瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)例

1、【例11.1】新建路面設(shè)計(jì)實(shí)例本例為安徽境內(nèi)某條高速公路，整體式路基寬度為28.0 m,設(shè)計(jì)車速120kmo設(shè)計(jì)交通量：設(shè)計(jì)使用年限15年，根據(jù)交通量預(yù)測(cè)資料，考慮車型發(fā)展趨勢(shì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)交通量增長(zhǎng)的影響，交通量平均年增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)結(jié)果如表1-1 o表（1-1 ）設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均年增長(zhǎng)率表路段/年份20152020202520302034平均增長(zhǎng)率-7.28%6.61%4.77%4.02%根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)OD調(diào)查及交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，本項(xiàng)目代表車輛及通車后第一年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果如下表（1-2 ）所示。表（1-2 ）代表車型及預(yù)測(cè)交通量表貨車類型代表車型前軸軸重（kN）后軸軸重（kN）后軸軸數(shù)后軸輪組數(shù)交誦量

2、（輛 / 日）小客江淮1726.51雙輪組3220大客黃海32701雙輪組600中貨解放22.156.61雙輪組1700中貨東風(fēng)24.068.11雙輪組3700大貨東風(fēng)25.770.12雙輪組4700拖掛車解放31.3783雙輪組3500設(shè)計(jì)累計(jì)軸次及設(shè)計(jì)彎沉根據(jù)預(yù)測(cè)交通量資料及代表車型，根據(jù)KN 八 2口（直）4.357P =7068Ne=（ 1+r） t-1 : x 365 x N1X n /r=2. x 107將各級(jí)軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN, 15年內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為2494萬次。設(shè)計(jì)彎沉：Ld=600X Ne-0.2 x Acx AsX Ab=19.4（0.01mm）根據(jù)

3、累計(jì)當(dāng)量軸次，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)交通等級(jí)為特重交通等級(jí)，路面設(shè)計(jì)彎沉19.4（0.01mm）。若以半剛性層底拉應(yīng)力為驗(yàn)算指標(biāo)時(shí)Kn1c1c2 nj（P）8i 丘p =2494Ne= （1+r） t-1 x 365 x N1x n /r =路基土干濕類型：根據(jù)項(xiàng)目所處地區(qū)已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及查表綜合考慮得出路基臨界高度，參考外業(yè)中調(diào)查的地下水位，確定了路基的最小填土高度來保證路基在不利季節(jié)處于干燥或中濕狀態(tài)。土基回彈模量：根據(jù)規(guī)范，全線屬于W 5自然區(qū)劃，結(jié)合沿線地質(zhì)情況確定土基回彈模量E0。經(jīng)過清表回填、碾壓，并根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D50-2006要求，保證上路床 30cm,填料CBR值不小于

4、8,下路床50cm填料CBR直不小于5，上路床壓實(shí)度不小于 96% 交通量等級(jí)為重型時(shí)應(yīng)保證土基回彈模量40MPa故本條道路土基回彈模量取 41.0MPa。施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同路段對(duì)路床土進(jìn)行試驗(yàn)，若土基抗壓回彈模量不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，可局部采用補(bǔ)壓、固化處理、換填等措施，或調(diào)整底基層結(jié)構(gòu)或厚度，以保證路基路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)： 統(tǒng)一采用圓柱體試件測(cè)定抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度。瀝青混凝土在彎沉指標(biāo)計(jì)算中用 20C抗壓模量，底層拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15C抗壓模量，允許拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15 C劈裂強(qiáng)度。半剛性材料的設(shè)計(jì)齡期：水泥穩(wěn)定類為3個(gè)月。參照室內(nèi)混合料實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)已建成路面

5、調(diào)查情況，確定各層材料設(shè)計(jì)參數(shù)見表（1-3 ）。表（1-3 ）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)瀝青混合材料設(shè)計(jì)參數(shù)層位I'材料名稱級(jí)配類型20 C抗壓回彈模量（MPa15C抗壓回彈模量（MPa15C劈裂強(qiáng)度（MPa1細(xì)粒式瀝青砼AC-1140020001.42中粒式瀝青砼AC-2120018001.03粗粒式瀝青砼AC-2100014000.8基層、底基層材料設(shè)計(jì)參數(shù)層位'材料名稱級(jí)配類型抗壓回彈模量 E（MPa（彎沉計(jì)算用）抗壓模量E（MPa劈裂強(qiáng)度（T（MPa4水泥穩(wěn)定碎石CCR150030000.55低劑量水穩(wěn)碎石LCCR70015000.2注：上、中面層采用 SBS改性。按設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算路面

