1、高速公路瀝青路面設計實例一、設計資料：本公路等級為高速公路，經調查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增長率為9.5%，設計年限為15年，該路段處于2區。二、交通分析：軸載分析路面設計以BZZ-100為標準軸載。1、以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次（1）累計當量軸次車型(KN)C1C2(次/日)小客車前軸16.516.4675017.0427后軸23.011675011.2933中客車SH130前軸25.5516.4200033.8345后軸45.1011200062.6178大客車CA50前軸28.7016.4125035.0652后軸68.20111250236.

2、522小貨車BJ130前軸13.4016.442504.33985后軸27.4011425015.2266中貨車CA50前軸28.7016.4150042.0782后軸68.20111500283.827中貨車EQ140前軸23.7016.4212525.9235后軸69.20112125428.371大貨車JN150前軸49.0016.42125610.79后軸101.601121252276.91特大車日野KB222前軸50.2016.41500478.997后軸104.301115001801.47拖掛車五十鈴前軸60.0016.4187.5130.059后軸100（3軸）31187.5

3、562.57056.875注：軸載小于25KN的軸載作用不計。（2）累計當量軸次根據公路瀝青路面設計規范，高速公路瀝青路面的設計年限取15年，六車道的車道系數取0.30.4，取0.3。交通量平均增長率為9.5%。2、驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次（1）軸載換算車型(KN)C1C2(次/日)小客車前軸16.5118.567500.0686后軸23.01167500.05286中客車SH130前軸25.55118.520000.67194后軸45.101120003.42328大客車CA50前軸28.70118.512501.06448后軸68.2011125058.5039小貨車BJ1

4、30前軸13.40118.542500.00817后軸27.401142500.13502中貨車CA50前軸28.70118.515001.27737后軸68.2011150070.2047中貨車EQ140前軸23.70118.521250.39131后軸69.20112125111.74大貨車JN150前軸49.00118.52125130.647后軸101.601121252412.73特大車日野KB222前軸50.20118.51500111.916后軸104.301115002100.71拖掛車五十鈴前軸60.00118.5187.558.2617后軸100（3軸）31187.5562

5、.55624.304注：軸載小于50KN的軸載作用不計（2）累計當量軸次根據公路瀝青路面設計規范，高速公路瀝青路面的設計年限取15年，六車道的車道系數取0.30.4，取0.3。交通量平均增長率為9.5%。三、設計指標的確定1、計算設計彎沉值Ld該公路為高速公路，公路等級系數取1.0，面層為瀝青混凝土，面層類型系數取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20，基層類型系數取1.0。設計彎沉值為：2、抗拉強度結構系數對瀝青混凝土面層 對無機結合料穩定集料類 對無機結合料穩定細粒土類 四、設計計算（一）干燥狀態1、土基回彈模量的確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中表5.1.4-1

6、“土基干濕狀態的稠度建議值”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態： 干燥狀態土基土質稠度： Wc = 1.10根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中附表F.0.3“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值 (MPa)”公路自然區劃：2區土基回彈模量： E0 = 48.5 MPa2、路面參數設計（1）確定路面等級和面層類型交通量設計年限內累計標準軸次Ne=2.36×107次，由公路瀝青路面設計規范，該路交通等級為重交通，高速公路路面等級為高級路面，面層類型為瀝青混凝土。（2）結構組合與材料選取及材料設計參數確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表4.1.3-1

7、及附錄E確定各層材料設計參數。層位結構層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)劈裂強度 (MPa)容許底層拉應力（MPa）(20)(15)1細粒式瀝青混凝土4140020001.40.382中粒式瀝青混凝土6120016001.00.273粗粒式瀝青混凝土890012000.80.24水泥穩定碎石設計層厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36級配碎石202302303、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩定碎石基層厚度為17cm（取整）。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm) 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm)

8、 19.93818設計控制層厚度(cm) 16.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 19.93818實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa) 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 21.70816實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa) 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 24.57569實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa) 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 28.63524實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa) 3.739316E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 15.58239實際路面結構第 5層底最大拉應力(

