柔性路面设计实例
柔性路面设计实例
路面直接暴露在大气中，经受着大自然中各种不同因素的影响，这些因素势必对路面稳定性等相关方面造成一定的影响。本章主要从行车荷载和环境因素两个方面分析其对路面体系的影响。
3.1行车荷载
由第2章的相关内容我们已知，道路路面主要是提供汽车以一定的速度，在道路上安全而舒适地行驶，因此在路面设计与施工中，首先要研究汽车的特性及其对路面的作用。
3.1.1车辆的种类
通常在道路上行驶的车辆有以下几种：
1.小客车行驶速度高，自身重量与满载重量都比较小。
2.大客车供城间客运和城市公共交通用，满载总重一般为100KN。
3.货车按照用途的不同又分为载重汽车、倾卸汽车与牵引汽车三种。载重汽车总重量为50-150KN；倾卸汽车主要用于矿山内部运输与工地施工材料运输，总重150-500KN以上；牵引汽车用于牵引挂车、平板车、集装箱车等。牵引汽车本身自重50KN左右，被牵引的挂车重量最重的可达1000KN以上。
3.1.2汽车荷载作用力
汽车荷载对路面施加的作用力的大小和性质，随汽车的运动状态而变化。当汽车停在路面上时，只有车轮对路面的垂直力作用；行驶时，除垂直力外还有车轮转动对路面产生的纵向水平切向力；转向时又增加了横向
水平力。由此可见，汽车在任何一种运动状态下垂直力都是最基本的作用力，其次是水平力。柔性路面主要考虑了汽车荷载对路面作用的垂直力和水平力。
1.车轮作用在路面上的垂直力[3] [5]
轴荷载通过充气轮胎传给路面，车轮与路面的接触面积称为轮印面积，其形状为带有轮胎花纹的近似椭圆，在柔性路面设计中，用等面积圆来代替，称为轮印的当量圆。汽车后轴一侧轮胎多为双轮（即双轮组），将双
轮轮印化为一个当量圆，称为单圆荷载图式；若化为两个当量圆，称为双圆荷载图式。
现行的柔性路面设计方法，采用双圆荷载图式。若已知一侧单轮荷载为P (MN)，车轮对路面的单位垂直压强为p(MPa，约为轮胎充气压强)，则当量圆直径d(m)为：
d??2? （2-1）式中δ：双圆荷载图式的当量圆半径（m）；
1
2.车轮作用于路面的水平力
由汽车的行驶条件可知，水平力Q的最大值Qmax不能超过垂直力P 与路面车
轮间的附着系数f的乘积，即：Qmax?Pf
(2-3)
单位面积上的水平力q，相应的有：qmax?pf
(2-4)
f的最大值一般不超过0.7-0.8。试验证明：汽车正常行驶时qmax=（0.25-0.30）p；一般加速或减速时，qmax =（0.5-0.6）p；紧急制动或骤然加速事，qmax =（0.75-0.80）p。
3.2环境因素对路面体系的影响
3.2.1环境因素
1.大气水分与路基的湿度状况
路基湿度状况的变化是影响路面结构强度、刚度与稳定性的重要因素之一。影响路基湿度的有以下几个主要因素:大气降水和蒸发、地面水的渗透、地下水的影响、温差引起的湿度变化。
2.气温变化对路面的影响
大气温度在一年四季出现周期性的变化，每一天的昼夜气温也出现一定幅度的周期性变化。路面直接暴露在大气之中，经受着这些变化的影响，特别是面层材料所受的影响最大。路面表面的温度变化与天气温度的变化大致是同步的。面层结构内不同深度处的温度也同样随着大气温度产生周期性的变化，但是变化的幅度随着深度的增加而逐渐减少。
3.冰冻与融冻对路面的影响
冻胀是冰冻的危害之一，它不仅影响车辆的正常行驶，有时还会使路面结构遭到破坏。产生冻胀的原因有两个：一是由于水分冻结时，体积将增加9%；二是由于路基土中的弱结合水向冻结区移动的结果。引起路基冻胀有三个因素：路基土对冰冻的敏感性；气温下降缓慢；地下水不断向冰冻区供给水源。
春季来临，冰冻的路基开始融化，会使土失去承载力，导致路面损坏，
这种现象称为春融翻浆，翻浆的主要原因是由于融化的过程是自上而下进行的，当路基顶面土开始融化时，水分无法排除，使得已经融化的土达到饱和状态。如果此时有大量重型车辆通过，路面结构便会遭到严重破坏。
3.2.2公路自然规划
我国地域辽阔，自然因素变化极为复杂。不同地区自然条件的差异同公路的建设密切关系，因此为了区分各地自然区域的筑路特性，特此制定了《公路自然 2
1. 一级区划
一级区划将全国分为下列七个大区：
Ⅰ区——北部多年冻土区Ⅱ区——东部湿润季冻区Ⅲ区——
黄土高原干湿过渡区Ⅳ区——东南湿热区Ⅴ区——西南潮暖区
Ⅵ区——西北干旱区Ⅶ区——青藏高寒区
2. 二级区划
二级区划是在每个一级区内，再以潮湿系数为依据，分为六个等级，潮湿系数K为年降雨量R与年蒸发量Z之比，即：K?RZ
K>2.0 1级过湿
2.0>K>1.5 2级中湿
1.5>K>1.0 3级润湿
1.0>K>0.5 4级润干
0.5>K>0.25 5级中干
K>0.5 6级过干
3. 三级区划
三级区划是二级区划的具体化。划分的方法有两种：一种是以水热、地理和地貌为依据；另一种是以地表的地貌、水文和地质为依据，由各省、自治区、直辖市自行划定。
4.柔性路面设计原理
柔性路面是由具有粘性、弹塑性的结合料和颗粒矿料组成的路面，包括除用水泥混凝土作面层和基层以外的各种路面结构。柔性路面设计内容包括路面结构层组合设计、路面结构计算以及路面材料配合比设计。本章主要从以下几个方面进行阐述：弹性层状体系理论、路面结构层组合设计原则、路面设计标准及相 3
4.1弹性层状体系理论
在现实中路面材料和土基并不是在任何情况下都具有线弹性性能。采用非线性弹-粘-塑性理论，在一定条件下能更准确地描述路面的受力状况，但是考虑到车轮行驶作用的瞬时性，在路面结构中产生的应力数量很小，因此可以将路面各结构层看成是理想线弹性体，从而应用多层线弹性理论来进行设计计算。多层线弹性理论必须采用如下基本假定：
1.各层材料均为连续、均匀、各向同性并服从虎克定律，而且位移和形变是微小的；
