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28.0m，設(shè)計(jì)車速120km。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。 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(fēng)DD347 24.068.11雙輪組3700大貨東風(fēng)EQ14425.770.12雙輪組4700拖掛車解放SP920031.3783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)=7068Ne=（1+r）t-1365N1/r=2.107 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(wàn)次。設(shè)計(jì)彎沉：Ld=600Ne-0.2AcAsAb=19.4 （0.01mm）根據(jù)累計(jì)當(dāng)量軸次，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)

3、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)=2494Ne=（1+r）t-1365N1/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(lái)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(guò)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8，下路床50cm填料CBR值不小于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

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(guò)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20抗壓模量，底層拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15抗壓模量，允許拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15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(guó)內(nèi)已建成路面調(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)層位材料

5、名稱級(jí)配類型20抗壓回彈模量（MPa）15抗壓回彈模量（MPa）15劈裂強(qiáng)度（MPa）1細(xì)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(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）（拉應(yīng)力計(jì)算用）劈裂強(qiáng)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(jì)彎沉計(jì)算路面厚度 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)層位材料名稱厚度(cm)級(jí)配

6、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)由式（1-10）初步計(jì)算F可取設(shè)計(jì)彎沉值代入計(jì)算：=1.63*(（19.4/(2000*10.65)）0.38)*(41/0.70)0.36)=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）/(1000*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)

7、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/=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(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(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（1-7）。=68.4(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/=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(yīng)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(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)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(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

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(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（1-7）。=10.1=76.4(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/=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(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)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(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

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(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（1-7）。=18.8(cm)=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/=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(yīng)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(jì)算瀝青混凝土面層底面的容許拉應(yīng)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(qiáng)度能滿足要求。(10)驗(yàn)算水泥穩(wěn)定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)

14、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（1-7）。=50.5(cm)=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（1-3）。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(jì)算水泥穩(wěn)定碎石基層底面的容許拉應(yīng)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(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）。=50.5(cm)=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）。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，