瀝青路面研發(fā)設計原理及方法參考

1、1 設計原理1.1 路面結(jié)構(gòu)設計流程1.1.1 根據(jù)設計要求， 按彎沉或彎拉指標分別計算設計年限內(nèi)一個車道的累計標 準當量軸次，確定設計交通量與交通等級，擬定面層、基層類型，并計算設計彎 沉值或容許彎拉應力。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1.1.2 按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確定 各個路段土基回彈模量設計值。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。1.1.3 參與本地區(qū)的經(jīng)驗擬定幾種可行的路面結(jié)構(gòu)組合和厚度方案， 根據(jù)工程選 用的材料進行配合比試驗， 測定個結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、 劈裂強度等， 確 定各結(jié)構(gòu)層的設計參數(shù)。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。1.1.4 根據(jù)設計指標采用多層彈

2、性體系理論設計程序計算或驗算路面厚度。1.1.5 對于季節(jié)性冰凍地區(qū)應驗算防凍厚度是否符合要求 （ 本次設計不考慮凍 害）。1.2 路面設計參數(shù)在進行路面組合設計時，我們需要求得以下參數(shù)：標準軸載及當量軸次、 路面容許彎沉值、容許彎拉應力等1.2.1 當以設計彎沉值為設計指標及瀝青層層底拉應力驗算時， 凡軸載大于 25KN 的各級軸載（包括前后軸） pi 的作用次數(shù) ni ，均按下式換算成標準軸載 p的當量作用次數(shù) N 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。pKNC1C2nii1式中 N 標準軸載的當量軸次（次 / 日）ni 被換算的各級軸載 pi 的作用次數(shù)（次 /日）p 標準軸載（ KN）pi 被換算的各

3、級軸載（ KN）k 被換算車輛的類型系數(shù)；C1 軸數(shù)系數(shù)， C1 1 1.2 m 1 ，m是軸數(shù)，當軸間距大于 3m時，按單 獨的一個軸載計算，當軸間距小于 3m時，應考慮軸數(shù)系數(shù)； 彈貿(mào)攝爾霽 斃攬磚鹵廡。C2 被換算的各級軸載單輪輪組系數(shù)， 單輪組為 6.4 ，雙輪組為 1，四輪 組為 0.38 。1.2.2 當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，凡軸載大于 50kN 各級軸載的作用 次數(shù) ni ，均按下式換算成標準軸載 p 的當量作用次數(shù) ：謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。N C1C 2 ni pi1p式中 以半剛性材料層的拉應力為設計指標時標準軸載的當量軸次（次 /日）;C1 被換算車型的軸數(shù)系數(shù)，

4、以拉應力為設計指標時，雙軸或多軸的軸 數(shù)系數(shù)按式 C1 =1+2（m-1）計算；C2 被換算車型的輪組系數(shù)，單輪組為 1.85 ，雙輪組為 1.0 ，四輪組為0.091.2.3 設計年限累計當量軸載數(shù) NeNe= （1 r）t 1 365 N1r1式中 Ne 設計年限內(nèi)一個車道沿一個方向通過的累計標準當量軸次（次）t 設計年限（年）r 設計年限交通量平均增長率（ %） 車道系數(shù)1.2.4 路面設計彎沉值 在經(jīng)過大量的測試和分析，得到路面設計彎沉值計算公式如下：1.10l R 0.2 AC AsNe式中 l R 路面設計彎沉值（ 0.01mm）Ne - 設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次Ac 公

5、路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為 1.0 ，二級公路為 1.1 ，三四 級為 1.2As- -面層類型系數(shù)， 瀝青混凝土面層為 1.0 ，熱拌瀝青碎石、瀝青表面處 治為 1.2 ；1.2.5 結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力 我國瀝青路面設計除了以路面設計彎沉值為設計控制指標之外，對高等級 道路路面還要驗算瀝青混凝土面層和整體性材料基層的拉應力。 要求結(jié)構(gòu)層底面 的最大拉應力不大于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力，在路面設計中表示為 廈礴懇蹣駢時盡 繼價騷。結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力是路面承受行車載荷反復作用達到的臨界破壞狀 態(tài)時的最大疲勞應力。 這一應力較一次荷載作用的抗拉強度小， 減小的程度同重 復荷載次數(shù)及路面