9、MPa) .1280616第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 168.4614土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 192.0715滿足要求。（二）中濕狀態1、土基回彈模量的確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中表5.1.4-1“土基干濕狀態的稠度建議值”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態： 中濕狀態土基土質稠度： Wc = 1.00根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中附表F.0.3“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值 (MPa)”公路自然區劃：2區土基回彈模量： E0 = 42.5 MPa2、路面參數設計（1）確定路面等級和面層類型交通量設計

10、年限內累計標準軸次Ne=2.36×107次，由公路瀝青路面設計規范，該路交通等級為重交通，高速公路路面等級為高級路面，面層類型為瀝青混凝土。（2）結構組合與材料選取及材料設計參數確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表4.1.3-1及附錄E確定各層材料設計參數。層位結構層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)劈裂強度 (MPa)容許底層拉應力（MPa）(20)(15)1細粒式瀝青混凝土4140020001.40.382中粒式瀝青混凝土6120016001.00.273粗粒式瀝青混凝土890012000.80.24水泥穩定碎石設計層厚度待定160016000.50.2

11、15石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36級配碎石202302303、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩定碎石基層厚度為19cm（取整）。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm) 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm) 20.0985設計控制層厚度(cm) 18.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 20.0985實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa) 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 21.85131實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa) 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 24.6571實際路面結構第 3

12、層底最大拉應力(MPa) 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 28.55338實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa) 3.899089E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 14.95647實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa) .1245208第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 183.7254土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 219.1875滿足要求。（三）潮濕狀態1、土基回彈模量的確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中表5.1.4-1“土基干濕狀態的稠度建議值”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態： 中濕狀態土基土質稠度：

13、 Wc = 0.90根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中附表F.0.3“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值 (MPa)”公路自然區劃：2區土基回彈模量： E0 = 36.5 MPa2、路面參數設計（1）確定路面等級和面層類型交通量設計年限內累計標準軸次Ne=2.36×107次，由公路瀝青路面設計規范，該路交通等級為重交通，高速公路路面等級為高級路面，面層類型為瀝青混凝土。（2）結構組合與材料選取及材料設計參數確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表4.1.3-1及附錄E確定各層材料設計參數。層位結構層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)劈裂強度

14、 (MPa)容許底層拉應力（MPa）(20)(15)1細粒式瀝青混凝土4140020001.40.382中粒式瀝青混凝土6120016001.00.273粗粒式瀝青混凝土890012000.80.24水泥穩定碎石設計層厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36級配碎石362302303、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩定碎石基層厚度為16cm（取整）。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm) 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm) 19.93864設計控制層厚度(cm) 15.59999第 1結構層頂面施工控制彎沉

15、(0.01mm) 19.93864實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa) 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 21.57448實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa) 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 24.14809實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa) 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 27.67547實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa) 3.293055E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 14.30912實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa) .1202179第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 118

16、.0143土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 255.2184滿足要求。4、防凍厚度驗算根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表5.2.4“最小防凍厚度”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態：潮濕狀態路面結構材料層：穩定土類道路多年最大凍深：>200cm路面最小防凍厚度：6070cm驗算結果表明，路面總厚度滿足防凍要求。（四）過濕狀態1、土基回彈模量的確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)中表5.1.4-1“土基干濕狀態的稠度建議值”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態： 中濕狀態土基土質稠度： Wc = 0.8根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-200

17、6)中附表F.0.3“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值 (MPa)”公路自然區劃：2區土基回彈模量： E0 = 31.0 MPa2、路面參數設計（1）確定路面等級和面層類型交通量設計年限內累計標準軸次Ne=2.36×107次，由公路瀝青路面設計規范，該路交通等級為重交通，高速公路路面等級為高級路面，面層類型為瀝青混凝土。（2）結構組合與材料選取及材料設計參數確定根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表4.1.3-1及附錄E確定各層材料設計參數。層位結構層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)劈裂強度 (MPa)容許底層拉應力（MPa）(20)(15)1細粒式瀝青混凝

