瀝青路面設(shè)計實例

1、【例11.1】新建路面設(shè)計實例本例為安徽境內(nèi)某條高速公路，整體式路基寬度為28.0m，設(shè)計車速120km。設(shè)計交通量：設(shè)計使用年限15年，根據(jù)交通量預測資料，考慮車型發(fā)展趨勢及經(jīng)濟發(fā)展對交通量增長的影響，交通量平均年增長率預測結(jié)果如表1-1。 表（1-1） 設(shè)計年限內(nèi)交通量平均年增長率表路段/年份20152020202520302034平均增長率-7.28%6.61%4.77%4.02%根據(jù)現(xiàn)場OD調(diào)查及交通量預測結(jié)果，本項目代表車輛及通車后第一年交通量預測結(jié)果如下表（1-2）所示。表（1-2） 代表車型及預測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)交通量（輛

2、/日）小客江淮AL66001726.51雙輪組3220大客黃海DD640 32701雙輪組600中貨解放CA34022.156.61雙輪組1700中貨東風DD347 24.068.11雙輪組3700大貨東風EQ14425.770.12雙輪組4700拖掛車解放SP920031.3783雙輪組3500設(shè)計累計軸次及設(shè)計彎沉根據(jù)預測交通量資料及代表車型，根據(jù)=7068Ne=（1+r）t-1365N1/r=2.107 將各級軸載換算為標準軸載100KN，15年內(nèi)一個車道上的累計當量軸次為2494萬次。設(shè)計彎沉：Ld=600Ne-0.2AcAsAb=19.4 （0.01mm）根據(jù)累計當量軸次，本項目設(shè)計

3、交通等級為特重交通等級，路面設(shè)計彎沉19.4（0.01mm）。若以半剛性層底拉應力為驗算指標時=2494Ne=（1+r）t-1365N1/r = 路基土干濕類型：根據(jù)項目所處地區(qū)已有的設(shè)計經(jīng)驗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)計規(guī)范JTG D50-2006要求，保證上路床30cm，填料CBR值不小于8，下路床50cm填料CBR值不小于5，上路床壓實度不小于96%；交通量等級為重型時應保證

4、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，應根據(jù)不同路段對路床土進行試驗，若土基抗壓回彈模量不符合設(shè)計要求時，可局部采用補壓、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度和穩(wěn)定性。路面設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)：統(tǒng)一采用圓柱體試件測定抗壓回彈模量和劈裂強度。瀝青混凝土在彎沉指標計算中用20抗壓模量，底層拉應力計算時采用15抗壓模量，允許拉應力計算時采用15劈裂強度。半剛性材料的設(shè)計齡期：水泥穩(wěn)定類為3個月。參照室內(nèi)混合料實驗結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)已建成路面調(diào)查情況，確定各層材料設(shè)計參數(shù)見表（1-3）。 表（1-3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 瀝青混合材料設(shè)計參數(shù)層位材料

5、名稱級配類型20抗壓回彈模量（MPa）15抗壓回彈模量（MPa）15劈裂強度（MPa）1細粒式瀝青砼AC-13C140020001.42中粒式瀝青砼AC-20C120018001.03粗粒式瀝青砼AC-25C100014000.8基層、底基層材料設(shè)計參數(shù)層位材料名稱級配類型抗壓回彈模量E（MPa）（彎沉計算用）抗壓模量E（MPa）（拉應力計算用）劈裂強度（MPa）4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)計彎沉計算路面厚度 初步結(jié)合以往施工及設(shè)計經(jīng)驗，擬定結(jié)構(gòu)厚度：表（1-4）主線路面結(jié)構(gòu)層位材料名稱厚度(cm)級配

6、類型1細粒式瀝青混凝土（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)計彎沉綜合修正系數(shù)由式（1-10）初步計算F可取設(shè)計彎沉值代入計算：=1.63*(（19.4/(2000*10.65)）0.38)*(41/0.70)0.36)=0.493計算理論彎沉系數(shù)由式（1-6），以設(shè)計彎沉值代替理論彎沉值反算可得：=（19.4*1400）/(1000*2*0.7*10.65*0.493)=3.695 計算基層厚度這是一個六層體系，求算基層厚度時，須先把所擬定的結(jié)

7、構(gòu)換算成當量三層體系，求出其中層厚度H(圖1-1)，然后再按當量厚度換算公式求出h4求H: 由已知參數(shù)求得：h/=4/10.65=0.376；E2/E1=1200/1400=0.857，查圖（1-1）得=6.6h/=4/10.65=0.376，E0/E2=41/1200=0.034，查圖（1-1）得k1= 1.5;由L=k1k2，所以k2=L/(k1)=3.695/(6.6*1.5)=0.373由K2=0.373；E0/E2=41/1200=0.034；h/=4/10.65=0.376，查圖（1-1）得H/=5.8故 H=5.8*10.65=61.77 (cm)求h3：根據(jù)公式（1-4）：=h

8、4=34.93(cm)取h4=35(cm)。驗算上面層瀝青混凝土底面的層底拉應力先把六層體系換算成當量三層體系。將h1，作為當量三層體系的上層厚度h，其模量采用15抗壓回彈模量，其余各層仍用20抗壓回彈模量或抗壓回彈模量（彎沉計算用），按公式（1-161-18）換算成當量層，組成當量的三層體系，見圖（1-7）。=68.4(cm)計算當量三層體系上層底面最大拉應力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計，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/=4/10.65=0.376，E2/E1=1200/2000=0.6查圖（1-3）得0，表示該層底為壓應力。由h/=4/10.65=0.376， E2/E

