瀝青路面的設(shè)計指標計算

1、新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標與要求一、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體剛度、 瀝青層或半剛性基層抗疲勞開裂和 瀝青層抗變形的要求。 應(yīng)根據(jù)道路等級選擇路表彎沉值、 瀝青層層底拉應(yīng)變、 半 剛性材料基層層底拉應(yīng)力和瀝青層剪應(yīng)力作為瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標， 并應(yīng)符合 下列規(guī)定：1 快速路、主干路和次干路采用路表彎沉值、瀝青層層底拉應(yīng)變、半剛性材 料基層層底拉應(yīng)力、瀝青層剪應(yīng)力為設(shè)計指標。2 支路可僅采用路表彎沉值為設(shè)計指標。3 可靠度系數(shù)可根據(jù)當?shù)叵嚓P(guān)研究成果選擇；當無資料時可按下表取用可靠度系數(shù)二、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項設(shè)計指標應(yīng)符合下列規(guī)定：1 輪隙中心處路表計算的彎沉值應(yīng)小于或等于道

2、路表面的設(shè)計彎沉值，應(yīng)滿 足下式要求：alsld式中： a瀝青路面可靠度系數(shù)；ls 輪隙中心處路表計算的彎沉值（ 0.01mm）；ld 路表的設(shè)計彎沉值（ 0.01mm）；2 柔性基層瀝青層層底計算的最大拉應(yīng)變應(yīng)小于或等于材料的容許拉應(yīng)變， 應(yīng)滿足下式要求：a t R 式中：瀝青層層底計算的最大拉應(yīng)變；tR 瀝青層材料的容許拉應(yīng)變。3 半剛性材料基層層底計算的最大拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于材料的容許抗拉強 度，應(yīng)滿足下式要求：amR式中： m 半剛性材料基層層底計算的最大拉應(yīng)力（ MPa）； R 路面結(jié)構(gòu)層半剛性材料的容許抗拉強度（ MPa）。4 瀝青面層計算的最大剪應(yīng)力應(yīng)小于或等于材料的容許抗剪強度

3、， 應(yīng)滿足下 式要求：amR式中： m 瀝青面層計算的最大剪應(yīng)力（ MPa）；R 瀝青面層的容許抗剪強度（ MPa）。三、瀝青路面表面設(shè)計彎沉值應(yīng)根據(jù)道路等級、設(shè)計基準期內(nèi)累計當量軸次、 面層和基層類型按下式計算確定：-0.2ld=600 Ne-0.2Ac As Ab式中 ： Ac 道路等級系數(shù)， 快速路、主干路為 1.0，次干路為 1.1，支路為1.2；As 面層類型系數(shù)，瀝青混合料為 1.0，熱拌和溫拌或冷拌瀝青碎石、 瀝青表面處治為 1.1；Ab 基層類型系數(shù)，無機結(jié)合料類（半剛性）基層 1.0，瀝青類基層 和粒料基層 1.6。四、瀝青路面材料的容許拉應(yīng)變 R 應(yīng)按下列公式計算確定：R

4、=0.15 E m-1/310M / 4Nee-1 / 4M 4.8（4 Vb0.69）Vb Va式中： M 瀝青混合料空隙率與有效瀝青含量的函數(shù)；Em瀝青混合料 20 動態(tài)回彈模量（ MPa）；Vb 有效瀝青含量（ %）；Va空隙率（ %）。五、半剛性材料基層材料的容許抗拉強度應(yīng)按下式計算： R sR Ks式中： s 對于水泥穩(wěn)定類材料系指 90d 齡期的劈裂強度；對二灰穩(wěn)定類和 石灰穩(wěn)定類材料系指 180d 齡期的劈裂強度；對于水泥粉煤灰穩(wěn)定 材料系指齡期 120d 齡期的劈裂強度（ MPa）；Ks抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)層的混合料類型按下列要求進行 計算：1）無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗

