福州市二级公路沥青路面设计1.设计目的在掌握公路沥青路面设计的基本原理前提下，进行公路沥青路面设计，进一步熟悉并掌握公路沥青路面的设计方法。

2.题目描述和要求本题为第六套设计资料，题目要求为：福州市郊区（Ⅳ4区）某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，行车道中央划双线分隔。

路基土为粘性土，地下水位为-1m ，路基填土高度0.5m 。

预计通车初年的交通量如表2-1所示：预计通车初年的交通量 表2-1 车型 黄河JN150 解放CA10B 南京 NJ130 长征CZ160 小汽车 交通量（辆/d ）300380250180300交通量年平均增长率7.2%，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。

3.沥青路面设计计算书 3.1 确定路面等级和面层类型3.1.1 设计年限内一个车道的累计当量轴次计算路面以双轮组单轴载100KN 为标准轴载。

a.当以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时：各级轴载（小于25KN 的不计）换算计算结果如表3-1-1-1所示。

轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时） 表3-1-1-1车型()KN P i1C2C()1/-日次i n())/(/135.4121-⋅⋅⋅⋅日次P P n C C i 黄河JN150 前轴 49 1 6.4 300 86.2 后轴 101.6 1 1 300 321.4 解放CA10B 后轴 60.85 1 1 380 43.8 南京NJ130后轴38.3112504.72接表3-1-1-1车型()KN P i1C2C()1/-日次i n())/(/135.4121-⋅⋅⋅⋅日次P P n C C i长征CZ160 前轴 45.2 1 6.4 180 36.4 后轴 83.7 2.2 1180182.6()∑=⋅⋅⋅=ki i P P n C C N 135.41211/合计：674.24二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向双车道的车道系数=η0.65，则设计使用期累计当量轴次为：()[]()[]289540665.024.6721072.0365072.0136511121⨯⨯⨯-⨯+=⋅⋅⨯-+=ηγγN N te次 b.当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载（轴载小于50KN 的不计）换算计算结果如表3-1-1-2所示。

轴载换算结果汇总表（半刚性基层层底拉应力验算） 表3-1-1-2车型()KN P i'1C'2C()1/-日次i n())/(/181'2'1-⋅⋅⋅⋅日次P P n C C i 黄河JN150 后轴 106.6 1 1 300 340.6 解放CA10B 后轴 60.85 1 1 380 7.14 长征CZ160后轴83.731180 130.1 ()∑=⋅⋅⋅=ki i P P n C C N 181'2'11/合计：477.84则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：()[]()[]205200165.084.477072.0365072.0136511121=⨯⨯⨯+=⋅⋅⨯-+=ηγγN N te次 3.1.2 确定路面等级和面层类型3.2 确定土基的回弹模量1)确定路基的干湿类型：该路处于Ⅳ4区，路槽底距地下水位高度平均为m m m 5.15.00.1=+，查表可知此高度介于()m m H 2.2~0.21和()m m H 1.1~9.02之间，属于中湿路基。

2)确定路基的平均稠度ω：查表可知路基平均稠度介于)03.1(2c ω和)94.0(1c ω之间，取0.1=ω。

3)查表可得土基的回弹模量MPa E 340=。

3.3 路面结构组合设计经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为4105.289⨯次左右，查表可得路面为轻交通路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为二级公路，所承受交通量较轻，因此采用双层式结构，即表面层采用4cm 厚细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用6cm 厚粗粒式密集配沥青混凝土。

由于沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，基层和底基层分别采用刚度较高、水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm ）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。

3.3.1拟定路面结构组合方案拟定方案为：4cm 厚细粒式密集配沥青混凝土+6cm 厚粗粒式密集配沥青混凝土+20cm 厚石灰粉煤灰稳定碎石基层+？厚石灰稳定土底基层，以石灰稳定土底基层为设计层。

