新版(2017)規(guī)范瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)(詳細(xì)應(yīng)用)

注：本文檔為手算計(jì)算書文檔，包含公式、計(jì)算過程在內(nèi)，可供老師教學(xué)，可供學(xué)生學(xué)習(xí)。下載本文檔后請(qǐng)?jiān)谧髡邆€(gè)人中心中下載對(duì)應(yīng)Excel計(jì)算過程。（若還需要相關(guān)cad圖紙或者有相關(guān)意見及建議，請(qǐng)私信作者！）團(tuán)隊(duì)成果，侵權(quán)必究?。剀疤崾荆疚臋n沒有計(jì)算功能，請(qǐng)?jiān)谧髡邆€(gè)人中心中下載對(duì)應(yīng)的Excel計(jì)算表格，填入基本參數(shù)后，Excel表格會(huì)計(jì)算出各分項(xiàng)結(jié)果，并顯示計(jì)算過程！）新版規(guī)范瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)（詳細(xì)應(yīng)用）1.設(shè)計(jì)資料湖南郴州某地區(qū)擬建公路，設(shè)計(jì)年限為15年，公路自然區(qū)劃為Ⅳ5區(qū)，其中路基土質(zhì)為粘性土，干濕狀態(tài)為潮濕，稠度為0.95。近期混合交通量如下表所示，交通組成和代表車型的技術(shù)參數(shù)分別如下表所示，交通量年平均增長(zhǎng)率為6.0%。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的瀝青路面結(jié)構(gòu)。混合交通組成車型小汽車黃河JN360東風(fēng)EQ140交通輛（輛/日）40001000700車型北京BJ130黃海DD680解放CA50交通輛（輛/日）500200200車型分類車型分類一類車四類車三類車三類車二類車三類車代表車型小汽車黃河JN360東風(fēng)EQ140北京BJ130黃海DD680解放CA50交通輛（輛/日）40001000700500200200代表車型的技術(shù)參數(shù)車型序號(hào)車型名稱前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)后軸輪數(shù)總重交通量1小汽車2040002黃河JN36050.0110.02216010003東風(fēng)EQ14023.769.21292.97004北京BJ13017.527.21244.75005黃海DD68049.091.012140.02006解放CA5028.768.21296.92002.交通量計(jì)算2.1車道數(shù)及交通荷載等級(jí)確定交通量換算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）中表3.3.2得到各車型的車輛折減系數(shù)，再根據(jù)設(shè)計(jì)資料中的參數(shù)，得到換算的小客車平均日交通量。如下表：編號(hào)123456車型分類一類車四類車三類車三類車二類車三類車代表車型小汽車黃河JN360東風(fēng)EQ140北京BJ130黃海DD680解放CA50車型分類小型客車大型車中型車中型車大型車中型車折算系數(shù)1.02.51.51.52.51.5比重（%）60.615.210.67.63.03.0數(shù)量（輛/d）40001000700500200200折算數(shù)量（輛/d）400025001050750500300第1年日交通量（輛/d）9100第15年日交通量（輛/d）20574斷面大型客車、貨車日交通量2600設(shè)計(jì)車道第1年大型客車、貨車日交通量（輛/d）97515年設(shè)計(jì)車道累大型客車、貨車交通量8283336根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-2017）（以下簡(jiǎn)稱瀝青規(guī)范）中表3.0.2可知一級(jí)公路設(shè)計(jì)使用年限為15年，與設(shè)計(jì)資料相符。由上表知在設(shè)計(jì)年限內(nèi)最大小客車年平均晝夜交通量為20574輛/天，在15000～30000輛之間，需選用一級(jí)公路，與設(shè)計(jì)資料相符。且符合四車道一級(jí)公路的適應(yīng)范圍，故本設(shè)計(jì)采用雙向四車道的一級(jí)公路。由瀝青規(guī)范中條文A.2.5以及表A.2.5取車道系數(shù)LDF=0.75，由條文A.2.4取方向系數(shù)DDF=0.5。根據(jù)瀝青規(guī)范中表3.0.4可知8283336輛設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道累計(jì)大型客車和貨車交通量對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)交通荷載等級(jí)為重。2.2車輛類型分布系數(shù)確定由于缺乏交通歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)瀝青規(guī)范中條文A.2.6，采用水平三確定車輛類型分布系數(shù)，先按表A.2.6-1確定公路TTC分類為TTC5，再根據(jù)表A.2.6-2得TTC5車輛類型分布系數(shù)如下表：車型二類三類四類五類六類七類八類九類十類十一類TTC59.942.314.8022.722.33.22.50.2車輛類型分布系數(shù)（%）2.3車輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算根據(jù)瀝青規(guī)范中條文A.3，采用水平三確定車輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)。先按式（A.3.1-5）確定各類車輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)：EALFm=EALFml×PERm+EALFmh×PERmh式中：EALFm—m類車輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)；EALFm—m類車輛中非滿載車的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)；EALFmh—m類車輛中滿載車的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)；PERm—m類車輛中非滿載車所占百分比；PERmh—m類車輛中滿載車所占百分比。