瀝青路面結構設計與計算書1工程簡介本路段屬于安圖至汪清段二級公路.K0+000?K3+500，全線設計時速為60km/h的二級公路，路面采用60km/h的二級公路標準。路基寬度為10m,行車道寬度為2X3.5m，路肩寬度為2X0.75m硬路肩、2X0.75土路肩。路面設計為瀝青混凝土路面，設計年限為12年。路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以BZZ-100表示；根據沿線工程地質特征及結合當地筑路材料確定路面結構為：路面的面層采用4cm厚細粒式瀝青混凝土和6cm厚中粒式瀝青混凝土，基層采用20cm厚水泥穩定碎石，底基層采用石灰粉煤灰土。2土基回彈模量的確定本設計路段自然區劃位于113區，當地土質為粘質土，由《公路瀝青路面設計規范(JTGD50-2004)》表F.2查得，土基回彈模量在干燥狀態取39Mpa,在中濕狀態取34.5Mpa.3設計資料交通量年增長率：5%設計年限：12年初始年交通量如下表：車型前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數后軸輪組數后軸距(m)日交通量(輛/d)解放CA10B19.460.851雙578黃河JN15049101.61雙210尼桑CK20L49.851001雙330交通SH14125.5555.11雙126太脫拉13851.4802雙1.3241

東風EQ14023.769.21雙20南陽35148.797.31雙254設計任務4.1瀝青路面結構組合設計4.2瀝青路面結構層厚度計算，并進行結構層層底拉應力驗算4.3繪制瀝青路面結構圖5瀝青路面結構組合設計5.1路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以BZZ-100表示。標準軸載計算參數如表10-1所示。標準軸載BZZ-100標準軸載BZZ-100標準軸載P(KN)100單輪傳壓面當量圓半徑6(cm)10.65輪胎接地壓強P(Mpa)0.7兩輪中心距(cm)3.065.1.1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5.1.1.1軸載換算軸載換算采用如下的計算公式:N=寸CCn1i=1CP\4.35匕=1+1.2x(m-1)=1,計算結果如下表所示。車型p.(KN)3載換等結果表(彎沉)次/日)前軸19.416.4578解放CA10B后軸60.8511578黃河JN150前軸4916.421060.360后軸101.611210225.013尼桑CK20L前軸49.8516.4330102.220后軸10011330330.000交通SH141前軸25.5516.41262.132后軸55.1111269.427太脫拉138前軸51.416.44114.510后軸802.214134.170東風EQ140前軸23.716.420后軸69.211204.032南陽351前軸48.716.4256.996后軸97.3112522.194811.054注：軸載小于25KN的軸載作用不計5.1.1.2累計當量軸次根據設計規范，二級公路瀝青路面設計年限取12年，車道系數n=0.7，7=5.0%累計當量軸次:]0.05N—L+丫）」365n￥【1+。.。加-島65x811.05x0.7=3298414次e 70.055.1.2驗算半剛性基層層底拉應力的累計當量軸次5.1.2.1軸載驗算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為:軸載換算結果表（半剛性基層層底拉應力）車型P. V1； (KN)C—1 C—2 七以/日）（次/日）解放前軸19.4118.5578CA10B后軸60.851157810.865黃河前軸49118.5210JN150后軸101.611210238.434尼桑前軸49.85118.5330CK20L后軸10011330330.000交通前軸25.55118.5126SH141后軸55.1111261.070太脫拉前軸51.4118.5413.695138后軸80314120.636東風前軸23.7118.520EQ140后軸69.211201.052南陽前軸48.7118.525351后軸97.3112520.084625.836