2.最下一层（土基）在水平方向和垂直向下方向为无限大，上面各弹性层则均具有一定厚度，但水平方向为无限大；
3.各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移等于零；
4.各层间的接触条件是完全连续的；
5.不计自重。[3]
4.2柔性路面结构组合设计
柔性路面结构组合设计的任务是在一般路面设计原则的指导下，根据道路等级、使用要求和设计年限内标准轴载的累计当量轴次，综合考虑筑路材料的供应情况、自然因素的影响程度以及具体的施工条件，确定合理的路面结构层次并选择适用、经济的组成材料，组合成既能经受行车荷载和自然因素的作用，又能充分发挥结构层材料最大效能的路基路面结构体系。
柔性路面结构组合设计应遵循以下基本原则：
一、路线、路基、路面要做通盘考虑总体设计；
二、根据各结构层功能和交通特点选择结构层次；
三、适应行车荷载作用进行强度和刚度的组合；
四、注意各结构层的自身特点，作好层间结合；
五、适当的层数与厚度；
六、考虑水温状况的影响保证稳定性。[4]
4.3路面设计标准及参数
在进行柔性路面设计时，我们需要用到如下参数：标准轴载及当量轴次、路面容许弯沉值、容许弯拉应力等。下面将依次介绍上述参数及其计算公式。[3]
4
柔性路面设计以双轮组单轴轴载100kN和60kN为标准轴载，分别以BZZ-100及BZZ-60表示，标准轴载的计算参数见表3-1。
我国柔性路面设计规范规定：高速公路、一级和二级公路及城市道路采用BZZ-100重型标准，三、四级公路可采用BZZ-60轻型标准。对于轴载大于20kN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi的作用次数ni均应按式（3-1）和式（3-2）
换算成标准轴载P的当量作用次数（简称当量轴次）Nbi。
k
N??
i?1Cini(pidipd1.51.5)5.0 （3-1）
或
k
N??
i?11Cii(PiP)4.0 （3-2）
式中N：标准轴载P的当量轴次（次/日）；
ni：被换算的各级轴载Pi作用次数（次/日）；
P ：标准轴载（kN）；
Pi：被换算的各级轴载（kN）；
p: 标准轴载的轮胎接地压强（MPa）；
pi：被换算的各级轴载的轮胎接地压强（MPa）；
d：标准轴载的单轮传压面当量圆直径（cm）；
di：被换算的各级轴载单轮传压面当量圆直径（cm）；
Ci：被换算的各级轴载的轮组系数，双轮组为1，单轮组为0.25，四轮
组为4。
设计年限T年内一个车道上累计当量轴次Ne按式（3-3）或（3-4）确定。
Ne???1?r?T??1??365?N1? （3-3）r 或
Ne???1?r?T?1??365??r?1?r?T?1NT?
（3-4）式中N1、NT：分别为竣工后第一年和设计年限末年的日平均当量轴次（次/
日）；
T：设计年限（年）；
5
?：车道系数，应根据调查分析结果论证地确定；当无资料或交通
流分布均匀时，可参照表3-2确定。
标准轴载计算参数表3-1
车道系数值表3-2
4.3.2路面容许弯沉值lR
我们采用容许弯沉值lR作为路面整体刚度和强度的控制指标。柔性路面容许弯沉值是指路面在使用年限末期的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。可以利用下列容许弯沉值的计算公式：lR?
1.10N
0.2
AcAs （cm）（3-5）
或
lR?
11.0N
0.2
e
AcAs (mm) （3-6）
式中Ac：道路等级系数，高速公路和城市快速路为0.85，一级公路和大
城市主干路为1.0，二级公路和大城市次干路及中小城市主干路为1.1，三级、四级公路和大城市支路及中小城市次干路、支路为1.2；
6
石、沥青贯入式1.1，沥青表面处治1.2，粒料类面层1.3；
Ne：设计年限内一个车道上累计当量轴次（次），按式（3-3）或（3-4）确定。
4.3.3容许弯拉应力?R
整体性路面材料修筑的结构层，在设计年限内的破坏形式主要是疲劳开裂，所以在路面厚度设计时，要进行弯拉应力验算，使路面结构层的计算拉应力?m小于结构层材料的容许弯拉应力?R，以防止过早出现弯拉疲劳破坏。
路面结构层材料的容许弯拉应力?R是路面结构在行车荷载重复作用
下，达到临界破坏状态时的最大疲劳弯拉应力。可以利用下式（3-7）进行计算：
?R?SKS （3-7）
式中?R：整体性路面结构层材料的容许弯拉应力（MPa）；
S：材料的极限抗弯拉强度；
Ks：抗弯拉强度系数，与材料性质以及荷载重复作用次数有关。
对沥青混凝土面层为：
KS?0.12ACNe0.2 （3-8）
对整体性基层（半刚性基层）为：
KS?0.40ACNe0.1 （3-9）
4.4以弯沉为设计指标的路面厚度计算
弯沉是在一定荷载作用下路表面的竖向变形，是反映路面整体承载能力高低和使用状况好坏的最直观、最简单的指标。路面整体承载能力高，使用状况良好时，则路面竖向变形较小，反之则较大。我国现行规范规定以双轮组车轮荷载作用下，在路表面轮隙中心处的弯沉作为路面整体抗变形能力的指标。下面就介绍如何利用弯沉进行路面厚度计算：
1.各结构层材料的抗压回弹模量和层间接触条件
按弯沉指标计算路面厚度或计算路面结构表面弯沉时，各结构层材料应采用抗压回弹模量，并运用三层连续体系进行分析，可知层间接触条件为连续接触。
2.多层路面换算
7 [3]
层体系换算为三层体系（图3-1）。
n-1
H=?
i=2
i?h2?h3?h4...?hn?1 （3-10）
3.用弹性层状体系理论计算路面厚度
在设计柔性路面时，要求在设计荷载作用下，双轮胎轮隙间中心处的路面表面最大的回弹弯沉值ls不应大于容许弯沉值lR。ls值用弹性层状体系理论计算。路表的理论弯沉值lL按式（3-11）计算：
lL?
