推荐方案。
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。
路基路面课程设计
足设计弯沉与容许拉应力的要求，验算结果详见附表二。该结构路表设计弯沉为 22.1 (0.01mm)，小于设计弯沉，符合要求。各结构层层底拉应力验算结果军满足 要求。 （3）验算防冻厚度 方案一沥青层厚度 13cm，总厚度 80cm。根据表 8-14 规定，最小防冻层厚度为 40~50 cm。 方案二沥青层厚度 37cm，总厚度 80cm。根据表 8-14 规定，最小防冻层厚度为 50~60 cm。 以上路面结构厚度均满足最小防冻厚度要求。 8、路面交工验收指标 路面交工验收时，验收弯沉值������������ 是工程验收的重要指标，它是以最不利季节。BZZ100 标准轴载作用下。轮隙中心处实测路表弯沉代表值������������进行评定的。即：
7、荷载应力计算 (1）上层板在设计荷载作用下的荷载应力
������������������=1.415+×������1������0������������−3 ���������0��� .65ℎ���−��� 2������������0.94 ������������=12���(������1���−ℎ���3������������2��� )
������������ ≤ ������������
式中：������������——实测某路段的代表弯沉值(0.01mm)； ������������ ——路表弯沉检测标准值(0.01mm)，按最后确定的路面结构厚度和材料模量 计算的路表弯沉值。 方案一详见附表一； 方案二详见附表二。
三、水泥混凝土路面设计
距小于三米，按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：
������1′ =1＋2(m﹣1) ������2′ ——轮组系数，单轮组 18.5，双轮组 1，四轮组 0.09。 计算过程如下图所示：
弯沉值换算
路床完沉值弯沉值=9308E-0.938E路基回弹模量弯沉值作为路基及路面各结构层的强度评价指标已广为接受。
但结构层弯沉值的容许值确定颇具商榷。
一般的参考书籍、交通部颁发现行规范。
验收评定标准对弯沉指标的说明不透彻，甚至相互抵触，很多方面靠人为理解，实际操作困难。
例如，现行《公路工程验收评定标准》（JTJ071-98）对基层、底基层取消弯沉检验指标。
故相当建设项目取消弯沉检测。
而《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93）第8.4.3、第8.5.6明确规定了弯沉值检验项目作为基层，底基层质量合格标准必检项目。
因此，很有必要对弯沉指标作深入剖析。
理解弯沉的意义，掌握容许弯沉的确定方法。
1、弯沉值的作用弯沉是表征路基或路面各结构层抵抗是、竖直变形的能力。
弯沉值越大，说明结构层强度越低。
弯沉值的作用主要反映在以下三个方面：（1）评价路基或路面结构强度车辆荷载在路基、路面结构中产生的有效作用区通常在1.5～2.0m，路面各结构层顶面检测的弯沉值包含有一定厚度土基及其相应下承层的强度。
因此，弯沉是一个综合反映路基路面整体强度。
这也是世界上很多国家采用弯沉作为沥青路面设计强度指标的原因。
（2）评价路基或路面各结构层次的均匀性即使同一路段，土基填料千差万别，填土高度交替变化，三交地段频繁出现。
这些因素引起路床强度差异显著，最终导致在强度薄弱处首先出现早期局部损坏。
因此，路基、路面各结构层次强度的均匀性正越来越受重视。
其均匀性的控制一方面通过宏观调节，如材料的进场、摊铺、平整、碾压等工艺流程，可采用目视法，随时纠正；另一方面通过具体指标检验评价。
压实度、厚度、平整度等指标均可用作为评价均匀性的辅助指标，但由于检验这些指标的频率很低，如验评标准中抽检基层压实度频率仅要求每200m每车道仅检测2处；施工规范要求检测每评定段或每2000m2仅检测6处，很难综合评价结构层的均匀性。
应加大弯沉检测频率，每车道每20m一个断面检测（最低频率每公里也达40～50个测点），这样才更真实评价路面弯沉情况。
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设计弯沉值和容许拉应力计算
序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量
1 衡阳HY681 47.6 88.4 1 双轮组975
2 北京BG660 84.5 108.35 2 双轮组>
3 268
3 跃进NJ131 20.2 38.2 1 双轮组571
4 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组369
5 黄河JN150 49 101.
6 1 双轮组369
6 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组180
7 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组<3 176 设计年限15 车道系数.35 交通量平均年增长率 6.12 ％
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh= 818 ,属中等交通等级
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: 3477
设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 1.043388E+07
属中等交通等级
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: 3549
设计年限内一个车道上的累计当量轴次: 1.064994E+07
属中等交通等级
路面设计交通等级为中等交通等级
公路等级高速公路
公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值: 23.7 (0.01mm)
层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1 .32
2 中粒式沥青混凝土.8 .25
3 粗粒式沥青混凝土.6 .19
4 水泥稳定碎石.6 .29
5 水泥粉煤灰砂砾.25 .12
LD= 23.7 (0.01mm)
H( 5 )= 40 mm LS= 23.8 (0.01mm)
H( 5 )= 90 mm LS= 21.5 (0.01mm)
H( 5 )= 42 mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
H( 5 )= 42 mm(第1 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第2 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 42 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 142 mm σ( 5 )= .121 MPa
H( 5 )= 192 mm σ( 5 )= .109 MPa
H( 5 )= 147 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
H( 5 )= 42 mm(仅考虑弯沉)
H( 5 )= 147 mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度500 mm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40 mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土80 mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土100 mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石300 mm
----------------------------------------
水泥粉煤灰砂砾150 mm
----------------------------------------
新建路基
交工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级: 高速公路
新建路面的层数: 5
第1 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 18.6 (0.01mm)
第2 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 21.1 (0.01mm)
第3 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 23.7 (0.01mm)
第4 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 29.8 (0.01mm)
第5 层路面顶面交工验收弯沉值LS= 136.4 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS= 211.7 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 267.5 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)
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 )=-.214 (MPa)
第2 层底面最大拉应力σ( 2 )= .087 (MPa)
第3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-.007 (MPa)
第4 层底面最大拉应力σ( 4 )= .186 (MPa)
第5 层底面最大拉应力σ( 5 )= .119 (MPa)。