注：軸載小于50KN的軸載作用不計5.1.2.2累計當量軸次設計年限為12年，車道系數取0.7，則累計當量軸次為：

365NF=[1+0.°加一1!<365x625.836x0.7=2545167次

0.055.2路面結構層設計與材料選取由上面計算得到設計年限內一個行車道上的累計當量軸次。根據《路基路面工程》在干燥和中濕路段，路面擬定采用以下結構:面層：細粒式瀝青混凝土（厚度4cm）；中粒式瀝青混凝土（厚度6cm）；基層：水泥穩定碎石（20cm）；底基層：石灰粉煤灰土（厚度待定）。5.3土基回彈模量的確定該路段處于113粘質土，土基回彈模量：干燥39Mpa、中濕34.5Mpa。5.4設計指標的確定對于二級公路，規范要求以設計彎沉作為設計指標，并進行結構層層底拉應力驗算。5.4.1設計彎沉值該公路為二級公路。公路等級系數取1.1，面層類型系數取1.0，半剛性基層、底基層總厚度大于20cm，基層類型系數取1.0。設計彎沉值為：l=600N-0.2AAA=600x329841心.2xl.lxl.0x1.0=32.80mm）d ecsb5.4.2各層材料的容許層底拉應力各層材料的劈裂強度：細粒式密集配瀝青混凝土為1.4MPa，粗粒式密集配瀝青混凝土為1.0MPa，水泥穩定碎石為0.5MPa，石灰粉煤灰土為0.25MPa對于細粒式密集配瀝青混凝土層K=0.09N0.22/A=0.09x32984140.22/1.1=2.222b=L=_!9=0.449MParK2.222s對于中粒式密集配瀝青混凝土層K=0.09N0.22/A=0.09x32984140.22/1.1=2.222b=—sp=°’=0.360MParK2.222s對于水泥穩定碎石 K=0.35No.ii/A=0.35x32984140.ii/1.1=1.658b='=°^=0.301MParK1.658s對于石灰粉煤灰土 K=0.45No.n/A=0.45x32984140.11/1.1=2.132b=L=021=0.117MParK2.132s5.5設計資料匯總設計彎沉值為30.45(0.01mm)，相關設計資料匯總如下表：路面設計的結構參數(干燥)材料名稱h(cm)抗壓模量20°C抗壓模量15C容許拉應力(MPa)劈裂強度(MPa)中粒式瀝青混凝土4140020000.4491.4粗粒式瀝青混凝土6120018000.3601

水泥穩定碎石20150015000.3010.5石灰粉煤灰土？7507500.1170.25土基—3939——路面設計的結構參數(中濕)材料名稱h(cm)抗壓模量20°C抗壓模量15C容許拉應力(MPa)劈裂強度(MPa)中粒式瀝青混凝土5140020000.4491.4粗粒式瀝青混凝土7120018000.3601二灰碎石20150015000.3010.5石灰土？7507500.1170.25土基—34.534.5——6.1確定理論彎沉系數a，其中ls=ld=32.8O(0.01mm)(l6.1確定理論彎沉系數a，其中ls=ld=32.8O(0.01mm)(l \0.38(E、0.36「T."2000T) [J=1.63x(32.80丫[史]

[2000x10.65)[0.7)0.36=0.592又因=10002^aFna1IE、2000p5F2000x0.7x10.65x0.59232.80x1400=5.2026.2結構厚度計算，以彎沉等效換算法將各層體系換算為三層體系。中粒式瀝青混凝土 EU1400MP3粗粒式瀝青混凝土 E2=1200MPa水泥穩定碎石 E3=1500MPaqq=4cm,氣=1400MPah1=4cm,E1=1400MPa'h2=6cm,E2=1200MPah3=20cm,E3=1500MPa>n]H=?cm,E2=1200MPah=cm,E=750MPaE=E0=39MPa39391200E0=39MPa多層體系換算圖式（注：此時取20°C是材料的模量值）查三層體系表面彎沉系數諾謨圖，因為a=aK1K2,所以K=1土〒E由于一=E查諾漠圖得［K1=：：0la=查諾漠圖得［K1=：：0la=6.5E □-—1200—0857h4一 -03752 .o?。E114005 10.65則Ka5.202-0.6162aK6.5x1.30a e—2 aK=0.0331查諾漠圖得；=4.2則H=4.2x查諾漠圖得；=4.2則H=4.2x10.65=44.73cm由彎沉等效換算得:H一，h4一h+hx1—3+hxI—4，