2p?E1
?L （3-11）
式中lL：路表理论弯沉值（cm）；
p：标准轴载的轮胎接地压强（MPa）；?：标准轴载单轮传压面当量圆的半径（cm）；?L：理论弯沉系数；
E1：上层材料的抗压回弹模量值（MPa）。
已知各路面结构层厚度和模量时，可利用三层体系表面弯沉系数诺谟图计算理论弯沉值lL。路面实际弯沉值ls与理论弯沉值lL之间存在一定的差别。通过分析实测弯沉值ls与计算理论弯沉值lL之间的关系，求得弯沉综合修正系数F。所以路表弯沉值ls可按式（3-12）计算：
ls?lLF （3-12）
其中，F为弯沉综合修正系数，可按式（3-13）计算：
?lE?
F?AF?s0?
?2p??
0.38
（3-13）
=1.47；对于BZZ-60，AF=1.50。
AF为与标准轴载有关的系数，对于BZZ-100，AF
在进行路面厚度计算时，通常取ls?lR，从而得到理论弯沉系数为：?L?
lRE12p?
1F
（3-14）
E2
路面设计时，确定上层厚度h后，根据h、诺谟图中求得H值，于是可求得H值。
、E1
E0
E2
及?L值，即可从
4.5弯拉应力和剪应力验算
柔性路面设计规范规定：高速公路、一级和二级公路、城市道路需要
8
调整材料配合比以提高材料的抗弯拉强度和模量，再重新计算，直到满足要求为止。那么如何对道路进行弯拉应力验算呢？
[3]
1.确定结构层计算模量与层间接触条件
计算整体性路面材料结构层的最大弯拉应力时，计算层及计算层以上的结构层采用弯拉回弹模量值，若其中某层为非整体性材料，则取抗压回弹模量值。凡计算层以下的结构层，均取抗压回弹模量值。
如何判断各层间接触条件，可以根据下述条件，并结合实际情况考虑：1）沥青混凝土面层与其下面的沥青层若连续施工，可作为连续接触，反之则为滑动接触。
2）沥青混凝土面层与非沥青类结构层之间均为滑动接触。
3）稳定类材料结构层与粒料类材料结构层或土基之间均为连续接触。
2.把多层路面结构换算为三层体系，再利用三层体系图解法求解，在这里我们需要分为两种情况进行换算。
1）计算层x?n?1层时
当计算层x?n?1层，利用式（3-15a）可将x层及其以上各层换算成模量为计算层模量的一层（即三层体系的上层）；将x层以下各层利用式
（3-15b）换算成x+1层模量的当量层厚度。其换算公式为：
x
h?
i?1
h?hh2????hx?hx （3-15a）
n?1
H?
?
i?x?1
hi?hx?1?hx?2????hn?2?hn?1 （3-15b）
2）计算层x?n?1层时
当计算层x?n?1层时，x层以上各层换算为一层（即上层），n?1层即为中层。其换算公式（式3-16）为：
n?2
h?
?
i?1
h?hh????hn?hn?2 （3-16a）
H?hn?1
（3-16b）
3.进行最大弯拉应力的计算。
整体性路面结构层层底部的最大弯拉应力可通过弹性层状体系理论计算，最大弯拉应力的理论计算公式为：
?m?p?m
（3-17）
式中?m：最大弯拉应力（MPa）
9
通过理论计算分析表明，对于三层体系在常用路面厚度的情况下，面层底面最大弯拉应力产生在Z轴上。中层底面弯拉应力通常产生在r?1.5?处。已知各层厚度、材料抗弯拉强度S及弯拉回弹模量Es以及抗压回弹模量Ep时，就可以
利用诺谟图求解其结构层底部的最大弯拉应力。如果最大弯拉应力小于容许弯拉应力，则该路面厚度就满足要求；否则需要调整路面厚度或采用其他措施，重新计算，直到满足要求为止。
本章主要介绍柔性路面设计的具体步骤和柔性路面设计的具体实例，并对拟定的路面结构组合方案进行比选，从而选定比较合理的路面结构组合方案。其中重点为柔性路面设计具体实例。
5.1柔性路面设计的基本步骤[4]
1.根据设计任务书的要求和交通量调查资料计算的设计年限内一个车
道上标准轴载的累计当量轴次，从而确定路面的等级和面层类型（附录），并利用公式（3-4）计算路表容许弯沉值lR；高速公路、一级、二级公路和城市道路干道，
还需要根据具体情况，计算整体性结构层材料的容许弯拉应力值?R和容许剪应
力?R。
2.按不同的路基土组和干湿类型将设计路段划分为若干路段进行设计，
通过现场试验或查表并结合当地经验确定各段的土基回弹模量值E0
3.根据路面强度要求、当地材料及材料供应情况和施工条件等因素，拟定几种可能的路面结构组合与厚度的初步方案（一般基层厚度在最后计算决定），然后通过试验测试或查表并结合当地经验确定路面材料抗压回弹模量EP以及整体
性路面材料的抗弯拉强度S和抗弯拉回弹模量ES值。
10
构，还应验算其弯拉应力和剪应力能否满足容许值的要求，如不能满足要求就应调整路面厚度或变更路面结构组合或调整材料配合比以提高
材料的抗弯拉强度和回弹模量，再重新计算，直到满足要求为止。在季节性冰冻地区的沥青路面还应验算防冻层厚度是否符合规定要求。
5.对拟定的几种路面结构组合方案进行方案比选，选定采用的路面结构方案。
在辽河平原上拟建一条一级公路，双向六车道，并设有中央分隔带，经调查路线经过的地区土质为粉质中液限粘土，地面水位离地面1.7m，多年观测最大冻深为1.2m，填土高度为1.1m。交通量组成见下表（4-1），交通量年平均增长率为10%，拟选用沥青混凝土面层，使用年限为15年。试设计该一级公路的路面结构和厚度。
交通量组成表4-1
1.进行交通分析
现行规范规定：高速公路、一级、二级公路及城市道路应采用BZZ-100重型标准，因此该一级公路选用BZZ-100重型标准。由于大客车、货车的
重量远较小客车大，因此在路面设计中主要考虑大客车与货车的作用。
将各种轴载作用次数换算为标准轴载作用次数，计算结果如下表所示:
11
1.5
5.0
?pidi?
