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=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=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5Ⅱ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 交通组成及各车型汽车参数 表1-1

车型 前轴重（KN） 后轴重（KN） 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 江淮HF140A 18.9 41.8 1 双轮组 1300 三菱FR415 30 51 1 双轮组 800 长征CA160 45.2 83.7 2 双轮组 <3 700 宇通ZK6820G 30 55 1 双轮组 700

北京BK6150A 48.5 71.2 2 双轮组 >3 400

解放SP9200 31.3 78 3 双轮组 >3 600 东风SP9250 50.7 113.3 3 双轮组 >3 500 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。

表1-2 标准轴载 BZZ-100 标准轴载P（KN） 100 轮胎接地压强p（MPa） 0.70 单轮传压面当量圆直径d（cm） 21.30 两轮中心距（cm） 1.5d

○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kiiiPPNCCN 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： 35.4

121kiiiP

PNCCN

= 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：

8121kiiiPNCCNP











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： 8121kiiiPNCCNP











= 4978.00（次/d）

○3该新建道路为高速公路，采用沥青路面，设计年限为15年，交通增长率为

4%，即γ=0.04。又该路设计为双向四车道，由【JTG D50-2006】公路沥青路面设计规范查表3.1.6得车道系数可取0.4-0.5，本设计取=0.5。

以设计弯沉值为指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次eN为：

175365[(1)1]365[(10.04)1]0.50.0447091.720812110teeeNNNN （次） 以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次

eN为：

175365[(1)1]365[(10.04)1]0.50.041.8191149781029teeeNNNN （次） ○4根据上述计算所得，由【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》查表3.1.8

判断交通等级

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= 2500 ,属于重交通等级

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 : 4709.00

设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 71.720812110（次） 属于重交通等级

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 : 4978.00

设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 71.819112910（次） 属于重交通等级 综上，路面设计交通等级为重交通等级 1.3 初拟路面结构

（1）路面结构方案 根据济南绕城高速的功能性质及【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》，并结合工程经验与典型案例，初步拟定路面结构组合与各层结构厚度如下： 方案一：采用半刚性基层（路面结构类型系数 1.0） ---------------------------------------- 细粒式沥青混凝土 40 mm ---------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 60 mm ---------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土 80 mm ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 待设计 ---------------------------------------- 级配碎石 200 mm 方案二：采用柔性基层（路面结构类型系数 1.6） ---------------------------------------- 细粒式沥青混凝土 40 mm ---------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 60 mm ---------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土 80 mm ---------------------------------------- 密集配沥青碎石 待设计 ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 300 mm

（2）路面设计弯沉值dl和抗拉结构强度系数K 该公路等级为高速公路，两种方案均采用沥青混凝土面层，半刚性基层，公路等级系数cA取1.0；基层为水泥稳定碎石，因此路面结构类型系数BA为1.0；面层为沥青混凝土面层,面层类型系数sA取1.0。 路面设计弯沉值dl： 0.2e600dcsBlNAAA 70.2600(1.720812110)11121.4(0.01)ddllmm



抗拉结构强度系数SK： cSANK/09.022.0e （沥青混凝土面层） cSANK/35.011.0e （无机结合料稳定集料） cSANK/45.011.0e （无机结合料稳定细粒土） 容许拉应力sKspR，sp-----路面结构材料的极限抗拉强度（MPa）。 （3）路面材料相关参数的确定 ○1试验材料的确定：

半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，面层采用SBS改性沥青，相关技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》bn（JTG_F40-2004）相关的规定。

○2路面材料劈裂强度：

根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定稳定和龄期的材料劈裂强度。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的方法进行测定，参数见表1-3。

表1-3

材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 密级配沥青碎石 水泥稳定碎石

劈裂强度（MPa） 1.2 1.0 0.8 0.6 0.6

○3路面材料抗压回弹模量的确定：

根据设计配合比，选取工程用各种原材料制件，测定设计参数。按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量；测定20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的试验结果与设计参数分别见表1-4、表1-5。