9、1=1200/2000=0.6， E0/E2=41/1200=0.034，查圖（1-3）得m10.8，查不出具體數(shù)值，表示m1非常小。由H/=68.4/10.65=6.423，E0/E2=41/1200=0.034， E2/E1=1200/2000=0.6，查圖（1-3）得m20.9，查不出具體數(shù)值，表示m2非常小。 計算瀝青混凝土面層底面的容許拉應力。由式（1-7）， AC=1.0=2.714 =1.4/2.714=0.516（MPa）(0（MPa）)可見，瀝青混凝土上面層的強度能滿足要求。驗算中面層瀝青混凝土底面的層底拉應力先把六層體系換算成當量三層體系。將h1，h2作為當量三層體系的上層

10、厚度h，其模量采用15抗壓回彈模量，其余各層仍用20抗壓回彈模量或抗壓回彈模量（彎沉計算用），按公式（1-161-18）換算成當量層，組成當量的三層體系，見圖（1-7）。=10.1=76.4(cm)計算當量三層體系上層底面最大拉應力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計，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/=10.1/10.65=0.948，E2/E1=1000/1800=0.556查圖（1-2）得=0.07由h/=10.1/10.65=0.948，E2/E1=1000/1800=0.556， E0/E2=41/1000=0.041，查圖（1-3）得m10.8，查不出具體數(shù)值，表示m1非

11、常小。由H/=76.4/10.65=7.174，E0/E2=41/1000=0.041，E2/E1=1000/1800=0.556，查圖（1-3）得m20.30，查不出具體數(shù)值，表示m2非常小。=0.07*0.8*0.31=0.017（MPa）=0.7*0.017=0.012（MPa）計算瀝青混凝土面層底面的容許拉應力。由式（1-7）， AC=1.0=2.714 =1.0/2.714=0.368（MPa）(0.012MPa)可見，瀝青混凝土中面層的強度能滿足要求。驗算下面層瀝青混凝土底面的層底拉應力先把六層體系換算成當量三層體系。此時AC-25瀝青混凝土底下面層及其上各層，作為當量三層體系的上

12、層厚度h，其模量采用15抗壓回彈模量，其余各層仍用抗壓回彈模量（彎沉計算用），按公式（1-161-18）換算成當量層，組成當量的三層體系，見圖（1-7）。=18.8(cm)=43.6(cm)計算當量三層體系上層底面最大拉應力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計，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/=18.8/10.65=1.765，E2/E1=1500/1400=1.071查圖（1-2）得0，表示該層底為壓應力。由h/=18.8/10.65=1.765，E2/E1=1500/1400=1.071， E0/E2=41/1500=0.027，查圖（1-3）得m10.8，查不出具體數(shù)值，表示

13、m1非常小。由H/=43.6/10.65=4.094 ，E0/E2=41/1500=0.027，E2/E1=1500/1400=1.071，查圖（1-3）得m20.3，查不出具體數(shù)值，表示m2非常小。 計算瀝青混凝土面層底面的容許拉應力。由式（1-7）， AC=1.0=2.714 =1.0/2.714=0.368（MPa）(0（MPa）)可見，瀝青混凝土下面層的強度能滿足要求。(10)驗算水泥穩(wěn)定碎石基層的層底拉應力先把六層體系換算成當量三層體系。此時水泥穩(wěn)定碎石基層及其上各層，作為當量三層體系的上層厚度h，其模量采用15抗壓回彈模量或抗壓模量（拉應力計算用），其余各層仍用抗壓回彈模量（彎沉計

14、算用），按公式（1-161-18）換算成當量層，組成當量的三層體系，見圖（1-7）。=50.5(cm)=20(cm)計算當量三層體系上層底面最大拉應力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計，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/=50.5/10.65=4.742，E2/E1=700/3000=0.233，查圖（1-2）得=0.15。由h/=50.5/10.65=4.742，E2/E1=700/3000=0.233，E0/E2=41/700=0.059，查圖（1-3）得m1=1.32。由H/=20/10.65=1.878，E0/E2=41/700=0.059，E2/E1=700/3000=0

15、.233，查圖（1-3）得m2=1.01。=0.15*1.32*1.01=0.200（MPa）=0.70*0.017=0.140（MPa）計算水泥穩(wěn)定碎石基層底面的容許拉應力。由式（1-7）， AC=1.0=1.599 =0.5/1.599=0.313（MPa）(0.140（MPa）)可見，水泥穩(wěn)定碎石基層的強度能滿足要求。(11）驗算低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層的層底拉應力先把六層體系換算成當量三層體系。此時水泥穩(wěn)定碎石基層及其上各層，作為當量三層體系的上層厚度h，其模量采用15抗壓回彈模量或抗壓模量（拉應力計算用），其余各層仍用抗壓回彈模量（彎沉計算用），按公式（1-161-18）換算成當量層，組成當量的三層體系，見圖（1-8）。=50.5(cm)=20(cm)計算當量三層體系上層底面最大拉應力。根據(jù)最新規(guī)范，本次設(shè)計各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均為連續(xù)狀態(tài)，查諾莫圖（1-4）。由H/=20/10.65=1.878，E0/E2=41/1500=0.027，查圖（1-4）得=0.166 。由E2/E1=1500/3000=0.5，H/=20/10.65=1.878，