后轴换算系数：ci?1.5?
pdi??
?Pi?4前轴换算系数：???P?
4.0
车辆（总）轴载换算系数=后轴轴数?后轴换算系数+前轴换算系数当量轴次=交通量?车辆（总）轴载换算系数由上表得：N1?
??1???
?n
bi
=2285次/日
设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne为：
Ne?
?
t
?1??365?
?
N1???2285?0.4?10599617
0.10
查表（各种路面适应的累计当量轴次）可知该一级公路路面等级为高级路面。
2.确定土基的回弹模量E0值
由《公路自然区划标准》查得辽河平原属II2a区。路槽底距地下水位的高度为H0=1.7+1.1=2.8m，查表（路基临界高度参考值）可知H0介于H1（3.4）和H2（2.6）之间，接着查表（路基干湿类型）可知该路基属中湿路基。然后查表（分界相对含水量建议值）可得出路基平均含水量?x介于?1（0.60）和?2（0.65）之间，取0.60，由表（二级自然区划各土组土基回弹模量E0建议值）可知：
E0=25Mpa。
3.计算路表容许弯沉值lR
一级公路Ac=1，沥青混凝土面层As=1
12
RNe0.2cs?10599617?0.24.拟定路面结构组合方案，确定路面材料的相关参数
第一种方案：
5.按容许弯沉值计算路面厚度
1）计算综合修正系数
F?AF(lRE02p?)0.38?1.47?(0.0433?25
2）计算理论弯沉系数
?L?lRE112p?F?0.0433?1200
2?0.7?10.65?0.543?6.418
3）计算石灰碎石土层的厚度
沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。
由h?5
10.65?0.469，E2E1?8001200?0.667，查（三层体系表面弯沉系数诺
谟图中主图）得：??7.4
由h?5
10.65?0.469，E0E2?25800?0.031，查（三层体系表面弯沉系数诺
谟图中扇形图）得：k1?1.41
13
2?k1
7.4?1.41
查（三层体系表面弯沉系数诺谟图中梅花图）得：H
H?4?10.65?
42 .
?4
，则
中层当量厚度：
H?h2?h3h4?10?20?h3?10?20?0.484?0.75h3?42.6
?h3?30.6cm
，取31cm。
6.验算弯拉应力
1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力
沥青混凝土面层作为当量三层体系的上层，第二、三、四层换算成当量三层体系的中层，土基作为当量三层体系的下层。
当量三层体系中层当量厚度：
H?h2?h3h4?10?31?20??27.23
?2.56 则H?
10.65
27.23
该路在沥青碎石铺筑后，要开放交通一段时间再铺筑沥青混凝土面层，故层间为滑动接触。
由h?
510.65
?0.469，
E2
E1
?8001600
?0.5，
E0
沥青路面设计计算案例及沥青路面课程设计
a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。计算公司为： 35.4121)(∑==n i i i P P n C C N 对于北京BJ130型轻型货车 前轴:C1=1，C2=6.4，Pi=13.4KN ，ni=260 N=C1×C2×ni ×（Pi/P ）4.35=1×6.4×260×(13.4/100)4.35=0.3(次/d) 后轴：C1=1，C2=1，Pi=27.4KN ，P=100KN,ni=260 N=C1×C2×ni ×（Pi/P ）4.35=1×1×260×(27.4/100)4.35 =0.9(次/d) 对于东风EQ140型中型货车 前轴:N=7.9(次/d) 后轴：N=133.9(次/d) 对于东风SP9250型铰接挂车 前轴：N=110(次/d) 后轴：N=1704.3(次/d) 对于黄海DD680型大客车 前轴：N=129.3(次/d) 后轴：N=305.8(次/d) 对于黄河JN163型重型货车 前轴：543.3(次/d) 后轴：N=1534.8(次/d) 对于江淮AL6600型中客车 前轴：N=0.6(次/d) 后轴：N=0.7(次/d) 合计：N=4471.8(次/d) 累计标准当量轴次Ne 。 沥青路面高速公路设计使用年限以15年计，车道系数η=0.45，则累计当量轴次为：
AASHTO柔性路面设计方案
AASHTO柔性路面设计方案 美国各州公路及运输工作者协会（AASHTO）所推荐的方法是以50年代后期和60年代初在渥太华、伊利诺伊州进行的AASHTO道路试验得到的大量试验成果为基础的。AASHTO设计委员会于1961年第一次出版了暂行设计指南，1972和1981年又作了修订。1984~1985年，路面设计委员会和顾问小组根据NCHRP项目20-7/24的研究情况对指南作了修订和扩大，并于1986年出版了现行指南。 AASHTO道路试验所得到的经验性能方程，在现行的指南中仍用作为基本模型，但是作了修正和扩大，使其能适用于美国其他地区。应注意，初始方程是在给定的气候条件下，针对某种特定的路面材料和地基土推导出来的。试验地点气候温和，年降水量约为864mm(34in)。平均冰冻深度约为711mm(28in)。地基土属于A-6和A-7，排水条件不良，CBR值为2~4。 一、设计变量 本节介绍一些与柔性路面和刚性路面都有关的一般设计变量。其他变量如有效路基土回弹模量和结构数将分别在11.3.3和11.3.4中介绍。 （一）时间约束 为了充分利用可能获得的资金，AASHTO设计指南鼓励对交通量大的工程采用较长的分析年限，至少包括一次大修期。因而，分析年限应等于或大于工作年限，如下所述。 1、工作年限 工作年限是指初建的路面结构至需要大修以前的时间，或者是两次大修之间的时间。它相当于新建的、重建的或经过大修的结构，由其初始服务能力，损坏至最终服务能力所经过的时间。设计者必须在部门的经验和政策所规定的最小和最大允许范围内选定工作年限。工作年限的选定受如下因素的影响：路面的功能等级，维护的类型和水平，用于初期修建的资金，寿命周期费用和其它工程上的考虑。
现行公路沥青路面设计实例计算书汇总
现行公路沥青路面设计实例计算书汇总 内容提要配合《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）和已发行的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）的有关内容，东南大学编制了《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），本文仅对其中公路沥青混凝土路面设计的实例计算进行详细汇总，供设计人员参考。 关键词公路沥青混凝土路面设计实例计算汇总 0 前言 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的设计方法与前规范有很大不同，为使设计人员较快掌握与之配套的《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），特编本实例计算详细汇总。 表1 现行公路沥青路面设计实例计算书汇总表 1 新建二级公路计算书 （1）新建二级公路计算书: 一、交通量计算 公路等级二级公路 目标可靠指标 初始年大型客车和货车双向年平均日交通量（辆/日） 900 路面设计使用年限（年） 12 通车至首次针对车辙维修的期限（年） 12 交通量年平均增长率％