3.3.2 各层材料设计参数查表，按设计弯沉值计算厚度时采用20C ︒抗压模量，细粒式沥青混凝土1400MPa ，粗粒式密集配沥青混凝土1000MPa 。

验算面层底弯拉应力的采用15C ︒抗压模量，细粒式沥青混凝土2000MPa ，粗粒式密集配沥青混凝土1400MPa ；二灰碎石抗压模量1500MPa ，石灰土550MPa 。

各层材料劈裂强度：细粒式沥青混凝土1.4MPa,粗粒式沥青混凝土0.8MPa ，二灰碎石0.65MPa ，石灰土0.225MPa 。

3.4 根据设计弯沉值计算路面厚度 3.4.1计算设计弯沉值二级公路，取1.1=c A ，面层为沥青混凝土，取0.1=s A ，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取0.1=b A 。

设计弯沉：m A A A N L b s c e d 67.330.10.11.128954066006002.02.0=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=--3.4.2 计算各层材料的容许层底拉应力s sp R K /σσ=细粒式密集配沥青混凝土：16.21.1/28954060.109.0/09.022.022.0=⨯⨯=⋅⋅=c ea s A N A KMPa K s sp R 648.016.2/4.1/===σσ粗粒式密集配沥青混凝土：MPa A N A K c ea s 38.21.1/28954061.109.0/09.022.022.0=⨯⨯=⋅⋅=MPa K s sp R 336.038.2/8.0/===σσ水泥碎石：63.11.1/289540635.0/35.011.011.0=⨯=⋅=c es A N KMPa K s sp R 399.063.1/65.0/===σσ石灰土：10.21.1/289540645.0/45.011.011.0=⨯=⋅=c es A N KMPa K s sp R 107.010.2/225.0/===σσ设计参数汇总表 表3-4-2-1 材料名称 厚度（cm ）20℃抗压模量（MPa ）15℃抗压模量（MPa ）容许拉应力(MPa) 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.648 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 0.336 二灰碎石 201500 0.399 石灰土 ？ 550 0.107 土基-34-3.4.3 计算路面厚度采用HPDS2003A 公路路面设计程序计算结果：新建路面结构厚度计算公路等级 : 二级公路新建路面的层数 : 4标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 33.67 (0.01mm)路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 15 (cm)设计参数汇总表表3-4-3-1层位材料名称厚度（cm）20℃抗压模量（MPa）15℃抗压模量（MPa）容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土4 1400 2000 0.6482 粗粒式沥青混凝土6 1000 1400 0.3363 二灰碎石20 1500 1500 0.3994 石灰土？550 550 0.1075 土基- 34 -按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 33.67 (0.01mm)H( 4 )= 20 cm LS= 36.2 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 32.5 (0.01mm)H( 4 )= 23.4 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 23.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cm σ( 4 )= .108 MPaH( 4 )= 28.4 cm σ( 4 )= .094 MPaH( 4 )= 23.7 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 :H( 4 )= 23.4 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 23.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力）通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: ---------------------------------------细粒式沥青混凝土 4 cm---------------------------------------粗粒式沥青混凝土 6 cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石 20 cm---------------------------------------石灰土 24 cm---------------------------------------土基3.4.4 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级 : 二级公路新建路面的层数 : 4标准轴载 : BZZ-100各结构层层底拉应力计算表表3-4-3-2层位材料名称厚度（cm）20℃抗压模量（MPa）15℃抗压模量（MPa）计算信息1 细粒式沥青混凝土4 1400 2000 计算应力2 粗粒式沥青混凝土6 1000 1400 计算应力3 二灰碎石20 1500 1500 计算应力4 石灰土？550 550 计算应力5 土基- 34 -计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.2 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 37.7 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 44.2 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 120.7 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS= 340.7 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 274 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-0.266 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-0.089 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )= 0.16 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )= 0.106 (MPa）3.5 验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底拉应力均大于底面最大拉应力，故由以上计算结果可得，各结构层容许拉应力R满足应力满足要求。