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沥青路面设计 一、课程设计任务 （1）了解设计任务,拟定工作计划，查阅资料。 （3）按《公路沥青路面设计规范 JIG D50-2006》的内容及要求进行沥青路面结构设计； （5）根据指导教师的要求，采用指定的初始条件进行设计： 沥青路面的设计，在完成路面结构组合设计后，利用设计软件进行结构层厚度计算及各层底拉应力验算。 在设计说明书（设计报告书）中应画计算图，采用A4纸打印设计报告书。 （6）出图：沥青路面设计不出图（留待毕业设计时训练出图） 二、课程设计报告书主要内容 （一）初始条件： 广西南宁地区（IV7区）某新建双向4车道一级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为高液限粘土，地下水位为－1m，路基填土高度1.2m，预计通车初年的交通量如下： 表一 车型 黄河 JN150 解放 CA10B 长征 CZ160 上海 SH130 小汽车
交通量（辆/h） 720 1100 280 120 100
交通量年平均增长率7％，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。 （二）要求完成的主要任务： （1）确定路面等级和面层类型； （2）确定土基的回弹模量； （3）路面结构组合设计； （4）根据设计弯沉值计算路面厚度（采用沥青路面设计专用程序，输入设计弯沉值及设计参数汇总表的设计参数后，对需进行厚度计算的结构层进行厚度计 2
算，并进行各层底拉应力验算）。 1.基本资料确定
1.1确定公路等级 1.1.1计算通车初年的折算交通量 其中折算系数查《公路工程技术指标》(JTG B01 2003)，表2.0.2各汽车代表车型与车辆折算系数。 表一：各车辆的折算系数 车型序号 车型名称 折算系数 交通量 （辆/日） 折算后交通量 （辆/日）
1 黄河JN150 1.5 720 1080 2 解放CA10B 1.5 1100 1650 3 长征CZ160 2 280 560 4 上海SH130 1.5 120 180 5 小汽车 1.0 100 100 总计 3570 由上表可知初年的平均日交通量为3650辆/日
1.1.2设计交通量 由《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006），表3.1.3各级公路沥青路面设计年限。 一级公路设计年限为15年。 1(1)nAADTADT
其中：AADT — 设计交通量（pcu/d）； ADT — 起始年平均日交通量（pcu/d）； — 年平均增长率（%）； n — 预测年限 则15年后的设计交通量为：
1(1)nAADTADT=3650×(1+7%)15−1=9412 (pcu/d)
1.2拟定路基宽度和设计速度及其他资料 3
1）拟定设计速度为：100km/h 2) 根据《公路工程技术标准》(JTG B01 2003) 表3.0.11双向四车道，路基宽度为：26m； 3) 拟采用沥青路面结构，设计年限为15年； 4)沿线土质为粘土； 5）土基回弹模量的确定 因无实测条件，由查表法预测土基回弹模量： （1）确定临界高度 查《路基路面工程》邓学均，表1-9路基临界高度参考值，公路自然
区划属IV7区得：1H=1.8m，2H= 1.5m，3H= 1.2m。地下水位为-1m，路基填土高度为1.2m。所以以填方路段的路基处于干燥状态。 （2）确定平均稠度 查《路基路面工程》邓学均，表14-9土基干湿状态的稠度建议值，得：填方路段的平均稠度为1.10。 （3）确定回弹模量 查《路基路面工程》邓学均，表14-11二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa），得：填方路段的土基回弹模量为40.0Mpa。 2.轴载计算
2.1代表轴载 查《路基路面工程》邓学均，表2-1的车辆轴载如下表 表二：车辆轴载表 车型序号 车型名称 前轴重 后轴重 后轴数 后轴轮组数
1 黄河JN150 49.00 101.60 1 2 2 解放CA10B 19.40 60.85 1 2 3 长征CZ160 45.2 83.7 1 2 4 上海SH130 16.5 23 \ \ 5 小汽车 - - \ \ 4
2.2轴载换算 我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3确定。 表三：标准轴载个参数 标准轴载名称 BZZ-100 标准轴载名称 BZZ-100 标准轴载P（KN） 100 单轮当量圆直径d（mm） 21.30 轮胎接地压强P（Mpa） 0.70 两轮中心距（cm） 1．5d
轴载换算以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准或者以半刚性材料层的拉力为设计标准。 2.2.1以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准