方向系数 .55 车道系数 1 整体式货车比例 45 ％ 半挂式货车比例 25 ％ 车辆类型 2类 3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类 满载车比例 .1 .41 .12 0 .38 .59 .32 .47 .41 .42 初始年设计车道大型客车和货车年平均日交通量（辆/日） 495 设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆） 2960466 路面设计交通荷载等级为轻交通荷载等级 当验算沥青混合料层疲劳开裂时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 7500888 当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 +08 当验算沥青混合料层永久变形量时: 通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 7500888 当验算路基顶面竖向压应变时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 +07 二、路面结构设计与验算 路面结构的层数 : 5 设计轴载 : 100 kN 路面设计层层位 : 4 设计层起始厚度 : 200 (mm) 层位结构层材料名称厚度模量泊松比无机结合料稳定类材沥青混合料车辙试验 (mm) (MPa) 料弯拉强度( MPa) 永久变形量( mm )
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。
沥青路面设计范例
路基路面课程设计（沥青路面设计）例 1.1道路等级确定 根据调查资料，基年交通量组成如下： 表3.1 基年交通量组成 由于路线为县级公路，因此道路等级为一级公路以下，则由预测年限规定：具有集散功能的一级公路及二、三级公路的规划交通量应按15年预测，则由公式： N d =N (1+8%)n-1 (式1-1) 其中：N d —规划年交通量（辆/日） N —基年平均日交通量（辆/日） —年平均增长率（%） n—预测年限（年） 即：规划年交通量为: Nd=[(150+80+100+120）×1.5+150×2.0+（120+110）×3.0]×(1+8%)15-1 =[345+150+300+180+360+330] ×(1+8%)15-1 =4890辆/日 由《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）（以下简称《标准》），双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000～6000辆，综合考虑选定道路等级为三级。
1.2结构设计 6.2.1轴载分析 路面设计以双轮组单轴轴载100kN为标准轴载。 6.2.1.2.1轴载换算(基本参数见表6.1) 轴载换算公式如下： N= 35 .4 i i k 1 i 2 1p p N C C?? ? ? ? ? ∑ = （式6-1） 式中：N—标准轴载的当量轴次，（次/日）； N i —被换算车辆的各级轴载，（KN）； P—标准轴载，（KN）； P i —被换算车辆的各级轴载，（KN）； K—被换算车型的轴载级别； C 1—轴载系数，C 1 =1+1.2×(m-1)，m是轴数。当轴间距大于3m时，按单独 的一个轴载计算，当轴轴间距小于3m时，应考虑轴数系数；C 2 —轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。 表6-1 标准轴载计算参数 表6-2 预测交通量组成
第八章柔性路面结构设计8461515847
8.4以弯沉为设计指标的路面结构厚度计算方法 对结构组合设计初步拟定的路面结构方案，尚须验算其在荷载作下的各应力和位移分量的，并与相应的容许值比较，以判断所拟结构是满足要求。由于各应力、位移分量的大小，与土基、各路面结构层材料的弹性模量和厚度有关，当材料一经选定，亦即弹性模量值确定后，可通过调整各结构层厚度来满足设计要求。 我国现行柔性路面设计方法，以双圆竖直均布荷载作用下的弹性层状体系理论为基础，以路表弯沉值作为路面整体刚度的控制指标。对高等级道路的沥青混凝土面层和半刚性材料基层和底基层，还应验算其层底技应力。 现行城市道路设计规范还规定，对于经常承受较大水平荷载的停车站、交叉口等路段的沥青混凝土面层或沥青混合料面层，应验算在高温季节剪应力是否超出材料的抗剪强度。关于拉应力与剪应力的验算，将在8.5节中叙述。 轮载作用下双轮轮隙中心处的路表回弹弯沉值大小，反映了路基路面结构的整体承载能力。回弹弯沉值小的结构整体承载能力大，能经受轮载的很多次重复作用才出现损坏；而回弹弯沉值大的结构，在经受轮载不多次的重复作用后，路面即呈现某种形态的损坏。因而，在达到相同损坏程度时，回弹弯沉值的大小同该路面结构的累计荷载重复作用次数（即使用寿命）成反比。若能求得回弹弯沉值与使用寿命间的关系，则可依据该路面结构所要求的使用寿命，来确定路面结构设计应控制的路表回弹弯沉值。为此，就需要了解路面结构在使用期内的弯沉变化规律及其与路面结构损坏状态的关系。 根据对已成道路的多年实测资料分析，路表回弹弯沉值随着时间的推移而变化。图8-29所示为半刚性基层上沥青路面弯沉逐年变 化曲线。图中纵坐标是以竣工后第一年不利季节弯沉为基数的相对弯沉。由图可看出，路表面的弯沉变化过程可分为三个阶段。 （图8-29）
高速公路沥青路面设计实例
高速公路沥青路面设计实例 一、设计资料： 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均 区。 增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ 2 二、交通分析： 轴载分析路面设计以BZZ-100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）累计当量轴次 注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。
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 车型i P(KN) C1C2i N(次/日) 小客车 前轴16.5 1 18.5 6750 0.0686 后轴23.0 1 1 6750 0.05286 中客车 SH130 前轴25.55 1 18.5 2000 0.67194 后轴45.10 1 1 2000 3.42328 大客车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1250 1.06448 后轴68.20 1 1 1250 58.5039 小货车 BJ130 前轴13.40 1 18.5 4250 0.00817 后轴27.40 1 1 4250 0.13502 中货车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1500 1.27737 后轴68.20 1 1 1500 70.2047 中货车 EQ140 前轴23.70 1 18.5 2125 0.39131 后轴69.20 1 1 2125 111.74 大货车 JN150 前轴49.00 1 18.5 2125 130.647 后轴101.60 1 1 2125 2412.73 特大车日野 KB222 前轴50.20 1 18.5 1500 111.916 后轴104.30 1 1 1500 2100.71 拖挂车 五十铃 前轴60.00 1 18.5 187.5 58.2617 后轴100（3轴） 3 1 187.5 562.5 5624.304 注：轴载小于50KN的轴载作用不计 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 三、设计指标的确定 8 2 1 ? ? ? ? ? ' ' P P n C C i i 8 2 1 1 ? ? ? ? ? ' ' ='∑ = P P n C C N i i i i
