沥青路面设计实例

【例11.1】新建路面设计实例

本例为安徽境内某条高速公路，整体式路基宽度为28.0 m,设计车速120kmo

⑴设计交通量：设计使用年限15年，根据交通量预测资料，考虑车型发展趋势及经济

发展对交通量增长的影响，交通量平均年增长率预测结果如表1-1 o

表（1-1 ）设计年限内交通量平均年增长率表

根据现场调查及交通量预测结果，本项目代表车辆及通车后第一年交通量预测结果

如下表（1-2 ）所示。

表（1-2 ）代表车型及预测交通量表

根据预测交通量资料及代表车型，根据

K

N 八 2口（直）4.35

7 P =7068

Ne=[（1+r）t-1 : x 365 x N1X n /r=2. x 107

将各级轴载换算为标准轴载100KN, 15年内一个车道上的累计当量轴次为2494万次。

设计弯沉：Ld=600X Ne-0.2 x Ac x As X Ab=19.4 （0.01mm）

根据累计当量轴次，本项目设计交通等级为特重交通等级，路面设计弯沉19.4（0.01mm）。

若以半刚性层底拉应力为验算指标时

K

N1 C1C2 n j（P）8

i 丘p =2494

Ne= [ （1+r）t-1 ]x 365 x N1x n /r =

⑶路基土干湿类型：

根据项目所处地区已有的设计经验及查表综合考虑得出路基临界高度，参考外业中调查

的地下水位，确定了路基的最小填土高度来保证路基在不利季节处于干燥或中湿状态。

⑷土基回弹模量：

根据规范，全线属于W 5自然区划，结合沿线地质情况确定土基回弹模量E0。经过清表回填、碾压，并根据《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006要求，保证上路床30cm,填料CBR值不小于8,下路床50cm填料CBR直不小于5，上路床压实度不小于96% 交通量等级为重型时应保证土基回弹模量〉40MPa故本条道路土基回弹模量取41.0MPa。施工过程中，应根据不同路段对路床土进行试验，若土基抗压回弹模量不符合设计要求时，可局部采用补压、固化处理、换填等措施，或调整底基层结构或厚度，以保证路基路面的强度和稳定

性。

⑸路面设计的结构参数：统一采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂强度。沥青混凝土在弯沉指标计算中用20C抗压模量，底层拉应力计算时采用15C抗压模量，允许拉应力

计算时采用15 C劈裂强度。半刚性材料的设计龄期：水泥稳定类为3个月。参照室内混合

料实验结果，结合国内已建成路面调查情况，确定各层材料设计参数见表（1-3 ）。

注：上、中面层采用改性。

⑹按设计弯沉计算路面厚度

初步结合以往施工及设计经验，拟定结构厚度:

表（1-4 ）主线路面结构

5

低剂量水泥稳定碎石（2?3%

20

LCCR

总厚度

由式（1-10 ）初步计算F 可取设计弯沉值代入计算:

938)*((41/0.70)936)=0.493

②计算理论弯沉系数 由式（1-6），以设计弯沉值代替理论弯沉值反算可得:

=(19.4*1400)心000*2*0.7*10.65*0.493)=3.695

③计算基层厚度 这是一个六层体系，

求算基层厚度时，须先把所拟定的结构换算成当量三层体系，

求出

其中层厚度H （图1-1），然后再按当量厚度换算公式求出

h4

求H:

由已知参数求得：

h/ S =4/10.65=0.376 ; E2/E 仁1200/1400=0.857，查图(1-1 )得

a =6.6

h/ S =4/10.65=0.376 , E0/E2=41/1200=0.034，查图(1-1 )得 k1= 1.5;

由 a L=a k1k2，所以 k2= a L/( a k1)=3.695/(6.6*1.5)=0.373

由 K2=0.373 ; E0/E2=41/1200=0.034 ; h/ S =4/10.65=0.376 ，查图(1-1 )得 H/ S =5.8 故 H=5.8*10.65=61.77 (cm) 求h3:

取 h4=35(cm)。

⑺验算上面层沥青混凝土底面的层底拉应力 ① 先把六层体系换算成当量三层体系。 将h1,作为当量三层体系的上层厚度 h ,其模量采用15C 抗压回弹模量，其余各层仍

用20C 抗压回弹模量或抗压回弹模量

（弯沉计算用），按公式（1-16?1-18 ）换算成当量层,

F

皿4（

E o )0.36 P

=1.63*( 19.4/(2000*10.65)

根据公式（1-4 ）:

h4=

(H - h 2 - h 3

(61.77 -^8*2.41000 -20*2

700

)/2 1500

V1200

1200 1200

=34.93(cm)

nJ

H 出2半

i =3

h s

组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。

②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。

根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（

由h/ S =4/10.65=0.376 , E2/E1=1200/2000=0.6 查图（1-3）得二V 0,表示该层底为压应力。

由h/ S =4/10.65=0.376 , E2/E1=1200/2000=0.6 , E0/E2=41/1200=0.034 ，查图（1-3 ）得m1v 0.8，查不出具体数值，表示m1非常小。

由H/ S =68.4/10.65=6.423 , E0/E2=41/1200=0.034 , E2/E1=1200/2000=0.6 ，查图（1-3 ）

得m2< 0.9，查不出具体数值，表示m2非常小。

③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。

由式（1-7 ）

0 22

K s =0.09N e. /A c, AC=1.0

K s =0.09N0.22 / A c =0.09 x (24940000)0.2 /1 =2 714

(MPa > ° m( °m V 0 (MPa ) 可见，沥青混凝土上面层的强度能满足要求。

⑻验算中面层沥青混凝土底面的层底拉应力

①先把六层体系换算成当量三层体系。

将h1, h2作为当量三层体系的上层厚度h,其模量采用15C抗压回弹模量，其余各层

仍用20C抗压回弹模量或抗压回弹模量（弯沉计算用），按公式（1-16?1-18 ）换算成当量根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（

1 z n丄

H = h x 1 …二h x .20.9

i仝羊

E i

E x i =

6 8* °9100O I 150020* 0 700

1200 1200 =68.4(cm)

1-3 )。

K S

K S

=1.4/2.714=0.516

“2000

Y 1800 =10.1

1500 .20* 0 700

1000 1000 =76.4(cm)

1-3 )。层，组成当量的三层体系，见图（1-7 ）。

②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。

8 35* 0.9

换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（

1-7 )。

1

壬-1 E

H =h x4t+瓦h x 七塑十 in 七 \ E x +

_

35 20*

1500

=43.6(cm)

②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。

根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（

1-3 )。

由 h/ S =18.8/10.65=1.765 , E2/E1=1500/1400=1.071 查图(1-2 )得匚 V 0,表示该层

底为压应力。

由 h/ S =18.8/10.65=1.765

, E2/E 仁1500/1400=1.071 , E0/E2=41/1500=0.027，查图

由 h/ S =10.1/10.65=0.948

, E2/E 仁1000/1800=0.556 查图(1-2 )得二=0.07

由 h/ S =10.1/10.65=0.948 , E2/E 仁1000/1800=0.556 , E0/E2=41/1000=0.041 ，查图

(1-3 )得m1v 0.8，查不出具体数值，表示

m1非常小。

由 H/ S =76.4/10.65=7.174

, E0/E2=41/1000=0.041 , E2/E1=1000/1800=0.556，查图

(1-3 )得m2v 0.30，查不出具体数值，表示

m2非常小。

-m =0.07*0.8*0.3仁0.017

(MPa

二 m = P - =0.7*0.017=0.012

（MPa

③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。 由式（1-7）

K s =0.09N ：22 / A c =0.09 x (24940000)0.2 /1 =2.714

K

s =1.0/2.714=0.368

( MPa > Cm (0.012MPa)

可见，沥青混凝土中面层的强度能满足要求。

⑼验算下面层沥青混凝土底面的层底拉应力 ①先把六层体系换算成当量三层体系。

K S

K S =0.09Ne )