18、土4140020001.40.382中粒式瀝青混凝土6120016001.00.273粗粒式瀝青混凝土890012000.80.24水泥穩定碎石設計層厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36級配碎石362302303、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩定碎石基層厚度為19cm（取整）。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm) 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm) 20.09002設計控制層厚度(cm) 18.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 20.09002實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa)

19、 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 21.68821實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa) 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 24.16145實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa) 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 27.47129實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa) 3.479101E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 13.69618實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa) .1146381第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 127.1239土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 300.499滿足要求。4

20、、防凍厚度驗算根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)表5.2.4“最小防凍厚度”土質類型 ： 粉質土路基干濕狀態：潮濕狀態路面結構材料層：穩定土類道路多年最大凍深：>200cm路面最小防凍厚度：6070cm驗算結果表明，路面總厚度滿足防凍要求。五、確定結構層設計參數根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)的建議值取定路面各結構層適宜厚度，設計瀝青混凝土路面方案如下，并按照上面方法進行驗算符合要求。瀝青路面結構層參數與方案建議路基狀況結構層厚度(cm)適用狀態干燥細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16粗粒式瀝青混凝土AC-25水泥穩定碎石(水泥用量5

21、%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)級配碎石468172020高填路堤細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16防或透水封層462橋梁中濕細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16粗粒式瀝青混凝土AC-25水泥穩定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)級配碎石468192020低路堤明暗涵通互通閘道潮濕細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16粗粒式瀝青混凝土AC-25水泥穩定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)級配碎石468162036路塹細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16粗粒式瀝青混凝土AC-25防或透水封層4682隧

22、道過濕細粒式瀝青混凝土AC-10中粒式瀝青混凝土AC-16粗粒式瀝青混凝土AC-25水泥穩定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)級配碎石468192036浸水路堤過水路塹高速公路水泥混凝土路面設計實例一、軸載換算水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數，按下式換算為標準軸載的作用次數。 （1） ； （2） （3） ； （4）Ns100KN的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數；Pi單軸-單輪、單軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級軸載的總重（KN）；軸型和軸載級位數；各類軸型級軸載的作用次數；軸-輪型系數，單軸-雙輪組時，=1；單軸-單輪時

23、，按式（2）計算；雙軸-雙輪組時，按式（3）計算；三軸-雙輪組時,按式（4)計算。軸載換算車型(KN)(次/日)小客車前軸16.566567500后軸23.0167500中客車SH130前軸25.5555120000后軸45.10120000.0059大客車CA50前軸28.70524.212500后軸68.20112502.7382小貨車BJ130前軸13.40727.342500后軸27.40142500中貨車CA50前軸28.70524.215000后軸68.20115003.2858中貨車EQ140前軸23.70569.121250后軸69.20121255.8757大貨車JN150前

24、軸49.00416.521250.02347后軸101.60121252739.4177特大車日野KB222前軸50.20412.115000.0244后軸104.30115002941.9832拖掛車五十鈴前軸60.00381.7187.50.0529后軸100（3軸）0187.505693.4073上表為雙車道雙向交通調查結果， 取交通量年平均增長率為9.5。小于和等于40KN(單軸)和80KN（雙軸）的軸載可略去。調查分析雙向交通的分布情況，選取交通量方向分布系數，一般取0.5，車道數為6，所以交通量車道分布系數取0.6。Ns=0.5×0.6×5693.4073=17

25、08.02次查公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)，此路面屬重交通，設計使用年限為30年。由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)取輪跡橫向分布系數為0.22，可計算得到設計年限內標準軸載累計作用次數Ne為：二、路面板厚度計算路基的強度和穩定性同路基的干濕狀態有密切關系，并在很大程度上影響路面結構的設計，路基按干濕狀態不同，分為四類：干燥、中濕、潮濕和過濕。為了保證路基路面結構的穩定性一般要求路基處于干燥或中濕狀態，當處于過濕狀態時，路基不穩定，冰凍區春融翻漿，非冰凍區彈簧，路基經處理后方可鋪筑路面。下面對潮濕、中濕、干燥3種狀態分別討論。（一）干燥狀態1、初擬路面結