5、拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)應(yīng)按下式計算：K sr =0.35 Nee0.11 Ac2） 無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)應(yīng)按下式計算：K st =0.45 Nee0.11 Ac六、瀝青混合料結(jié)構(gòu)層容許抗剪強度應(yīng)按下式計算：Kr式中： s瀝青混合料結(jié)構(gòu)層 60°C 抗剪強度（ MPa）；Kr抗剪強度結(jié)構(gòu)系數(shù)， 對一般行駛路段 Kr=1.2 Ac；對交叉口和公交車停車站緩慢制動路段 K r =0.39 Np0.15 /Ac；Np公交車停車站或交叉口設(shè)計基準期內(nèi)同一位置停車的累計當量軸 次。七、路面質(zhì)量驗收時， 應(yīng)對瀝青路面彎沉進行檢測和驗收， 并應(yīng)符合下列規(guī)定：1 應(yīng)在不利季節(jié)采用 BZZ-

6、100 標準軸載實測輪隙中心處路表彎沉值，實測彎 沉代表值應(yīng)按下式計算：l0 （l0 Za S）K1K2式中： l 0 路段內(nèi)實測路表彎沉代表值（ 0.01mm）；l0 路段內(nèi)實測路表彎沉平均值（ 0.01mm）；S 路段內(nèi)實測路表彎沉標準差（ 0.01mm）；Za與保證率有關(guān)的系數(shù)，快速路、主干路 Za =1.645，其它道路瀝青路 面Za=1.5；K1季節(jié)影響系數(shù)，可根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定；K3溫度修正系數(shù)，可根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定。2 應(yīng)按最后確定的路面結(jié)構(gòu)厚度與材料模量， 計算道路表面彎沉檢測標準值 la，實測彎沉代表值應(yīng)滿足下式要求：l0 la式中：la 路表面彎沉檢測標準值（ 0.01mm），

7、按最后確定的路面結(jié)構(gòu)厚度與 材料模量計算的路表面彎沉值。3 檢測代表彎沉值應(yīng)用標準軸載 BZZ-100 的汽車實測路表彎沉值，若為非 標準軸載應(yīng)進行換算。對半剛性基層結(jié)構(gòu)宜采用 5.4m 的彎沉儀；對柔性結(jié)構(gòu)可 采用 3.6m 的彎沉儀測定。檢測時，當瀝青厚度小于或等于 50mm 時，可不進行 溫度修正； 其他情況下均應(yīng)進行溫度修正。 若在非不利季節(jié)測定， 應(yīng)考慮季節(jié)修 正。4 測定彎沉時應(yīng)以 1km3km 為一評定路段。檢測頻率視道路等級每車道每 10m50m 測一點， 快速路、 主干路每公里檢測不少于 80 個點， 次干路及次干路 以下等級道路每公里檢測不少于 40 個點。瀝青混凝土路面的

8、結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)公式( 12-30 ) i 1 p、標準軸載換算標準軸載 P KN100單輪壓面當量直徑 d cm21.30輪胎接地壓強 P MPa0.7兩輪中心距 cm1.5d標準軸載計算參數(shù)（ BZZ-100）k p i 4.35 Nc1 c 2 n i ()ni 各級軸載作用次數(shù)； p 標準軸載；pi 被換算車型的各級軸載；c1軸數(shù)系數(shù)， c1 1 1.（2 m 1） m為軸數(shù)； c2 輪組系數(shù)，雙輪組取為 1 ；將各種不同重量的汽車荷載換算成標準軸載。車型軸重（ KN）次數(shù)/日c1c2標準軸次 / 日江淮 AL6600503001114.71095184黃海 DD680602001121.