K2K了E2 3 2.14E4E44.73=6+20x.15002t1200+:750X24 41200h-20.411cm取h-21cmX層底拉應力驗算7.1對細粒式瀝青混凝土層底拉應力驗算7.1.1換算成當量三層體系（此時采用15（C時各材料的模量）七=4cm,氣=2000MPah2=6cm,E2=1800MPah3=20cm,E3=1500MPa>?=21cm,E4=750MPaE0=34.5MPa%=4cm,氣=2000MPa2=1800MPaE=E0=34.5MPaog!og!!0=30.27cm11800H= 1hk0寸~E^k=i+1 i+1E 1500 3=6+20x0o+21x*E2 飛1800

此時，#=—-—=0.375,g=30.27_2.842,—=捋°°=0.9,—0==0.021；查三層連續體系上層底面彎拉應力系數諾莫圖得5 10.65 5 10.65 E1 2000 E2 1800。<0,基地為壓應力無需驗算7.2對中粒式水泥混凝土進行層底拉應力驗算7.2.1換算成當量三層體系（此時采用15oC時各材料的模量）h1h1=4cm,E1=2000MPah2=6cm,E2=1800MPah=20cm,E=1500MPa>h4=21cm,E4=750MPaE0=39MPaH=?,E1=1800MPa>h=?,E2=1500依。E=E0=39MPah=Zh耳=h￡+h=4x4：四+6=10.10cm

14：E2 2 418003°?E3°?E■ i+1E40?Ei+1網EH—乙hk0.9E hM+hK=i+1 * i+1

■750—=20+21x09 =29.72cm' 1500H 29.72 h 10.10 八c,°E此時， = =2.790,= =H 29.72 h 10.10 八c,°E此時， = =2.790,= =0.948,—5 10.65 5 10.65 E11800 E2 15000,基地為壓應力無需驗算7.3對水泥穩定碎石基層層底彎拉應力驗算7.3.1換算成當量三層體系（此時采用15oC時各材料的模）h1=4cm,E1=2000MPah2=6cm,E2=1800MPah=20cm,E=1500MPa>h4=21cm,E3=750MPaE0=39MPah=?,E1=1500MPan〈H=21cm,E=750MPa2E=E0=39MPah=Zh匹K4Eh=Zh匹K4EK=1 i=4x4, +6x4 +20=30.578cm41500 41500H=習hnJ—」=21x0.9」75O=21cmK=i+1片Ei+1 E7.3.2求層底最大拉應力：a皿=p9皿由h=些炎=2.871,E=25°=0.500查諾謨圖得b=0.115 10.65 E 1500h31.578 E750 E39由5=1065=2.979,—^=1500=0.500,e^=75。=0.052查圖得刀=1.37. 1 2.H21 E750 E39 由"5=1065=1.971,~e2=1500=0.500,E0=750=0.052查圖得刀=1.10.1 2bm=axmxma=p?廠=0.7x0.11x1.37x1.10=0.116MPa<0.301MPa，滿足要求。7.4.對于石灰粉煤灰土層7.4.1三層體系如圖所示Eh=Lh疽—kK4EK=1 iH=21cm,.'2000=4x4. 41500/ ：1800“+6x4 +20=4150031.578cm,H,H21由一= 8 10.65H21由一= 8 10.65H21由一= 8 10.657.4.2求層底最大拉應力：b=p-aE39=1.971,―0= =0.052查諾漠圖得a=0.38E2 750E750=1.971,E=——=0.500,查圖得n=1.09E1500 1h30.578E750=1.971,^= =2.871,—= =0.05查圖得％=0.39.1am=axnxna=p?廠=0.7x0.38x1.09x0.39=0.113"。＜0.117MPa，滿足要求。7.最小防凍厚度驗算根據《規范》干燥路段無需考慮最小防凍層厚度。8瀝青路面結構層厚度計算（中濕路段）8.1確定理論彎沉系數a，其中ls=l=32.80(0.01mm)F=1.630.36=1.63x32.80 \0.3612000x10.65)3.7J=0.565又因32.80x140032.80x1400=5.452000p8F2000x0.7x10.65x0.5656.3 結構厚度計算，以彎沉等效換算法將各層體系換算為三層體系。卜a卜a+兒疽-111111A p中粒式瀝青混凝土E=1400MPa粗粒式瀝青混凝土E=1200MPa水泥穩定碎石E=1500MPa 3 石灰粉煤灰土E=750MPa4E=34.5MPa0路表彎沉值計算圖式%=4cm,%=1400MPa?=6cm,E2=1200MPa>n<1J — h=4cm,E=1400MPah3=20cm,E3=1500MPaH=?cm,E2=1200MPah=cm,E=750MPaE=E0=34.5MPaE=34.5MPa0 J多層體系換算圖式（注：此時取20°C是材料的模量值）查三層體系表面彎沉系數諾謨圖，因為a=aKK,所以K=土12 2 aK1土〒E由于i=E234.51200=0.028E1200