6、結(jié)構(gòu)層材料的性質(zhì)有關。當瀝青混凝土層、半剛性材料基層、 底基層以拉應力為設計或驗算指標時，這種關系表示如下： 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。式中 R - 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力；S - 瀝青混凝土層或半剛性材料的極限劈裂強度；s/KsKs - 抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)表征結(jié)構(gòu)層的抗拉強度因疲勞而降低的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，根據(jù)載荷應力 與達到疲勞臨界狀態(tài)的荷載作用次數(shù)之間的疲勞方程表示如下： 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。瀝青混凝土面層0.22Ks 0.09 Aa Ne0.22 /Ac無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類0.11Ks 0.35AaNe0.11 / Ac無機結(jié)合料穩(wěn)定土類0.11Ks 0.45AaNe0.11 / Ac

7、式中 Aa - 瀝青混合料級配的系數(shù)，細、中粒式瀝青混凝土為 1.0 ，粗粒式瀝青 混凝土 1.1Ac - 公路等級系數(shù)。2 設計方案2.1 交通量組成表 1 交通量車型東風 EQ140解放 CA10B黃河 NJ150太脫拉 138小汽車輛/日3407501007450現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：高速公路，一級，二級公路及城市道路應采用 BZZ-100 重型標 準，因此一級公路選用 BZZ-100 重型標準。將各種軸載作用次數(shù)換算為標準軸 載作用次數(shù) 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨。表 2 各種車輛參數(shù)車型交通量（輛輪壓 pi單 輪輪機 直輪組系數(shù)后軸軸數(shù)前軸軸載 Pi/日）(MPa)徑 di(cm)ci(KN)東風

8、EQ1403400502101123.70解放CA10B75005019541119.40黃河NJ15010007021491149.0太脫拉1387406020601251.4小汽車50表 3 當量軸次換算車型后軸換算系數(shù)前軸換算系數(shù)車輛（總）軸載換算系數(shù)當量軸次 nbi（次 /日）東風E012620 17978961.1解放CA10B00973750 0056660 10304177.3黃河N2305921 237275123.7太脫2791980 999398740當量軸次 =336N1nbi 336 次 /日

9、累計當量軸次：根據(jù)規(guī)范，一級公路瀝青路面的設計年限為15 年，設計車道為四車道，車道系數(shù)取值 0.45. 累計當量軸次為： 預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。Ne(1 r)t 1 365N115(1 0.10) 1 365 336 0.45 1558630.861 次，為輕0.10型路面。2.2. 確定土基的回彈模量 E0 值由全國公路自然區(qū)規(guī)劃圖可知南京位于區(qū)，路槽底距地下水位的高度為 H0=1.2+0.8=2.0m，查表（路基臨界高度參考值 ）可知 H0介于 H1和 H2之間，接著 查表（路基干濕類型） 可知該路基屬于中濕路基。 然后再查個自然區(qū)劃土基干濕 分界稠度可知 Wc=0.96，然后再有表二級

10、自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值可 知 E0=36Mp。a 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。2.3 計算路表容許彎沉值 l R1.10級公路 Ac 1 ，瀝青混凝土面層 As 1lR 1.100.2 AC As0.2 1 1 0.0635cmR Ne0.2 C (1558630.861.480) 0.22.4 計算路表設計彎沉值 l Rld 600Ne0.2Ac AsAb 600 1558630.8610.2 1.0 1.0 1.0 0.0346cm2.5 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案，確定路面結(jié)構(gòu)材料的相關參數(shù)表 4 路面材料參數(shù)層次結(jié)構(gòu)層名稱厚度（ cm）抗壓回彈模量（MPa） 20 C

11、抗壓回彈模量（MPa） 15 C極限抗彎拉強 度（ Mpa ）1細粒式瀝青混凝土（ DAC-13 ）5140020001.52中粒式瀝青混凝土（ DAC-20 ）7120018000.93粗粒式瀝青碎 石（ DAC-25 ）10100011000.74水泥砂礫土5005000.55砂礫201501506土基302.6 按容許彎沉值計算路面厚度1）計算綜合修正系數(shù)lRE0 0.380.0635 36 0.38F AF ( R 0 )0.38 1.47 ()0.38 0.490F 2p 2 0.7 10.652) 計算理論彎沉系數(shù)lRE1 12p F12.1680.0635 14002 0.7 1

12、0.65 0.4903）計算 的厚度瀝青混凝土面沉作為當量三層體系的上層，第二，三，四，五層換算成當量三 層體系中的中層，土基作為當量體系的下層。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。由h 510.65 0.469 ，E2 E1 12001400 0.857, E0E2 361200 0.03查（三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖中主圖 ） 得： 6.54圖）得 k1=1.43k2k112.1686.5 1.431.31查（三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖中梅花圖）得：H4.0 ， 則 H=4.0 10.65 42.6中層當量厚度：7 10 2.4500 20 2.4 150 71200 120011200000 h42