6、厚度初步結(jié)合以往施工及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬定結(jié)構(gòu)厚度:表（1-4 ）主線路面結(jié)構(gòu)位層材料名稱厚度（cm）級(jí)配類型1細(xì)粒式瀝青混凝土（ SBS改性）4AC-13C2中粒式瀝青混凝土（ SBS改性）6AC-20C3粗粒式瀝青混凝土8AC-25C4水泥穩(wěn)定碎石（45%hCCR5低劑量水泥穩(wěn)定碎石（23%20LCCR總厚度設(shè)計(jì)彎沉綜合修正系數(shù)F皿4（Eo)0.36P=1.63*(19.4/(2000*10.65)由式（1-10 ）初步計(jì)算F可取設(shè)計(jì)彎沉值代入計(jì)算:938)*(41/0.70)936)=0.493計(jì)算理論彎沉系數(shù) 由式（1-6），以設(shè)計(jì)彎沉值代替理論彎沉值反算可得:=(19.4*1400)心00

7、0*2*0.7*10.65*0.493)=3.695計(jì)算基層厚度這是一個(gè)六層體系，求算基層厚度時(shí)，須先把所擬定的結(jié)構(gòu)換算成當(dāng)量三層體系，求出其中層厚度H（圖1-1），然后再按當(dāng)量厚度換算公式求出h4求H:由已知參數(shù)求得：h/ S =4/10.65=0.376 ; E2/E仁1200/1400=0.857，查圖(1-1 )得a =6.6h/ S =4/10.65=0.376 , E0/E2=41/1200=0.034，查圖(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=

8、41/1200=0.034 ; h/ S =4/10.65=0.376 ，查圖(1-1 )得 H/ S =5.8故 H=5.8*10.65=61.77 (cm)求h3:根據(jù)公式（1-4 ）:nJH出2半i =3hsh4=(H - h2 - h3(61.77 -8*2.41000 -20*2700 )/2 1500V120012001200=34.93(cm)取 h4=35(cm)。驗(yàn)算上面層瀝青混凝土底面的層底拉應(yīng)力 先把六層體系換算成當(dāng)量三層體系。將h1,作為當(dāng)量三層體系的上層厚度h,其模量采用15C抗壓回彈模量，其余各層仍用20C抗壓回彈模量或抗壓回彈模量（彎沉計(jì)算用），按公式（1-161

9、-18 ）換算成當(dāng)量層,組成當(dāng)量的三層體系，見圖（1-7 ）。1 zn丄H = hx 1 二hx .20.9i仝羊EiEx i =6 8* °9100O I1500 20* 0 70012001200 =68.4(cm) 計(jì)算當(dāng)量三層體系上層底面最大拉應(yīng)力。1-3 )。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（由 h/ S =4/10.65=0.376 , E2/E1=1200/2000=0.6 查圖（1-3）得二 V 0,表示該層底為 壓應(yīng)力。由 h/ S =4/10.65=0.376 , E2/E1=1200/2000=0.6, E0/E2=41/1200=

10、0.034 ，查圖（1-3 ）得m1v 0.8，查不出具體數(shù)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，查圖（1-3 ）得m2< 0.9，查不出具體數(shù)值，表示m2非常小。 計(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)力。由式（1-7 ）Ks0 22Ks =0.09Ne. /Ac,AC=1.0Ks =0.09N0.22 / Ac =0.09 x (24940000)0.2 /1 =2 714Ks =1.4/2.714=0.516層，組成當(dāng)量的三層體系，見圖（1-7 ）。計(jì)算當(dāng)量三層體系上層底

11、面最大拉應(yīng)力?！?000Y 1800 =10.18 35* 0.91500 .20* 0 70010001000 =76.4(cm)(MPa > ° m( °m V 0 (MPa )可見，瀝青混凝土上面層的強(qiáng)度能滿足要求。驗(yàn)算中面層瀝青混凝土底面的層底拉應(yīng)力先把六層體系換算成當(dāng)量三層體系。將h1, h2作為當(dāng)量三層體系的上層厚度h,其模量采用15C抗壓回彈模量，其余各層仍用20C抗壓回彈模量或抗壓回彈模量（彎沉計(jì)算用），按公式（1-161-18 ）換算成當(dāng)量1-3 )。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（由 h/ S =10.1/10.65

12、=0.948, E2/E仁1000/1800=0.556 查圖(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 ，查圖(1-3 )得m1v 0.8，查不出具體數(shù)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，查圖(1-3 )得m2v 0.30，查不出具體數(shù)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