沥青路面结构设计示例
7.2路面结构设计 7.2.1路面结构设计步骤 新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计： (1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 (2) 按路基土类型和干湿状态，将路基划分为几个路段，确定路段回弹模量值。 (3) 根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案，根据选用的材料进行配合比实验及测定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。 (4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。 7.2.2 路面结构层计算 该路位于中原黄河冲积平原区，地质条件一般为a）第一层：冲积土；b）第二层：粘质土；c）第三层：岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路，路面使用年限为12年，年预测平均增长率为6%。 （1）轴载分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。 表7-1标准轴载计算参数 表7-2起始年交通量表
1）以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力 ① 轴载换算 各级轴载换算采用如下计算公式： 4.35 1121( )k i i i p N c c n p ==∑ （7-1） 式中：N 1—标准轴载的当量轴次，次/日； n i —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P —标准轴载，kN ； P i —被换算车辆的各级轴载，kN ； k —被换算车辆类型； C 1—轴数系数，C 1=1+1.2（m -1），m 是轴数。当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m 时，应考虑轴系数； C 2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 计算结果如下表7-3所示。 表7-3 轴载换算结果表（弯沉） 注：轴载小于25kN 的轴载作用不计。 ② 累计当量轴次为：
第十四章 沥青路面设计
第十四章沥青路面设计 一、填空 1.在《柔规》中规定，路面设计以双轮组单轴载 100kN 为标准轴载，并以 _____ 表示。 2. 在《柔规》中采用 _____ 作为路面厚度计算的主要控制指标，所以轴次换算的等效原则是以 _____ 为准。 3. 路表容许弯沉值是柔性路面设计的 _____ 指标，而 _____ 是验算指标。 4. 在车辆垂直荷载作用下，柔性路面产生的总变形包括 _____ 以及 _____ 。 5. 路面弹性模量是表示路面弹性性质的力学指标，又称为 _____ 模量，它表征路面材料的 _____ 能力。 6. 路面弹性性质的力学指标以 _____ 模量表示，它表征了土基或路面材料 _____ 能力。 7. 由于路面的垂直变形实际上是由路面各结构层 ( 包括土基 )_____ 的总结果故它也就综合地反映了路面各结构层及土基的---。 8. 沥青混凝土面层及整体性的基层材料在行车荷载的多次重复作用下，由于疲劳现象而使其 _____ 强度降低，从而在板底出现拉伸裂缝，故对高等级公路必须验算其 _____ 强度。 9. 柔性路面结构设计包括 _____ 设计和 _____ 设计。 10. 通常应选用 ____ 的结合料和强度高的材料作为面层材料，且面层类型选择时，要考虑当地的 _____ 特征。 11. 路面的强度和稳定性并不单纯是一个厚度问题，也不是路面各结构层次的简单 _____ 问题，而是路面各结构层次的 _____ 是否合理的问题。 12. 防治路面翻浆要贯彻 _____ 的原则，最基本措施是防止或减少土基水分的—— 13.柔性路面设计是以 _____ 作为路面整体强度的设计控制指标。表征路面弹性性质的力学指标是 _____ 。 14. 路面结构层的整体强度，以 _____ 作用下轮隙中心处的 _____ 表示。 15. 目前，我国公路工程中确定 Zo 的方法主要有 _____ 和 _____ 。 16. 目前，我国测定柔性路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 17. 整层材料测定路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 18. 柔性路面设计年限内最基本的任务是：通过设计工作，防止路面结构_____ ，由于 _____ 和自然因素综合作用而出现各种损坏。 19. 为了调查 _____ 情况，应测定原有路面下 _____ 深度内路基分层含水量。 20.原有路面结构调查中，一般应每隔 ____ 挖一试坑，查明原有路面的 _____ 、各结构层厚度及材料组成等。 21. 若原有路面面层为 _____ 结构层，且厚度 _____ ，或气温等于 2 0 ℃±20 ℃时，所测得的弯沉值进行修正，其它情况下测得的弯沉值均应进行温度修正。 22. 对原有路面路况的调查的时间一般应安排在改建工程 _____ 的 _____ 进行。 23. 我国现行规范对原有路面补强时各路段的计算弯沉值的计算公式是。 24. 原有路面设计要得到正确的结果，正确地确定原有路面的 _____ 和 _____ 是非常重要的。
某二级公路路面设计实例.doc