車型二類三類四類五類六類七類八類九類十類十一類EALFml瀝青混合料0.800.400.700.601.301.401.401.502.401.50無機(jī)結(jié)合料0.501.300.300.6010.207.8016.400.7037.802.50路基頂面0.600.400.900.701.601.901.802.803.701.60EALFmh瀝青混合料2.804.104.206.307.906.006.705.107.0012.10無機(jī)結(jié)合料35.50314.20137.6072.901505.70553.00713.50204.30426.80985.40路基頂面2.905.608.8012.4017.1011.7012.5012.5013.3020.80PERml0.850.900.650.750.550.700.450.600.550.65PERmh0.150.100.350.250.450.300.550.400.450.35EALFm瀝青混合料0.290.150.670.712.541.762.321.844.164.13無機(jī)結(jié)合料2.2636.769.398.203801.14905.812896.1034.323992.93560.45路基頂面0.220.201.801.636.774.675.578.4012.187.57車輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)本設(shè)計(jì)中無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值，故式中的四個(gè)參數(shù)采用瀝青規(guī)范中表A.3.1-2和表A.3.1-3中的全國(guó)經(jīng)驗(yàn)值。其中參數(shù)的范圍均取中間值。根據(jù)規(guī)范中給出的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出車輛當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)EALFm，并將計(jì)算所需參數(shù)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果列入下表：2.4當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)計(jì)算好不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)下各類車輛的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)之后，根據(jù)瀝青規(guī)范中式（A.4.1）計(jì)算初始年設(shè)計(jì)車道日平均當(dāng)量軸次：N其中2軸6輪及以上車輛的雙向年平均日交通量AADTT=2600輛/d，其余參數(shù)均由前可得。再根據(jù)初始年設(shè)計(jì)車道日平均當(dāng)量軸次N1、設(shè)計(jì)使用年限等，按下式計(jì)算設(shè)計(jì)車道上的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)NN式中：NtγN計(jì)算結(jié)果如下表：當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)計(jì)算結(jié)果換算方法瀝青混合料層層底拉應(yīng)變、瀝青混合料層永久變形無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力路基頂面豎向拉應(yīng)變N11000.671040121.822652.91Ne14235670.00614575600.0020357220.003.土基回彈模量的確定依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2015中表B-1及瀝青規(guī)范中表5.2.2，根據(jù)路基土為粘性土，保守?cái)M定路基按低液限黏土(CL)取值，確定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下路基土回彈模量為68MPa，需要說明的是表中數(shù)據(jù)，均取它們的代表值的均值作為參考。不同路基土當(dāng)量回彈模量土組取值范圍(MPa)代表值(MPa)礫(G)110～135123含細(xì)粒土礫(GF)100～130115粉土質(zhì)礫(GM)100～125113黏土質(zhì)礫(GC)95～120108砂(S)95～125110含細(xì)粒土砂(SF)80～11598粉土質(zhì)砂(SM)65～9580黏土質(zhì)砂(SC)60～9075低液限粉土(ML)50～9070低液限黏土(CL)50～8568高液限粉土(MH)30～7050高液限黏土(CH)20～5035其次根據(jù)公路自然區(qū)劃為IV5區(qū)即江南丘陵過濕區(qū)，確定路基濕度狀態(tài)為潮濕。對(duì)于潮濕類路基，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2015中表C.0.3-1得不同自然區(qū)劃的TMI值范圍，再根據(jù)表D.0.2確定潮濕類路基的回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)，本設(shè)計(jì)中取值為0.95。確定濕度調(diào)整系數(shù)后根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2015中式3.2.5得到平衡濕度狀態(tài)下路基回彈模量設(shè)計(jì)值：E其中Kη為干濕循環(huán)或凍融循環(huán)條件下路基土模量折減系數(shù)，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2015中條文3.2.5取為0.84.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD50-2017中表4.4.2、表4.5.2和附錄C.0.1，根據(jù)交通荷載等級(jí)為重，擬定1種合適的路面組合類型并選取相應(yīng)的材料級(jí)配類型。同時(shí)按表4.4.5、表4.5.4，根據(jù)結(jié)構(gòu)層類型選取相應(yīng)的厚度。