.22/A c

AC=1.0

此时AC-25沥青混凝土底下面层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度

h , 其模量 采用15C 抗压回弹模量，其余各层仍用抗压回弹模量 （弯沉计算用），按公式 (1-16 ?1-18)

x-1

h 二 h x 亠二

h

1800

8 1400

=18.8(cm)

700

（1-3 ）得ml v 0.8，查不出具体数值，表示 ml 非常小。

由 H/ S =43.6/10.65=4.094 , E0/E2=41/1500=0.027 , E2/E 仁1500/1400=1.071，查图 （1-3 ）得m2v 0.3，查不出具体数值，表示

m2非常小。

③计算沥青混凝土面层底面的容许拉应力。 由式（1-7）

K s = 0.09N ；22 / A c = 0.09 汇(24940000)0.2 /1 =2.714

K s

=1.0/2.714=0.368 ( MPa > °m

( °m <。( MPa )

可见，沥青混凝土下面层的强度能满足要求。

（10）验算水泥稳定碎石基层的层底拉应力

①先把六层体系换算成当量三层体系。 此时水泥稳定碎石基层及其上各层，

作为当量三层体系的上层厚度

h ,其模量采用15 C

抗压回弹模量或抗压模量 （拉应力计算用），其余各层仍用抗压回弹模量 （弯沉计算用），按

根据最新规范，本次设计，各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（ 1-3

）。

由 h/ S =50.5/10.65=4.742 ,E2/E 仁700/3000=0.233，查图(1-2 )得 '-=0.15。

由 h/ S =50.5/10.65=4.742 ,E2/E 仁700/3000=0.233 , E0/E2=41/700=0.059，查图(1-3 )

得 m1=1.32。

,E0/E2=41/700=0.059 , E2/E 仁700/3000=0.233，查图(1-3 ) 得 m2=1.01。

-m =0.15*1.32*1.0仁0.200 ( MPa

K s

0 22

K s =0.09N (0.22/A c

AC=1.0

公式（1-16?1-18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系,

1-7 )。

6* 4 1800 8*

3000

由 H/ S =20/10.65=1.878

=0.70*0.017=0.140

(MPa

②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。

见图（

1400

35

3000

=50.5(cm)

③计算水泥稳定碎石基层底面的容许拉应力。

由式（1-7 ）

0 11

K s=0.35N e. /A c，AC=1.0

K s =O.35N O.11/A c=o.35x(997587)0.11/1 才.599

_ - S

K s=0.5/1.599=0.313

可见，水泥稳定碎石基层的强度能满足要求。

（11）验算低剂量水泥稳定碎石底基层的层底拉应力

①先把六层体系换算成当量三层体系。

此时水泥稳定碎石基层及其上各层，作为当量三层体系的上层厚度h,其模量采用15 C

抗压回弹模量或抗压模量（拉应力计算用），其余各层仍用抗压回弹模量（弯沉计算用），按

由H/ 合=20/10.65=1.878 , E0/E2=41/1500=0.027，查图(1-4)得二=0.166。

由E2/E1=1500/3000=0.5 , H/ S =20/10.65=1.878 ，查图(1-4 )得3= 1.13。

由h/ S =50.5/10.65=4.742 , H/ S =20/10.65=1.878 , E2/E1=1500/3000=0.5 ,查图(1-4 )

得n2=0.240。

二m=0.166*1.13*0.240=0.045 ( MP0)

=P二，、

m p =0.70*0.045=0.032 ( MP J)

③计算低剂量水泥稳定碎石底基层底面的容许拉应力。

由式（1-7 ）

K S

(MPa > °m(o.14o (MPa)

公式（1-16?1-18 ）换算成当量层，组成当量的三层体系，见图（1-8 ）。

n-3

h 叽2 ' h i

i岂

H二h n=20（cm）

②计算当量三层体系上层底面最大拉应力。

根据最新规范，本次设计各结构层层间结合均为连续状态，查诺莫图（1-

叵4* 2000+6*

E n-2 = 3000

18008*

3000

140035

3000=50.5(cm)