1、一級公路瀝青路面結構設計計算實例例1 甲乙兩地之間計劃修建一條四車道的一級公路，在使用期內交通量的年平均增長率為10%。該路段處于IV7區，為粉質土，稠度為1.00，沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。預測該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，試進行路面結構設計。軸載換算結果表（彎沉）車 型Pi（KN）C1C2ni（次/日）三菱T653B前軸29.316.43009.2后軸48.01130012.3黃河JN163前軸58.616.4400250.4后軸114.011400707.3江淮HF150前軸45.116.440080.2后軸101.511400426.8解放SP9200前軸31.316.

2、430012.3后軸78.031300305.4湘江HQP40后軸73.221400205.9東風EQ155前軸26.516.44007.9后軸56.72.2140074.62092.3解：1)軸載分析路面設計以雙輪組單軸載100kN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軸載換算軸載換算采用如下的計算公式：計算結果如表所示。累計當量軸次根據設計規范，一級公路瀝青路面的設計年限取15年，四車道的車道系數是0.40.5，取0.45。 （2）驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為：計算結果如下表所示。軸載換算結果表

3、（半剛性基層層底拉應力）車 型PiC1C2ni黃河JN163前軸58.6118.5400102.9后軸114.0114001141.0江淮HF150后軸101.511400450.6解放SP9200后軸78.031300123.3湘江HQP40后軸73.22140065.9東風EQ155后軸56.73140012.81896.5累計當量軸次參數取值同上，設計年限是15年，車道系數取0.45。累計當量軸次：2)結構組合與材料選取由Ne=1092萬次左右。根據規范推薦結構，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應，路面結構面層采用:瀝青混凝土(15cm=4+5+6)+水泥碎石(取25cm)+石灰土(

4、厚度待定)+土基。采用三層式瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度5cm)，下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)。3)各層材料的抗壓模量與劈裂強度抗壓模量取20的模量，各值均取規范給定范圍的中值，得到20的抗壓模量：細粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式的為1200MPa，粗粒式的為1000MPa，水泥碎石為1500MPa，石灰土550MPa。 各層材料的劈裂強度：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式的為1.0MPa，粗粒式的為0.8MPa，水泥碎石為0.5MPa，石灰土0.225MPa。4)土基回彈模量的確定

5、該路段處于IV7區,為粉質土,稠度為1.00,查352表14-9“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)”查得土基回彈模量為40MPa。5)設計指標的確定對于一級公路，規范要求以設計彎沉值作為設計指標，并進行結構層底拉應力驗算。(1)設計彎沉值路面設計彎沉值根據公式計算。該公路為一級公路，公路等級系數取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類型系數取1.0，半剛性基層，底基層基層類型系數取1.0。設計彎沉值為：(2)各層材料的容許層底拉應力細粒式密級配瀝青混凝土 ：中粒式密級配瀝青混凝土 ：粗粒式密級配瀝青混凝土 ：水泥碎石：石灰土：6）設計資料總結設計彎沉值為23.47（0.01mm），相關

6、設計資料匯總如下表。7）確定石灰土層厚度設計資料匯總表材料名稱h（cm）20模量（MPa）15模量（MPa）容許拉應力（MPa）劈裂強度（15）細粒式瀝青混凝土4140020000.44031.4中粒式瀝青混凝土5120018000.31451.0粗粒式瀝青混凝土6100014000.22860.8水泥碎石2515000.24270.5石灰土？5500.08490.225土基40按設計彎沉值Ld計算石灰土層厚度：（1）計算綜合修正系數F：（2）計算理論彎沉系數c（3）求計算層厚度細粒式瀝青砼 h1=4cm E1=1400中粒式瀝青砼 h2=5cm E2=1200粗粒式瀝青砼 h3=6cm E3

7、=1000石灰土 h5=4cm E5=550水泥碎石 h4=4cm E4=1500土基 E0=40MPah1=4cm，E1=1400H=？ E2=1200En=E0=40 中層厚度計算公式：查三層體系表面彎沉系數諾謨圖P360圖（14-14）：因為 8）驗算層底拉應力（1）對細粒式瀝青砼層底拉應力驗算換算成當量三層體系h1=4cm，E1=2000h2=5cm，E2=1800h3=6cm，E3=1400h4=25cm，E4=1500h5=28.5cm，E5=550h1=4cm，E1=2000H=？，E2=1800E0=40E0求層底最大拉應力（2）求中粒式瀝青砼層底拉應力驗算換算成當量三層體系h

8、1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E2H=？ E3 E0求層底最大拉應力(3)對粗粒式瀝青砼層底拉應力驗算換算成當量三層體系h1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E3H=？ E4 E0求層底最大拉應力(4)對水泥碎石進行層底拉應力驗算換算成當量三層體系h1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E4H=h5 E5 E0計算層底最大拉應力(5)對石灰土層底進行拉應力驗算換算成當量三層體系h1 E1h2 E2h3 E3h4 E4h5 E5 E0h=？ E4H=h5 E5 E0計算層底最大拉應力需要增加多層路面第5層(設計層)

9、的厚度,即增加H的厚度.由于h、E0、E1、E2不變,設H增大到34cm.故待設計層厚度為h5=34cm,石灰土厚度增大.當計算體系為彈性三層體系時，理論彎沉的表達式為：上式中理論彎沉系數L由彈性三層體系理論計算求得。將三層連續體系的電算結果繪成諾謨圖如P360圖14-14所示。計算時取泊桑比1=2=0.25，0=0.35。車輪荷載在路面面層和基層底面產生的彎拉應力，用彈性層狀體系理論方法計算。計算中需要的理論公式和諾模圖1.彎沉等效換算法當采用三層體系計算多層路面的彎沉和結構層底拉應力時，需將多層路面換算為含有上層、中層和下層半空間體的彈性三層體系。彎沉等效時中層厚度的換算公式為：2.彎拉應力等效換算法根據對電算結果的分析歸納得出計算上層和中層彎拉應力的多層路面換算方法：1)計算上層底面彎拉應力的換算方法 這里說的上層是換算為三層體系之后的上層，如下圖所示。當計算第i層底面的彎拉壓力時，需將i層以上各層換算為模量Ei、厚度h的一層即所謂上層，換算公式為： 將i+1層至n-1層換算為模量Ei+1、厚度為H的一