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)選取按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50—2017）中表5.4.5中取彈性模量及彎拉強(qiáng)度，且在進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)彈性模量應(yīng)乘以結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整系數(shù)0.5。瀝青混合料層的彈性模量應(yīng)按表5.5.11選取，其中面層采用20oC、10Hz條件下的動(dòng)態(tài)壓縮模量，瀝青類基層采用20oC、5Hz條件下的動(dòng)態(tài)壓縮模量。各結(jié)構(gòu)層的泊松比按表5.6.1確定。各參數(shù)整理好后如下表所示：路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)參數(shù)所選材料類型初擬厚度（mm）結(jié)構(gòu)參數(shù)泊松比面層連續(xù)級(jí)配瀝青混合料200110000.25基層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類350140000.25底基層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類180140000.25路基低液限粉土(ML)0.4本方案環(huán)境參數(shù)確定根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-2017）式G.1.3-1~G.1.3-15計(jì)算溫度調(diào)整系數(shù)，再根據(jù)式G.2.1計(jì)算瀝青混合料層的等效溫度。當(dāng)瀝青面層或基層（含底基層）由兩層或兩層以上不同材料結(jié)構(gòu)層組成時(shí)，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-2017）式G.1.1自上而下地將各結(jié)構(gòu)層逐層換算為當(dāng)量瀝青面層或當(dāng)量基層，將路面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為由當(dāng)量瀝青面層、當(dāng)量基層和路基所構(gòu)成的三層路面結(jié)構(gòu)。需注意的是，對(duì)于采用瀝青結(jié)合料類基層的路面，需將基層換算至當(dāng)量瀝青面層。溫度調(diào)整系數(shù)kT2根據(jù)《JTGD50-2017公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G有：KKi=2i=3kA瀝青混合料層疲勞開裂：AABB無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂：AABB路基頂面豎向壓應(yīng)變：AABBλλλλ由此計(jì)算出：KKK其中，根據(jù)規(guī)范G.1.2本次設(shè)計(jì)瀝青混合料層底拉應(yīng)變，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層底拉應(yīng)力取值為1.45；本次設(shè)計(jì)路基頂面豎向壓應(yīng)變?yōu)?.31；本次設(shè)計(jì)基準(zhǔn)等效溫度為23.9。5.路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD50-2017表G.6.2.1，根據(jù)所擬定路面結(jié)構(gòu)中基層類型為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類選定合適的的設(shè)計(jì)指標(biāo)為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力和瀝青混合料層永久變形量，再根據(jù)表6.2.2確定相應(yīng)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的力學(xué)響應(yīng)為沿行車方向的水平拉應(yīng)力和豎向壓應(yīng)力，其豎向位置為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底和瀝青混合料層各分層頂面。5.1接下來進(jìn)行無機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂驗(yàn)算無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞開裂壽命應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)分析得到的各無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，按瀝青規(guī)范中式B.2.1-1計(jì)算：N式中：Nf2—無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞開裂壽命(軸次Ka—季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)KT2—溫度調(diào)整系數(shù)，根據(jù)瀝青規(guī)范附錄G確定Rs—無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彎拉強(qiáng)度(MPaa,b—疲勞試驗(yàn)回歸參數(shù)Kc—現(xiàn)場(chǎng)Kchaβ—目標(biāo)可靠系數(shù)σt-無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的層底拉應(yīng)力(MPaσσσ首先季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)先按《季節(jié)性凍土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TD31-06-2017）中表A.1確定所在地區(qū)的凍結(jié)指數(shù)，本次設(shè)計(jì)區(qū)域?yàn)槌恢?，缺失本區(qū)域的凍結(jié)指數(shù)數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)結(jié)合西南地區(qū)數(shù)據(jù)，自行擬定為92℃?d，再按瀝青規(guī)范中表B.1.1插值確定季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)為0.9。