13、.012（MPa計(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)力。由式（1-7）KsKS =0.09Ne).22/AcAC=1.0Ks =0.09N：22 / Ac =0.09 x (24940000)0.2 /1 =2.714Ks =1.0/2.714=0.368( MPa > Cm(0.012MPa)可見，瀝青混凝土中面層的強(qiáng)度能滿足要求。驗(yàn)算下面層瀝青混凝土底面的層底拉應(yīng)力先把六層體系換算成當(dāng)量三層體系。此時(shí)AC-25瀝青混凝土底下面層及其上各層，作為當(dāng)量三層體系的上層厚度h,其模量采用15C抗壓回彈模量，其余各層仍用抗壓回彈模量 （彎沉計(jì)算用），按公式(1-16 1-18)換算成當(dāng)量層，組成當(dāng)

14、量的三層體系，見圖（1-7 )。x-1h 二 hx 亠二 hi m1800 81400=18.8(cm)1 壬-1eH =hx4t+瓦h(yuǎn)x七塑十 in七 Ex+ _35 20*7001500 =43.6(cm)計(jì)算當(dāng)量三層體系上層底面最大拉應(yīng)力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（1-3 )。由 h/ S =18.8/10.65=1.765, E2/E1=1500/1400=1.071 查圖(1-2 )得匚 V 0,表示該層底為壓應(yīng)力。由 h/ S =18.8/10.65=1.765, E2/E仁1500/1400=1.071 , E0/E2=41/1500=0.0

15、27，查圖由 H/ S =43.6/10.65=4.094, E0/E2=41/1500=0.027 , E2/E仁1500/1400=1.071，查圖（1-3 ）得m2v 0.3，查不出具體數(shù)值，表示m2非常小。計(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)力。由式（1-7）Ks0 22Ks =0.09N(0.22/AcAC=1.0Ks = 0.09N；22 / Ac = 0.09 匯(24940000)0.2 /1 =2.714Ks =1.0/2.714=0.368( MPa > °m( °m <。( MPa )可見，瀝青混凝土下面層的強(qiáng)度能滿足要求。（10）驗(yàn)算水泥穩(wěn)定

16、碎石基層的層底拉應(yīng)力先把六層體系換算成當(dāng)量三層體系。此時(shí)水泥穩(wěn)定碎石基層及其上各層，作為當(dāng)量三層體系的上層厚度h,其模量采用15 C抗壓回彈模量或抗壓模量 （拉應(yīng)力計(jì)算用），其余各層仍用抗壓回彈模量（彎沉計(jì)算用），按公式（1-161-18 ）換算成當(dāng)量層，組成當(dāng)量的三層體系,1-7 )。計(jì)算當(dāng)量三層體系上層底面最大拉應(yīng)力。6* 4 18008*3000見圖（1400353000=50.5(cm)由 H/ S =20/10.65=1.878=0.70*0.017=0.140(MPa根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（1-3 ）。由 h/ S =50.5/10.65=4

17、.742,E2/E仁700/3000=0.233，查圖(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，查圖(1-3 )得 m1=1.32。,E0/E2=41/700=0.059 , E2/E仁700/3000=0.233，查圖(1-3 ) 得 m2=1.01。-m =0.15*1.32*1.0仁0.200( MPa計(jì)算水泥穩(wěn)定碎石基層底面的容許拉應(yīng)力。Ks由式（1-7 ）0 11Ks=0.35Ne. /Ac，AC=1.0Ks =O.35NO.11/Ac=o.35x(997

18、587)0.11/1 才.599_ - S(MPa > °m(o.14o (MPa)Ks =0.5/1.599=0.313可見，水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度能滿足要求。（11）驗(yàn)算低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層的層底拉應(yīng)力先把六層體系換算成當(dāng)量三層體系。此時(shí)水泥穩(wěn)定碎石基層及其上各層，作為當(dāng)量三層體系的上層厚度 h,其模量采用15 C抗壓回彈模量或抗壓模量（拉應(yīng)力計(jì)算用），其余各層仍用抗壓回彈模量（彎沉計(jì)算用），按公式（1-161-18 ）換算成當(dāng)量層，組成當(dāng)量的三層體系，見圖（1-8 ）。n-3h 嘰2' hii豈H 二 hn=20（cm）計(jì)算當(dāng)量三層體系上層底面最大拉應(yīng)力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（1-4 ）。叵 4* 2000+6*En-2 =30001800 8*30001400353000=50.5(cm)由 H/ 合=20/10.65=1.878 , E0/E2=41/1500=0.027，查圖(1-4)得二=0.166。由 E2/E1=1500/3000=0.5 , H/ S =20/10.65=1.878 ，查圖(1-4 )得 3= 1.13。由 h/ S =50.5/10.65=4.742, H/ S =