沥青路面结构设计与计算书1 工程简介本路段车站北路城市道路，采用二级标准.K0+000～K2+014.971，全线设计时速为40km/h。

路基宽度为21.5m，机动车道宽度为2×7.5m，人行道宽度为2×2.5m，盲道宽度为2×0.75m。

路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为15年。

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：机动车道路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土AC-13和6cm厚中粒式沥青混凝土AC-20，基层采用20cm厚水稳砂砾（5:95），底基层采用20cm天然砂砾。

2 土基回弹模量的确定本设计路段自然区划位于Ⅵ区，当地土质为砂质土，由《公路沥青路面设计规（JTG D50-2006》表F.0.3查得，土基回弹模量在干燥状态取59Mpa.3 设计资料（1）交通量年增长率：6% 设计年限：15年（2）初始年交通量如下表：4 设计任务4.1 沥青路面结构组合设计4.2 沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算4.3 绘制沥青路面结构图5 沥青路面结构组合设计5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。

标准轴载计算参数如表10－1所示。

5.1.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次5.1.1.1 轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：35.4121∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ki i i P P n C C N ，()11 1.211c m =+⨯-=，计算结果如下表所示。

轴载换算结果表（弯沉）注：轴载小于25KN 的轴载作用不计5.1.1.2 累计当量轴次根据设计规，二级公路沥青路面设计年限取15年，车道系数η=0.7，γ=6.0% 累计当量轴次：()[][]596.369071406.07.06.6203651)06.01(3651115=⨯⨯⨯-+=⋅⨯-+=ηγγN N te次5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次5.1.2.1 轴载验算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：8'''121ki i i P N C C n P =⎛⎫= ⎪⎝⎭∑轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）注：轴载小于50KN的轴载作用不计5.1.2.2 累计当量轴次参数取值同上，设计年限为15年，车道系数取0.7，则累计当量轴次为：()[][]次689.259051706.07.06.4353651)06.01(3651115=⨯⨯⨯-+=⋅'⨯-+='ηγγN N te5.2 路面结构层设计与材料选取由上面计算得到设计年限一个行车道上的累计当量轴次。

根据《路基路面工程》在干燥路段，路面拟定采用以下结构：面 层：细粒式沥青混凝土（厚度4cm ）；中粒式沥青混凝土（厚度6cm ）；基 层：水泥稳定砂砾（20cm ）； 底基层：天然砂砾（厚度待定）。

5.3 土基回弹模量的确定该路段处于Ⅵ1砂质土，土基回弹模量：干燥59Mpa 。

5.4 设计指标的确定对于二级公路，规要求以设计弯沉作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。

5.4.1 设计弯沉值该公路为二级公路。

公路等级系数取1.1，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm ，基层类型系数取1.0。

设计弯沉值为：)01.0(07.320.10.11.1596.36907146006002.02.0mm A A A N l b s c ed =⨯⨯⨯⨯==--5.4.2 各层材料的容许层底拉应力各层材料的劈裂强度：细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa ，中粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa ，水泥稳定砂砾为0.5MPa ，天然砂砾为0MPa对于细粒式密集配沥青混凝土层 278.21.1/596.369071409.0/09.022.022.0=⨯==c e s A N K615.0278.24.1===sspr K σσ MPa 对于中粒式密集配沥青混凝土层 278.21.1/596.369071409.0/09.022.022.0=⨯==c e s A N K439.0278.20.1===sspr K σσ MPa对于水泥稳定砂砾 615.11.1/689.259051735.0/35.011.011.0=⨯==c e s A N K 310.0615.15.0===sspr K σσ MPa 5.5 设计资料汇总设计弯沉值为32.07（0.01mm ），相关设计资料汇总如下表：路面设计的结构参数（干燥）6 沥青路面结构层厚度计算6.1 确定理论弯沉系数c α，其中)01.007.32mm l l d S （==681.07.05965.10200007.3263.1200063.136.038.036.0038.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=p E l F S δ又因422.4681.065.107.02000140007.3220002100011=⨯⨯⨯⨯==⇒=F p E l F E p l S c c S δααδ 6.2 结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。

‘ ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=========MPaE E MPa E cm H MPaE cm h MPa E MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h n 591200,?1400,459180,1300,201200,61400,40211044332211？E 1=1400MPa细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 水泥稳定砂砾 天然砂砾E 2=1200MPa E 3=1300MPa E 4=180MPa E 0=59MPa路表弯沉值计算图式多层体系换算图式（注：此时取20℃是材料的模量值）查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为,21K K c αα=所以1c 2K K αα=。

由于049.012005920==E E 857.01400120012==E E 375.065.104==δh 查诺漠图得⎩⎨⎧==29.695.01αK 则739.095.029.6422.412=⨯==K K c αα 查诺漠图得38.3=δH则cm H 997.3565.1038.3=⨯=由弯沉等效换算得：4.224x 4.223324.2212E E h E E h h E E h H k n K K ++==∑-=，则 4.24.2120018012001300206997.35⋅+⨯+=x h 98.19=x h 取cm 20=x h7 层底拉应力验算7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算7.1.1换算成当量三层体系（此时采用150C 时各材料的模量）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=========MPaE E MPa E cm H MPa E cm h MPa E MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h n 591800,?2000,459180,201300,201800,62000,40211044332211 ∑-+=+=119.01n i k i k k E E h H cm E E h E E h E E h H 43.21180018020180013002069.09.09.02449.02339.0222=⨯+⨯+=++=033.0180059,9.020*********.265.1043.21,375.065.1042012========E E E E H h ，此时，δδ；查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得σ< 0,基地为压应力无需验算.7.2对中粒式沥青混凝土进行层底拉应力验算7.2.1换算成当量三层体系（此时采用150C 时各材料的模量）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=========MPaE E MPa E h MPa E H MPa E MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h n 591800?,2000?,59180,201300,201800,62000,4021044332211cm h E E h E E h h i K i K K 11.10618002000442421114=+⨯=+==∑= cm E E h E E h E E h H i i i k n i K k 22.22130018020209.09.01449.01339.0111=⨯+=+==+++-+=∑033.0180059,9.020*********.065.1011.10,086.265.1022.222012========E E E E h H ，此时，δδ查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得σ< 0,基地为压应力无需验算7.3对水泥稳定砂砾基层层底弯拉应力验算7.3.1换算成当量三层体系（此时采用150C 时各材料的模）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=========MPaE E MPa E cm H MPa E h MPa E MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h MPa E cm h n 59180,202000?,59180,201300,201800,62000,4021034332211 cm h E E h E E h E E h h i K i K K 96.30201300180061300200044434322431114=+⨯+⨯=++==∑= cm E E h H i k n i K k 20180180209.09.0111=⨯==+-+=∑ 7.3.2 求层底最大拉应力: m m p σσ⋅= ，满足要求。

查图得由查图得由查诺谟图得由MPa MPa p m m m E E E E H m E E E E h E E h m m m 310.019.006.191.028.07.006.1328.018059,09.02000180,878.165.102091.0328.018059,09.02000180,907.265.1096.3028.009.02000180,907.265.1096.3021220121201212<=⨯⨯⨯=⋅=⨯⨯====================σσσσδδσδ 7.最小防冻厚度验算根据《规》干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。