―2= R1400=0.857h_4?=10.65=0.375.漠圖得/.漠圖得/■[a=6.5查諾漠圖得-=4.55則K= ='45=0.5582aK6.5x1.50

1則H=4.5x10.65=47.925cm由彎沉等效換算得:S… ，cc11500 7 \75047.925=6+20x2_J +h?2訕 V1200 *I11200h=24.294取/?=25cmX X層底拉應力驗算7.1對中粒式瀝青混凝土層底拉應力驗算7.1.1換算成當量三層體系（此時采用150C時各材料的模量）h=4cm,E=2QQQMPa1 1h=6cm,E=1800"口2 h=20cm,E=1500"口>3 h-25cm.E―750MPaTOC\o"1-5"\h\z4E=34.5"口o Jh =2000"口i i<H=?an,E=1800"口 2 E=E=34.5"口、n0k=i+1thEkEi+1E=6+20Xog1500+25Xoj'250=31.783如

\1800 *1800此時,g=—-—=0.375,g=31.783=2.984,―=如。。=0.9,—=，'^=0.019；查三層連續體系上層底面彎拉應力系數諾莫圖810.65 8 10.65 E1 2000 E2 1800得＜0,基地為壓應力無需驗算h=4cm,E=2000MPah=6cm,E=1800MPa>^^Vr —— H=?,E1=1800MPah=20cm,E=1500MPah=?,E=1500MPah4=25cm,E4=750MPaE=E0=34.5MPa7.2對粗粒式水泥混凝土進行層底拉應力驗算7.2.1換算成當量三層體系（此時采用15（C時各材料的模量）E=34.5"。0Eh=乙h廣—kK4EK=1 i7E7 / -2000=h1苛+h=4xV[goo+6=10.10cmT2H=笑H=笑1hkK=i+1=31.57cm7丁7克 750=h3氣廣 4眺廣=20+255。,91500i+1 、'i+11500nQgE =0.833, =1800 E2蘭蘭=0.023查三層連續體系上層底面彎拉應力系數諾莫圖得7<1500H31.57c八?h10.101500nQgE =0.833, =1800 E2蘭蘭=0.023查三層連續體系上層底面彎拉應力系數諾莫圖得7<15008 10.65 8 10.65 E10,基地為壓應力無需驗算7.3對水泥穩定碎石基層層底彎拉應力驗算7.3.1換算成當量三層體系（此時采用15（C時各材料的模）%=4cm,%=1800MPah=6cm,E=1400MPah=20cm,E=1500MPa>h4=25cm,E3=750MPaE0=34.5MPah=?,E1=1500MPan]H=24cm,E2=