9、67643885北京 BJ130703001163.57666297東風 EQ1408040011151.530981黃海 JN1639049911315.540756東風 SP92510020011200總計865.4275468根據(jù)公式（ 12-31） Ne 1 t 1 365N1 （ 車道系數(shù)，取值 0.45）推算設(shè)計年限期末一個車道上的累計當量軸次 Ne得： Ne1 0.04 15 1 3650.04865.43 0.45 =2846290=285(萬次)、路面結(jié)構(gòu)方案方案一：細粒式瀝青混凝土 4cm 中粒式瀝青混凝土 6cm 粗粒式瀝青混凝土 8cm 水泥穩(wěn)定碎石 25cm水泥石灰沙

10、礫土層？土基細粒式瀝青混凝土 4cm 中粒式瀝青混凝土 8cm 粗粒式瀝青混凝土 15cm 密集配碎石？ cm 水泥穩(wěn)定沙礫 18cm 土基路面材料設(shè)計參數(shù)如下：材料名稱抗壓回彈模 量劈裂強度（MPa）15高溫時參數(shù)20 15 Ev(MPa)C(MPa)細粒式瀝青混12181.27500.334凝土0000中粒式瀝青混10160.9600凝土0000粗粒式瀝青混 凝土80012000.6500粉煤灰三渣6000.4600天然沙礫160160土基2727三、確定路面設(shè)計彎沉值查表得： Ac 公路等級系數(shù)，取 1.0As 路面類型系數(shù)，取 1.0Ab 路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，取 1.0ld 600Ne

11、0.2AcAs Ab 600 285 104 1 1 1 30.7(0.01mm)四、計算待求層厚度1、求理論彎沉系數(shù) 由公式（ 12-15 ）ls2pl FE1其中，F(xiàn) 1.63ls20000.380.36E0pl d ls 0.03cm0.382 0.7 10.65 30.7 0.38 21 0.03 l 1.631200 2 l 2000 10.65 0.730.70.3621.3對于 BZZ-100: p 0.7MPa ， 21.3 10.65cm細粒式瀝青混凝土 3cm中粒式瀝青混凝土 5cmE1y 1200 MPah11 3cm粗粒式瀝青混凝土 7cm粉煤灰三渣 h 2 E2 60

12、0 MPa天然沙礫 h3E3 160MPa土基 E0 27.0MPaE2y 800MPa HE0 27MPa對瀝青混凝土層的抗拉強度系數(shù)，KS 0.09N e 0.22 / Ac計算H：h110.650.282；E2800E112000.667；EoE2y278000.0338查課本圖 12-10 得 a 8.2； K1 1.35l4.78K1K20.432 8.2 1.35H查課本圖 12-10 得 6.10 H 6.10 10.65 64.97(cm)由： H h12 h13 2.4 E13 / E12 h22.4 E2 /E12 h32.4 E3 / E12H 5 7 2.4 800/1

13、000 h2 2.4 600/1000 h3 2.4 160/1000 64.970.808h2 0.466h3 53.591取墊層厚度 h3為50cm，得 h2 為37.5cm，取 38cm。五、驗算整體性材料層底部的最大彎拉應(yīng)力1、確定容許拉應(yīng)力 R根據(jù)公式（ 12-34 ）KS瀝青混凝土或半剛性基層的劈裂強度；KS 抗拉強度的結(jié)構(gòu)系數(shù)；細粒式中粒式粗粒式KSR1KSR2KSR30.09(2.85 106)0.22 1 2.3681.0s 1.2 0.507(MPa)K S 2.3680.09(2.85 106)0.22 1 2.3681.0s 0.8s 0.338(MPa) KS 2.3

14、680.09(2.85 106)0.22 1.1 2.6051.0s 0.6 0.230(MPa)K S 2.605對于無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強度系數(shù)，0.11KS 0.35N e0.11 / AcKS 0.35(2.85 106)011 /1.0 1.795粉煤灰三渣層的容許拉應(yīng)力R41.795 0.223(MPa)由課本，均采用 15時的抗壓回彈模量計算） 2、確定細粒式瀝青混凝土層底部的彎拉應(yīng)力將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系：H h12h13 0.9 E13 /E12 h20.9 E2 /E12 h30.9.9 E3 / E12細粒式瀝青混凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cmE1y 180