疲勞試驗(yàn)回歸參數(shù)按照規(guī)范中表B.2.1-1確定a=13.24，b=12.52。其余參數(shù)已知，最后將前面一系列算出來的參數(shù)一齊代入算式可以算得本方案的Nf2N而前面算得無機(jī)結(jié)合料層層底拉應(yīng)力的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne=614575600.00次，顯然本方案大于Ne，故滿足要求。根據(jù)得到的瀝青混合料層層底拉應(yīng)變代入瀝青規(guī)范中式B.1.1-1中可求得瀝青混合料層疲勞開裂壽命，其中季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)確定方法同上，瀝青混合料的瀝青飽和度VFA根據(jù)其材料級(jí)配類型按瀝青規(guī)范中表5.3.3-1選取。同理進(jìn)行瀝青混合料層疲勞開裂驗(yàn)算，滿足要求。5.2接下來進(jìn)行瀝青混合料層永久變形量驗(yàn)算根據(jù)瀝青規(guī)范中條文B.3.1將其分層，并求解各分層頂面豎向壓應(yīng)力。共分為7層，分別計(jì)算各分層的永久變形量。根據(jù)得到的力學(xué)響應(yīng)代入式B.3.2-1中可求得瀝青混合料層總的永久變形量，其中車轍實(shí)驗(yàn)試件的厚度為50mm，瀝青混合料在試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7MPa，加載次數(shù)為2520次。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的車轍試驗(yàn)，得到各層瀝青混合料的車轍試驗(yàn)永久變形量，按瀝青規(guī)范中B.3.2式計(jì)算各分層的永久變形量和瀝青混合料層總的永久變形量。RR式中：Ra—瀝青混合料層永久變形量(mm)Rai—瀝青混合料層永久變形量(mm)n—分層數(shù)Tpef—瀝青混合料層永久變形等效溫度(℃)，根據(jù)瀝青規(guī)范附錄G確定Ne3—設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)或通車至首次針對(duì)車轍維修的期限內(nèi)，設(shè)計(jì)車道上當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)，按瀝青規(guī)范附錄A計(jì)算hi—第i分層厚度(mm)h0—車轍試驗(yàn)試件的厚度(mm)R0i—第i分層瀝青混合料在試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7Mpa，加載次數(shù)為2520次時(shí)，車轍試驗(yàn)永久變形量(mm)KRi—綜合修正系數(shù)，按下式計(jì)算：KddZi—瀝青混合料層第i分層深度(mm)，第一分層取為15mm，其他分層為路表距分層中點(diǎn)的深度ha—瀝青混合料層厚度(mm)，ha大于200mm時(shí)，取200mmpi—瀝青混合料層第i分層頂面豎向壓應(yīng)力(MPa)，根據(jù)彈性層狀體系理論，按瀝青規(guī)范第6.2.2條的規(guī)定選取計(jì)算點(diǎn)，按下式計(jì)算：ppp根據(jù)前面的方案可知瀝青混合料層的組成是一樣的，厚度ha=200mm，將d1和d2代入4-6可得各個(gè)分層的KRi。Tpef則是根據(jù)《JTGD50-2017公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G可知：T其中Tξ—根據(jù)《JTGD50-2017公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄G，得基準(zhǔn)等效溫度Tξ=23.9℃，因而由式3-10Tpef=23.9+0.016×200=27.1℃。第i分層頂面豎向壓應(yīng)力pi可由計(jì)算軟件算出每一層對(duì)應(yīng)計(jì)算點(diǎn)的壓應(yīng)力值。Ne3則在前面已算出，為：Ne3=14235670.00次。第1分層厚度h1均為15mm。同時(shí)根據(jù)瀝青規(guī)范中表5.5.6和5.5.7關(guān)于氣候分區(qū)的確定得到本項(xiàng)目地區(qū)為2-4區(qū)。再根據(jù)前面確定的方案中瀝青面層采用的都是改性瀝青，動(dòng)穩(wěn)定度DS取2800。最后仍然依據(jù)規(guī)范《JTGD50-2017公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B.3.4可知，標(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7Mpa，試件厚度為50mm，加載次數(shù)為2520次時(shí)瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度DS，可根據(jù)永久變形量DS=9365將DS=6977代入式3-11可反算得每一分層瀝青混合料在試驗(yàn)溫度為60℃，壓強(qiáng)為0.7Mpa，加載次數(shù)為2520次時(shí)，車轍試驗(yàn)永久變形量R0i=1.22mm。同時(shí)根據(jù)附錄B.3.4可知車轍試驗(yàn)試件的厚度h0=50mm。將以上數(shù)據(jù)代入算式計(jì)算得到瀝青混合料層永久變形量為1.24mm。和瀝青規(guī)范中表3.0.6-1所列容許永久變形量15mm進(jìn)行對(duì)比，可知本方案的1.24mm小于15mm，故擬定的路面結(jié)構(gòu)滿足要求。5.3接下來進(jìn)行路基頂面和路表驗(yàn)收彎沉值驗(yàn)算根據(jù)瀝青規(guī)范中式B.7.1，路基頂面驗(yàn)收彎沉值lg，應(yīng)按下式計(jì)算。l式中：lg—路基頂面驗(yàn)收彎沉值p—落錘式彎沉儀承載板施加荷載(MPa)r—落錘式彎沉儀承載板半徑(mm)E0—平衡由瀝青規(guī)范附錄B.7.2可知落錘式彎沉儀荷載為50kN，荷載盤半徑應(yīng)為150mm。故p=50×103π×1502=0.707MPa，r=150mm。由前可知路基回彈濕度調(diào)整系數(shù)Ks為平衡濕度(含水率)狀態(tài)下的回彈模量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回彈模量之比，為0.95，而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回彈模量l因此只