路面设计 路面结构设计的目的是提供在特定的使用期限内同所处环境相适应并能承受与其交通荷载适用的路面结构,同时设计路面结构,便于改变道路行驶条件,提高服务水平,满足汽车运输的要求,因此路面应起码具备三个方面的使用要求：平整、抗滑、承载能力。 路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论,以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标,计算路面结构厚度,并对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层进行层底拉应力的验算。 1路面等级与类型 规范规定：二级公路一般采用沥青混凝土路面,根据设计年限内累计当量标准轴载作用次数多少选用高级路面和次高级路面,高级路面一般适用于设计年限内累计标准轴次大于400万次的二级公路,设计年限为15年；次高级路面适用于设计年限内累计标准轴次大于200万次的二级公路,设计年限为12年。 本设计地区地质良好,无不良地况根据公路等级和交通量,确定路面等级为次高级,设计年限为12年。 2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弯拉应力。 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。 3．参与本地区的经验拟定几种可行的路面结构组合和厚度方案,根据工程选用的材料进行配合比试验,测定个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。 5．对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求(本次设计不考虑冻害)。 3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 1）轴载换算 轴载换算的计算公式：N= 4.35121 ()k i i i P C C n P =∑ （7-1） 计算结果列于下表： 注：轴载小于25kN 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12年,双车道的车道系数取0.6,年平均增长率=5.4%γ。 累计当量轴次：
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28.0m ，设计车速120km 。 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。 表（1-1） 设计年限内交通量平均年增长率表 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 4.351121 ( )K i i i p N C C n p ==∑=7068 Ne=［（1+r ）t-1］×365×N1×η/r=2.×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=600×Ne-0.2×Ac ×As ×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 ''' 8121() K i i i p N C C n p ==∑1 =2494 Ne=［（1+r ）t-1］×365×N1×η/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Ⅳ5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值不小于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20℃抗压模量，底层拉应力计算时采用15℃抗压模量，允许拉应力计算时采用15℃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）。 表（1-3）结构设计参数 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
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 ()k i i i P C 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% ??+-???=? =（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 ()k i i i P C 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 ，
路基路面工程课程设计
路基路面工程课程设计任务书2014年 3 月12 日至2014 年 4 月20 日 课程名称：路基路面工程实训 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年3月18日
XX公路A标段路基路面结构设计 一、路基稳定性设计 该路段某段路基填土为粘土，填土高度为8米，边坡为直线型，土的重度 γ=18.6KN/m3,土的内摩擦角φ=12°，粘聚力系数C=16.7MPa，设计荷载为公路I 级。 二、路基挡土墙设计 该标段某路基需设计重力式挡土墙，填料为砂性土，土的重度γ=15KN/m3，内摩擦角φ=36°，粘聚力c=10Kpa；最大密实度16.8KN/m3;挡土墙设计参数为：基底摩阻系数：f=0.4;基底承载力：[σ0]=360Kpa；墙身材料：25#浆砌片石，2.5#砂浆，重度γ=24KN/m3，容许压应力[σ]= 580KPa，容许剪应力[τ]= 90Kpa，容许拉应力。 [σw1]=40Kpa;墙身与填料摩擦角：δ=1/2φ；挡土墙最大填土高度为6米。 三、路面工程设计 1、路段初始年交通量，见表1（辆/天）。 表1 汽车交通量的组合 组车型ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ解放 220 150 180 160 200 140 200 230 CA10B 解放 150 180 200 220 180 240 170 150 CA30A 东风 170 210 110 180 200 160 150 140 EQ140 黄河 80 100 170 110 90 130 80 90 JN150 黄河 120 100 150 200 180 160 180 190 JN162 黄河 160 80 60 210 230 200 120 100 JN360 长征 180 220 200 150 170 170 160 190 XD160 交通 120 260 230 70 50 100 120 120 SH141 2、交通量增长率取5％，柔性路面设计年寿命15年，刚性路面设计寿命25年，路面材料参数取规范中的数值，自然区划为Ⅲ区，进行柔性和刚性路面设计。 设计一路基稳定性设计
柔性路面结构设计--long
柔性路面结构设计 1．设计标准 设计路段为二级沥青路面，设计年限8年，交通量平均年增长率为8%，混合交通，预计设计初期的日交通量如下表2-1。 表2-1 设计初期的日交通量 路段为广东Ⅳ区，粘性土，地下水位离地面1.4m ，填土高0.4m 。 3．设计内容 根据交通部《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97，进行下述内容的研究： (1)用两种结构比较，确定路面结构层组合 (2)进行路面结构层厚度的设计和抗弯拉强度验算 (3)路面横断面设计 (4)路面结构层的施工质量控制标准 (5)工程量计算 设计过程 1．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 ① 轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式 ∑==k i i i p P n C C N 1 35.421)( 计算结果如表2-2所示