13、+9.268+0.694h 4 +8.409=42.6h4 25.8,取 26cm2.7 各層材料的容許底層拉應力計算R s /Ks細粒式密級配瀝青混凝土 :Ks 0.09AaNe0.22 / Ac 0.09 1.0 1558630.8610.222.071.01.5R s / K s 0.72 MP2.07中粒式密級配瀝青混凝土 :Ks 0.09 AaN e0.22 / Ac 0.09 1.0 1558630.8611.02.070.9R s / K s 0.43MP2.07粗粒式密級配瀝青混凝土Ks 0.09 AaN e0.22 / Ac0.220.09 1.0 1558630.8610.

14、221.02.07水泥砂礫土0.7 0.34 MP2.070.11Ks 0.35 Aa Ne0.11 / Ac 0.35 1.0 1558630.8610.111.01.68R s/ Ks0.5 0.30MP1.672.8 計算彎拉應力1）：驗算瀝青混凝土面層底面的彎拉應力 瀝青混凝土面層作為當量三層體系的上層，第二，三，四，五層換算成當量三層 體系中的中層，土基作為當量三層體系的下層。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 當量三層體系中層當量厚度為：h50.9 E5 7 10 0.91000 26 0.9 500 20 0.9 150 26.985E21200 1200 1000則H26.9810.65

15、2.53由 h 10.650.469 ，E2E1120014000.857E0E23612000.03, 查（三層體系上層底面彎拉應力系數(shù)諾謨圖 （上層，中層間滑動） ） 得： 0.30 ，m1=1.20 ，m2=1.10 ， 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。最大彎拉應力 r1 p m1m2 0.7 0.30 1.20 1.10 0.277MPa 計算瀝青混凝土抗彎拉結(jié)構(gòu)強度系數(shù)：KS 0.12 Ne0.2 0.12 （1558630.861）0.2 2.08AC1計算瀝青混凝土容許彎拉應力1.52.080.721MPa可知： Rr1，滿足要求2）驗算水泥砂礫層底面的彎拉應力 由于水泥砂礫層下面有天然砂

16、礫層，把天然砂礫層當作三層體系中的中層，第 一二三四層換算成當量三層中的上層，土基作為當量三層體系的下層。 壇摶鄉(xiāng)囂懺 蔞鍥鈴氈淚。上層當量厚度為：E1E2 E3 140012001000h h1 4 1 h2 4 2 h34 3 h4 5 4 7 4 10 4 26 53.071 E42 E43 E44 500500500中層當量厚度為 20cmH53.0710.654.983 ，E2 150E1 14000.107 , E0E2361500.242010.651.878按規(guī)范規(guī)定屬連續(xù)體系，查（三層體系上層底面彎拉應力系數(shù)諾謨圖（上層，中層間連續(xù)）得：0.20 ， m1=0.98 ， m2

17、=1.04 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。最大彎拉應力： r2 p m1m2 0.7 0.2 0.98 1.04 0.143MPa 計算水泥穩(wěn)定砂礫層抗彎拉結(jié)構(gòu)強度系數(shù)：Ks 0.40 Ne0.1 0.4 (1558630.861)0.1 1.322AC1計算水泥穩(wěn)定砂礫容許彎拉應力：S 0.5R 0.378 MPaR K S 1.322可知 R r 2 ，滿足要求。2.9 程序計算路面厚度新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 5層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 34.6 (0.01mm) 路面設計層層位 : 4 設

18、計層最小厚度 : 15 (cm)厚度(cm) 抗壓模量 (MPa) 抗壓模量 (MPa)容許應力 (MPa)買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。(20)(15)1細粒式瀝青混凝土514002000.72綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。2中粒式瀝青混凝土712001800.43驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。3粗粒式瀝青混凝土1010001100.34貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。4水泥砂礫土?500500.3鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。5天然砂礫 20 150150構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。366 土基按設計彎沉值計算設計層厚度LD= 34.6 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 35.3 (0.01mm)H( 4 )= 30 cm LS= 32.2 (0.01mm)H( 4 )= 26.1 cm(僅考慮彎沉 )按容許拉應力驗算設計層厚度H( 4 )= 26.1 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求 )H( 4 )= 26.1 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求