第三篇（1分篇）第二章 路面設計有關資料和參數的確定

第二章

路面設計有關資料和參數的確定第三篇路面工程（第一分篇）

教學要求

1.按照《公路工程技術標準》中的規(guī)定，解釋標準軸載的概念，描述軸次換算的方法；

2.描述方法，會采用現場實測法、查表法、室內試驗法和換算法確定路基（土基）回彈模量；

3.能根據公路等級、設計階段的要求，確定路面結構層中各層材料的設計參數。一、標準軸載和軸次換算方法以某種統(tǒng)一軸載為準，將公路上行駛的各種車輛換算成一定的當量軸次。這種統(tǒng)一的軸載，稱為標準軸載。路面設計標準軸載為雙輪組單軸100kN，用BZZ—100表示。標準軸載后軸載輪胎接地壓強ｐ（ＭＰ單輪傳壓面當量圓直徑ｄ（ｃｍ）兩輪中心距（ｃｍ）BZZ-1001000.721.31.5d標準軸次計算參數表3-1-2-1瀝青路面設計年限

公路等級高速、一級二級三級四級設計年限（年）151286疲勞損壞和軸次換算路面在車輛荷載的反復作用下，當達到某種狀態(tài)時，路面將失去其基本功能而認為路面已達到損壞狀態(tài)，這種損壞狀態(tài)，即——疲勞破壞公路上行駛的車輛種類繁雜，不同車型和不同作用次數對路面影響不同，為方便路面設計，需將不同車型組合而成的混合交通量，以某種統(tǒng)一軸載為準，換算成一定的當量軸次。這種統(tǒng)一的軸載，稱為標準軸載。交通等級交通等級BZZ-100累計當量軸次（次／車道）大型客車及中型以上的各種貨車交通量（輛/d·車道）輕＜3×106＜600中等交通3×106～1.2×107600～1500重交通1.2×107～2.5×1071500～3000特重交通＞2.5×107＞30001.換算原則等效原則是以某一種路面結構在不同軸載作用下達到相同的損壞程度為根據的。通過等效換算后，則不論按哪種車輪荷載進行路面厚度計算，得到的結果均是相同的。瀝青路面：彎沉等效或拉應力等效原則。水泥混凝土路面：等效疲勞損壞原則（1）當量軸次換算——路表設計彎沉值及瀝青層層底拉應力控制

式中：K——被換算車型的軸載級別；

N——標準軸載的當量軸次，次/日；

ni——各種被換算汽車的作用次數，次/日；

Pi——各種被換算車型的軸載，kN；C1——輪組系數，雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38；

C2

——軸數系數，當軸間距大于3m時，應按單獨一個軸計算；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，C1=1+1.2(m-1)，m為軸數。2.換算方法注：大于25KN考慮（2）當量軸次換算——半剛性基層底基拉應力控制式中：C′1——輪組系數，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為

0.09；C′2

——軸數系數，當軸間距小于3m時，雙軸或多軸取此時的軸載換算系數為：注：大于50KN考慮（3）當量軸次換算——水泥混凝土路面設計式中：NS——100kN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、雙軸—雙輪組或三軸—雙輪組軸型i級軸載的總重，kN；

n——軸型和軸載級位數；

Ni——各類軸型i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，按式（3-1-2-3a）計算；雙軸—雙輪組時，按式（3-1-2-3b）計算；三軸—雙輪組時，按式（3-1-2-3c）計算。（3-1-2-3）（3-1-2-3a）（3-1-2-3b）（3-1-2-3c）互動1、高速、一級、二級公路瀝青路面設計時的控制指標主要有哪2個？2、其它公路瀝青路面設計時的控制指標主要又有哪2個？3、請描述雙圓均布荷載的幾個主要力學參數。4、什么是疲勞破壞？5、瀝青路面面層彎沉等效原則的公式解釋一下?路面設計使用的汽車參數序號汽車型號總重(kN)載重前軸重后軸重后軸數輪組數出產國1解放CA10B80.2540.0019.4060.851雙中國2解放CA1591.3550.0020.9770.381雙中國3解放CA30A103.0046.5029.502×36.752雙中國4解放CA5092.9050.0024.7068.201雙中國5解放CA34078.7036.6021.4056.601雙中國6解放CA390105.1560.1535.0070.151雙中國7東風EQ14092.9050.0023.7069.201雙中國8黃河JN150150.6082.6049.00101.601雙中國9黃河JN162174.50100.059.50115.001雙中國10黃河JN162A178.50100.062.28116.221雙中國二、累計當量軸次計算設計年限內一個車道上的累計當量軸次Ｎe可用下式計算：

式中：Ｎe——設計年限內一個方向上一個車道的累計當量軸次

（次）；

t——設計年限（年）；

N1——路面營運第一年雙向日平均當量軸次（次/日）；

r——設計年限內交通量的平均年增長率(%)；

——瀝青路面設計中的車道系數，可按表3-1-2-2確定；水泥混凝土路面設計中的車輪輪跡橫向分布系數，可按表3-1-2-3確定。車道特征車道系數車道特征車道系數雙向單車道1.0雙向六車道0.3～0.4雙向兩車道0.6～0.7雙向八車道0.25～0.35雙向四車道0.4～0.5公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.17～0.22二級及二級以下公路行車道寬>7m0.34～0.39行車道寬≤7m0.54～0.62車道系數表3-1-2-2車輛輪跡橫向分布系數表3-1-2-3