表2-2 轴载换算结果(弯沉) 注：轴载小于25kN 的轴载作用不计。 ②累计当量轴次 根据已知资料，沥青路面的设计年限为8年，双车道无分隔带的车道系数是0.6-0.7，η取0.67。 累计当量轴次 ()[]()[])(69971908 .067.0269365108.01365118 1 次=???-+=?-+= ηγ γN N t e (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的轴载换算公式：∑==k i i i P p n C C N 18 21)( '''，计算结果如表2-3所列。 表2-3 轴载换算结果(半刚性基层层底拉应力) 注：轴载小于50kN 的轴载作用不计。 ②累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是8年，车道系数取0.67。 累计当量轴次为:
柔性路面设计及弯沉计算
柔性路面设计及弯沉计算
柔性路面设计及弯沉计算 第八章柔性路面结构设计 8.6 路面补强层设计 随着使用时间的延续，柔性路面的使用性能和承载能力不断降低，当通过的轴次超过设计当量轴次，或路表破损严重时，便不能满足正常行车交通的要求，而需补强或改建。路面补强设计工作包括现有路面结构状况调查、承载能力评定以及补强结构选择、厚度计算和拉应力验算等。 一、路面结构状况调查和评定 对使用中的路面结构状况的调查和评定，其目的主要是了解路面现有结构状况和承载能力，据以预估剩余使用寿命、判断是否需要加强、分析路面损坏的原因及提出处理措施，并为补强设计提供可靠的设计参数。 1.路面概况调查 现有路面概况调查工作包括如下内容： （1）交通调查 对于当前的交通量和车型组成进行实地观测。通过调查分析预估交通量增长趋势，确定年平均增长率。 （2）路基状况调查 调查沿线土质、填挖高度、地面排水情况、地下水位，以确定路基土组及干湿类型。 （3）路面状况调查 调查路面结构类型、组合和各层厚度，为此需开挖试坑进行量测和取
样试验。量测路基和路面宽度。详细记载路表状况及路拱大小。对路面的病害和破坏应详加记述并分析产生原因。 （4）路面修建和养护历史调查 将上述调查结果填入图 8-36 的相应栏目中。 2.路面承载能力评定 （l）评定指标及测定方法 路表弯沉量反映了路基和路面体系的抗变形能力，它同路基的模量路面层楼量 之间大致存在下述关系： 和 所以，路基模量 对弯沉的敏感性甚于路面模量 ，而路面层的抗变 形能力主要同轮载作用下弯沉盆的曲率半径 和曲率半径 关系密切。因而，采用弯沉 两项指标可以更全面地反映路基路面结构的承载能力。 ）设计的弯沉仪测定。弯沉仪的简路表回弹弯沉值采用贝克曼 （ 图如图 8-37 所示。弯沉仪的测头穿过测定车后轴双轮轮隙，放在车轮前方的路表面上。梁在后三分点处通过支点支承于底座上。梁的另一端处架设一百分表，以测定测头的升降量。车辆以爬行速度向前行驶，车辆
柔性沥青路面结构研究
柔性沥青路面结构研究 发表时间：2019-08-29T11:36:27.733Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：王圣心林昆 [导读] 目前K0+000~K1+200段通车已达半年，在频繁的轻微地震与重车荷载作用下无任何明显车辙及不均匀沉降。 中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州 510230 摘要：本文以澳洲标准和巴新西高地省芒特哈根市凯尔特格路口至芒特哈根机场四车道高速公路升级改造项目为依托，研究柔性沥青路面在海外工程的应用，希望能为类似项目提供借鉴。 关键词：巴新；澳标；高速；沥青路面结构；柔性路面 Study on asphalt pavement structure of road Abstract: Based on the Australian?Standard and Reconstruction and Upgrade of 4 Lane Highway Project in Mount Hagen of Papua New Guinea, research the application of flexible asphalt pavement structure in overseas project, hoping to provide reference for similar projects. Keywords: Papua New Guinea; Australian standard; Highway; Asphalt Pavement structure; Flexible Pavement 引言 沥青路面在各国高等级公路中被广泛应用，许多国家和地区制订或采用了不同的标准，如日本的《路面设计施工指针》、美国的《路面结构设计指南》、澳大利亚的《澳大利亚公路路面设计指南》、我国的《公路沥青路面设计规范》等。巴布亚新几内亚的设计标准主要采用澳大利亚标准（以下简称“澳标”）。 1柔性路面的特点 柔性路面是指抗弯拉强度和刚度较低，主要靠抗压和抗剪强度来承受车辆荷载并在此荷载作用下产生一定弯沉变形的路面。其受力特性决定了柔性路面具有优异的抗裂性。 柔性路面工作时主要依靠抗压强度和抗剪强度来抵抗行车荷载，其承载能力取决于整个层状体系的荷载扩散特性，受土基强度和稳定性的影响较大，设计时需综合考虑路基结构。 2国内外柔性基层沥青路面的应用与研究 2.1国内柔性基层沥青路面的应用与研究 我国对柔性基层材料的研究起步较晚，主要研究方向为沥青级配碎石类材料。由于地理位置、自然环境以及交通量的不同，我国在借鉴国外研究成果的基础上根据国情进行了进一步的研究，如：东南大学的杨群教授提出了沥青稳定基层混合料的设计方法。长安大学的袁宏伟教授提出了柔性基层的设计与施工方法，并实践证明了柔性基层的低温抗裂性优于半刚性基层。 我国已建成道路采用柔性基层的道路较少，但根据现有经验，柔性基层的道路在经过长期使用之后仍能保持良好的路面结构与较高的技术指标，例如：成渝高速以及上海市部分道路均采用了级配碎石的柔性基层，目前相关段落仍运行良好。 现阶段我国在柔性路面的研究成果相对匮乏，仍需广大专家及从业人员继续加大对柔性基层沥青路面的研究力度。 2.2 国外柔性基层沥青路面的应用与研究 根据国外使用经验，柔性基层的沥青路面在耐久性、低温抗裂性等技术指标均优于半刚性沥青路面。德国的沥青路面以柔性结构为主，一般采用稳定碎石作为基层，半刚性材料一般应用于底基层。日本的沥青路面主要采用沥青混凝土作为面层，沥青稳定碎石作为基层。 LTTP DPS-6 （FHWA-RD-00-165）[3]中的数据揭示：绝大部分的柔性基层沥青路面在使用15年以上才需要维修，很多柔性基层沥青路面超过20年才出现损坏。 目前国际上广泛采用的沥青路面设计方法有两种：1、经验法，包括CBR法和AASHTO法。2、力学经验法：包括AI法和SHELL法。表2.1 部分国家路面结构形式
公路沥青路面设计计算系统
河南交通--->交通科技--->公路工程 公路沥青路面设计计算系统 张亮黄晓明 (东南大学交通学院) 提要本文通过最新的《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014－97)与旧柔性路面规范的对比，阐述了新规范的特点，并对其不足之处进行了探讨，采用VB编制了人机交互界面的沥青路面设计程序。 关键词公路沥青路面设计计算 Calculate System of Asphalt Pavement Design Zhang Liang (Transportation college of Southeast University) Abstract Based on compare new
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。