15、0MPa h11 3cm粗粒式瀝青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPaE2y 1600MPa H天然沙礫 h3E3160MPaE0 27MPa土基 E0 27.0MPah1110.65 0.28， E1y1800 0.89，E2y 162070 0.017查圖12-18得， 0 ，表明該層層底承受彎曲拉應(yīng)力，自然滿足要求3、確定中粒式瀝青混凝土底部的彎拉應(yīng)力將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系：細粒式瀝青混凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒式瀝青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPa天然沙礫 h3E3160MPa土基 E0 27.0MPaE1y 1600MPaH1E2y 1

16、200 MPaH2E0 27MPa查圖12-18得，0.15、 m1 1.15 、 m2 0.55H1 h12 h114 E11/ E12 H1 5 3 4 1800/1600 8.09cmH2 h13 h20.9 E2 / E13 h30.9 E3 / E13H2 7 380.9 600 /1200 500.9 160 /1200 29.92cmH18.0910.650.76，H229.9210.652.81E1y 1600 0.75，EoE2y2712000.0225查圖12-18得， 0 ，表明該層層底承受彎曲拉應(yīng)力，自然滿足要求4、確定粗粒式瀝青混凝土底部的彎拉應(yīng)力將多層結(jié)構(gòu)換算為當量

17、三層體系：細粒式瀝青混凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒式瀝青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPa天然沙礫 h3E3160MPa土基 E0 27.0MPaE1y 1200MPaH1E2y 600MPaH2E0 27MPaH1 h13 h124 E12 / E13 h114 E11 / E13 H1 7 5 4 1600 /1200 3 41800/1200 15.7cmH2 h2 h30.9 E3 / E2H2 38 500.9160/ 600 49.5cmH115.710.651.47H249.510.654.65600 0.51200EoE2y276000.045m3 0.

18、7 m1m2 0.7 0.15 1.15 0.55 0.066 MP a R3 0.230(MPa )5、確定粉煤灰三渣底部的彎拉應(yīng)力 將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系：細粒式瀝青混凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒式瀝青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPa天然沙礫 h3E3160MPa土基 E0 27.0MPaE1y 600 MPaH1E2y 160MPaH2E0 27MPaH 5+ 7 2.4 500 / 600 38 2.4 600 / 600 50 2.4 160 / 600 78.3cmH1 h2 h13 4 E13 / E2 h12 4 E12 /E2 h11 4 E1

19、1 / E2H1 38+ 7 4 1200 / 600 5 4 1600/ 600 3 41800/ 600 56.7cm H2 h3 H2 50cmH156.710.655.32，H25010.654.70E1y160 0.27600Eo271600.169查圖 12-19得，0.2m1 1.06m2 0.88m4 0.7 m1m2 0.7 0.1 1.0 0.4 0.028MPa R4 0.223( MPa ) 綜上，該瀝青路面以及基層都符合彎拉應(yīng)力的要求。六、路面表面剪應(yīng)力驗算。細粒式瀝青混凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒式瀝青混凝土7cm粉煤灰三渣 h 2 E2600 MPa天然沙

20、礫 h3E3160MPa將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系：土基 E0 27.0MPaEv1 750MPa3cmEv2 600MPaHE0 27MPah12 h132.4 Ev13 / Ev12h22.4 Ev2 /Ev12h310.650.2878.310.657.35Ev2Ev16007500.8，EoEv2276000.045查圖12-21 、12-22得：(0.3) 1.126 ， 1 1.032， 2 0.980m(0.3) 0.417， 1 1.06 ， 2 0.94m(0.3) p m (0.3) 1 2 0.7 0.417 1.06 0.94 0.29MPa1(0.3) p (0.3) 1 2 0.7 1.126 1.032 0.98 0.80MPa 1、停車場、交叉口等緩慢制動處( f 0.2 時)： 最大剪應(yīng)力、最大壓應(yīng)力：m(0.2) m(0.3) 1.3( f 0.3) p 0.29 1.3 (0.2 0.3) 0.7 0.199MPa1(0.2)1(0.3) 0.46( f 0.3)p 0.80 0.46 (0.2 0.3) 0.7 0.768MPa破壞面上可能發(fā)生的剪應(yīng)力 a ：a (0.2) m(0.2)cos 0.199 cos340 0