車型交通量（輛/日）后軸重（kN）后軸換算系數后軸數前軸換算系數車輛（總）換算系數當量軸次（次/日）解放CA10B3000600.1810.108324黃河JN—150300101.61.07110.2871.358407躍進NJ—230200030.40.00510.00510交通SH—140100055.20.07510.0170.09292太脫90520.35417.34817.4北京BJ13020027.20.00310.0030.6日野K211200100110.2521.252250

［例］某一級公路，瀝青路面竣工后第一年雙向平均日交通量見表3-1-2-4，交通量年平均增長率γ為7.5%，路面設計年限t=15年，求累積當量軸次Ne。汽車參數及交通量換算表表3-1-2-4

解：1.求各類車型的軸載換算系數：軸載換算系數=根據表3-1-2-4中的汽車車型查有關規(guī)范，得各車型設計參數填入表內。2.當量軸次=交通量×軸載換算系數。3.日當量軸次總和為N1=1101（次）。4.求累計當量軸次Ne。因為一級公路是四車道，故取η=0.4，則次第二節(jié)路面設計參數的確定一、路基（土基）回彈模量的確定

1.現場承載板：2.現場輪隙彎沉法：3.查表法（適用于新建公路）方法與步驟1）判斷各路段的干濕類型根據路基高度和預估的路面厚度，確定路基的臨界高度，按土類和公路自然區(qū)劃，查表2判定該路段的干濕類型。2）確定各路段路基土的平均稠度根據各路段土基的干濕類型和土的種類，查表選定路基土的平均稠度建議值。3）預估土基的回彈模量根據土類和公路自然區(qū)劃以及擬定的路基土的稠度。二、路面材料設計參數的確定路面材料強度設計參數的確定：包括:基層、底基層抗壓模量瀝青混合料

劈裂強度a)設計各結構材料的抗壓強度——采用抗壓回彈模量b)抗拉強度——采用劈裂試驗測得劈裂強度。確定：

——一般按選定材料進行材料配合比設計——測定參數。

——高速、一級初步設計或二級及以下公路可借鑒本地區(qū)已有的試驗資料或工程經驗確定?；鶎印⒌谆鶎硬牧显O計參數——部分材料參考值材料名稱配合比或規(guī)格要求抗壓模量Ｅ(MPa)（彎沉計算用）抗壓模量Ｅ(MPa)（拉應力計算用）劈裂強度σ(MPa)水泥砂礫4%～6%1100～15003000～42000.4～0.6水泥碎石4%～6%1300～17003000～42000.4～0.6二灰砂礫7：13：801100～15003000～42000.6～0.8二灰碎石8：12：801300～17003000～42000.5～0.8石灰水泥粉煤灰砂礫6：3：16：751200～16002700～37000.4～0.55石灰土碎石粒料占60%以上700～11001600～24000.3～0.4碎石灰土粒料占40%～50%以上600～9001200～18000.25～0.35水泥石灰砂礫土4：3：25：68800～12001500～22000.3～0.4瀝青混合料強度設計參數材料名稱抗壓模量Ｅ（MPa）15℃劈裂強度（MPa）備注20℃15℃密級配1200～16001800～22001.2～1.6AC-10、AC-13

開級配700～10001000～14000.6～1.0OGFC

瀝青瑪蹄脂碎石1200～16001600～20001.4～1.9SMA中粒式瀝青混凝土1000～14001600～20000.8～1.2AC-16、AC-20密級配粗粒式瀝青混凝土800～12001000～14000.6～1.0AC-25密級配1000～14001200～16000.6～1.0ATB-25、ATB-35

半開級配600～800——AM-25、AM-40

瀝青貫入式400～600———交通等級特重重中等輕設計彎拉強度ｆｃｍ(MPa)5.05.04.54.0彎拉彈性模量Ｅｃ（×103MPa）30302827

現行水泥混凝土路面設計規(guī)范中，水泥混凝土的設計強度以齡期28d的彎拉強度為標準。各級交通要求的混凝土設計彎拉強度不得低于表3-1-2-8的規(guī)定。

在無條件測試時，可直接采用表3-1-2-8所列數值。水泥混凝土設計彎拉強度和回彈模量表3-1-2-8本章小結

(1)將公路上行駛的不同車型組合而成的混合交通量，以某種統(tǒng)一軸載為準，換算成一定的當量軸次。這種統(tǒng)一的軸載，稱為標準軸載。《公路工程技術標準》中規(guī)定：路面設計標準軸載為雙輪組單軸100kN。當把混合交通量中的各級軸載換算成標準軸載時，應該遵循以某一種路面結構在不同軸載作用下達到相同的損壞程度為根據的等效原則。

(2)土基回彈模量E０是路面結構設計的重要參數。土基回彈模量值與土的性質、密實度、含水量、路基所處的干濕狀態(tài)以及測試方法有密切的關系。確定的方法有現場實測法、查表法、室內試驗法和換算法等。

(3)路面結構層設計中需確定各層材料回彈模量（一般為抗壓，水泥混凝土為抗