4.35121()KiiiPNCCnP 式中：N — 相当于标准轴载100KN的作用次数（次/d）； in — 各级轴载的作用次数（次/d）； iP— 各种被换算车型的轴载（KN）； P—标准轴载（KN）
1C— 轴数系数；
2C— 轮组系数，单轮组2C = 6.4；双轮组2C = 1.0；四轮组2C = 0.38; K—被换算车型的轴载级别。 注：当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴系数为1；当轴间距小
于3m时，双轴或者多轴按1C=1 + 1.2（m – 1）计算，m为轴数。
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表四：轴载换算汇总表 车型 𝑃𝑖 （KN） 𝐶1 𝐶2 𝑛𝑖 （次/d） 4.3512()ii
PCCn
P
黄河JN150 前轴 49 1 6.4 720 206.9 后轴 101.6 1 1 720 771.5 解放CA10B 后轴 60.85 1 1 1100 126.7
长征CZ160 前轴 45.2 1 6.4 280 56.6 后轴 83.7 2.2 1 280 284.1 上海SH130 前轴 16.5 \ \ 120 \ 后轴 23 \ \ 120 \ 小汽车 \ \ \ \ 100 \
4.35121()KiiiPNCCnP
1445.8
2.2.2以半刚性材料层的拉力为设计标准 '''8121()KiiiPNCCnP
式中：'N—以半刚性材料层的拉力为设计指标时的标准轴载的当量轴次（次/d）； '1C
— 轴数系数；
'2C
— 轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
其余符号含义参照上式。 对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算： '1C
= 1 + 2（m – 1）
式中：m — 轴数。 6
表五：各级轴载（轴载小于50的不计）
车型 𝑃𝑖 （KN） 𝐶1 𝐶2 𝑛𝑖
（次/d） 4.35
12()ii
PCCn
P
黄河JN150 后轴 106.6 1 1 720 1200.5
解放CA10B 后轴 60.85 1 1 1100 20.7
长征CZ160 后轴 83.7 3 1 280 202.3
4.35121()KiiiPNCCnP
1423.5
2.2.3设计年限累计当量标准轴载数 设计年限内一个车道通过的累积当量标准轴载次数eN按下式计算：
e[(1)1]365N=tN
式中：eN — 设计年限内一个车道通过的累积标准当量轴次（次/车道）； t— 设计年限（年）； N — 路面运营第一年双向日平均当量轴次（次/d）； — 设计年限内交通量平均增长率（%）； —车道系数，双向四车道高速公路取0.45。
一级公路沥青路面的设计年限为15年，双向四车道的车道系数=0.45. 𝑁𝑒=[(1+γ)𝑡−1]×365𝛾𝑁=[(1+0.07)15−1]0.07×365×1445.8×0.45=5967455（次/车道） 𝑁𝑒=[(1+γ)𝑡−1]×365𝛾𝑁=[(1+0.07)15−1]0.07×365×1423.5×0.45=5875414（次/车道） 根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)P14表3.1.8交通分级可确定轴载等级为：中等交通。 3.路面结构组合设计 7
3.1拟定路面结构组合方案 面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为一级公路，因此采用三层结构。 3.2拟定路面结构层厚度 由《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006），表4.1.3-1沥青混合料的压实最小厚度和适宜厚度，表4.1.5各种结构层压实最小厚度和适宜厚度。 方案一：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+20cm石灰碎石土+？石灰土（厚度待计算确定），以石灰土为设计层。 方案二：4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+22cm密集配沥青碎石+？级配碎石，以级配碎石为设计层。 3.3各层材料设计参数 由《路基路面工程》邓学钧，由表14-15沥青混凝土设计参数得到下表 表七：半刚性路面沥青混合料设计参数
材料名称 抗压回弹模量（MPa） 劈裂强度（MPa） 20℃ 15℃
细粒式沥青混凝土 1400 2000 1.4 粗粒式沥青混凝土 1000 1400 0.8 中粒式沥青混凝土 1200 1800 1 石灰碎石土 1500 0.65 石灰土 550 0.225 土基 40 - 表八：柔性路面沥青混凝土设计参数
材料名称 抗压回弹模量（MPa） 劈裂强度（MPa） 20℃ 15℃
细粒式沥青混凝土 1400 2000 1.4 粗粒式沥青混凝土 1000 1400 0.8 中粒式沥青混凝土 1200 1800 1 密集配沥青碎石 1200 1400 0.8 石灰土 200 —