26、構查公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表4.4.6，初擬普通水泥混泥土路面層厚度為h=0.26m, 基層選用水泥穩定碎石（水泥用量為5），厚為h1=0.22m。底基層厚度為h2=0.20m的級配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為3.75m,長為5.0m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿假縫。2、材料參數的確定（1）混泥土的設計彎拉強度與彈性模量按公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.6，取普通混泥土面層的彎拉強度標準值,相應彎拉彈性模量標準值為 （2）土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄F，路基回彈模量取。查附錄F.2

27、,水泥穩定粒料基層回彈模量取，天然砂礫回彈模量取。按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為3、荷載疲勞應力計算按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為因縱縫為設拉平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數。考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。根據公路等級，由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄B，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為 4、溫度疲勞應力由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.8，區最大溫度梯度區88/。板

28、長，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚, 按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為溫度疲勞應力系數，按式（B.2.3）計算為再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為5、可靠度計算由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為95%，再根據查的目標可靠度變異水平等級，查公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.3，確定可靠度系數，按式（3.0.3）因而所選的普通混凝土面層厚度，可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。（二）中濕狀態1、初擬路面結構查公路

29、水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表4.4.6，初擬普通水泥混泥土路面層厚度為h=0.26m, 基層選用水泥穩定碎石（水泥用量為5），厚為h1=0.22m。底基層厚度為h2=0.20m的級配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為3.75m,長為5.0m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿假縫。2、材料參數的確定（1）混泥土的設計彎拉強度與彈性模量按公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.6，取普通混泥土面層的彎拉強度標準值,相應彎拉彈性模量標準值為 （2）土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄F，路基回彈模量取。查附錄F.2,水泥穩

30、定粒料基層回彈模量取，天然砂礫回彈模量取。按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為3、荷載疲勞應力計算按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為因縱縫為設拉平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數。考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。根據公路等級，由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄B，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為 4、溫度疲勞應力由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.8，區最大溫度梯度區88/。板長，由圖

31、B.2.2可查普通混凝土板厚, 按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為溫度疲勞應力系數，按式（B.2.3）計算為再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為5、可靠度計算由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為95%，再根據查的目標可靠度變異水平等級，查公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.3，確定可靠度系數，按式（3.0.3）因而所選的普通混凝土面層厚度，可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。（三）潮濕狀態1、初擬路面結構查公路水泥砼路

32、面設計規范(JTG D40-2002)表4.4.6，初擬普通水泥混泥土路面層厚度為h=0.26m, 基層選用水泥穩定碎石（水泥用量為5），厚為h1=0.22m。底基層厚度為h2=0.20m的級配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為3.75m,長為5.0m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿假縫。2、材料參數的確定（1）混泥土的設計彎拉強度與彈性模量按公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.6，取普通混泥土面層的彎拉強度標準值,相應彎拉彈性模量標準值為 （2）土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄F，路基回彈模量取。查附錄F.2,水泥穩定粒料基

33、層回彈模量取，天然砂礫回彈模量取。按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為3、荷載疲勞應力計算按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為因縱縫為設拉平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數。考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。根據公路等級，由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)附錄B，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為 4、溫度疲勞應力由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.8，區最大溫度梯度區88/。板長，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚, 按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為溫度疲勞應力系數，按式（B.2.3）計算為再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為5、可靠度計算由公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為95%，再根據查的目標可靠度變異水平等級，查公路水泥砼路面設計規范(JTG D40-2002)表3.0.3，確定可靠度系數，按式（3.0.3）因而所選的普通混凝土面層厚度，可以承受設計基準期內荷載應力和