高速公路沥青路面设计实例

高速公路沥青路面设计实例一、设计资料：本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ2区。二、交通分析：轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。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（1）累计当量轴次车型iP(KN)C1C2iN(次/日)小客车前轴16.516.4675017.0427后轴23.011675011.2933中客车SH130前轴25.5516.4200033.8345后轴45.1011200062.6178大客车CA50前轴28.7016.4125035.0652后轴68.20111250236.522小货车BJ130前轴13.4016.442504.33985后轴27.4011425015.2266中货车CA50前轴28.7016.4150042.0782后轴68.20111500283.827中货车EQ140前轴23.7016.4212525.9235后轴69.20112125428.371大货车JN150前轴49.0016.42125610.79后轴101.601121252276.91特大车日野KB222前轴50.2016.41500478.997后轴104.301115001801.47拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5130.059后轴100（3轴）31187.5562.57056.875注：轴载小于25KN的轴载作用不计。（2）累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。35.421PPnCCii35.4211PPnCCNiili2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次（1）轴载换算车型iP(KN)C1C2iN(次/日)小客车前轴16.5118.567500.0686后轴23.01167500.05286中客车SH130前轴25.55118.520000.67194后轴45.101120003.42328大客车CA50前轴28.70118.512501.06448后轴68.2011125058.5039小货车BJ130前轴13.40118.542500.00817后轴27.401142500.13502中货车CA50前轴28.70118.515001.27737后轴68.2011150070.2047中货车EQ140前轴23.70118.521250.39131后轴69.20112125111.74大货车JN150前轴49.00118.52125130.647后轴101.601121252412.73特大车日野KB222前轴50.20118.51500111.916后轴104.301115002100.71拖挂车五十铃前轴60.00118.5187.558.2617后轴100（3轴）31187.5562.55624.304注：轴载小于50KN的轴载作用不计（2）累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。三、设计指标的确定821PPnCCii8211PPnCCNiiii1、计算设计弯沉值Ld该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20㎝，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：2、抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层对无机结合料稳定集料类对无机结合料稳定细粒土类四、设计计算（一）干燥状态1、土基回弹模量的确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：干燥状态土基土质稠度：Wc=1.10根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：Ⅳ2区土基回弹模量：E0=48.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度(MPa)容许底层拉应力（MPa）(20℃)(15℃)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石202302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为17cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)19.93818设计控制层厚度(cm)16.3第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)19.93818实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.70816实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.57569实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)28.63524实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.739316E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)15.58239实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1280616第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)168.4614土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)192.0715满足要求。（二）中湿状态1、土基回弹模量的确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中湿状态土基土质稠度：Wc=1.00根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：Ⅳ2区土基回弹模量：E0=42.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度(MPa)容许底层拉应力（MPa）(20℃)(15℃)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石202302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)20.0985设计控制层厚度(cm)18.3第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)20.0985实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.85131实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.6571实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)28.55338实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.899089E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)14.95647实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1245208第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)183.7254土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)219.1875满足要求。（三）潮湿状态1、土基回弹模量的确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中湿状态土基土质稠度：Wc=0.90根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：Ⅳ2区土基回弹模量：E0=36.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度(MPa)容许底层拉应力（MPa）(20℃)(15℃)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石362302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为16cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)19.93864设计控制层厚度(cm)15.59999第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)19.93864实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.57448实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.14809实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)27.67547实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.293055E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)14.30912实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1202179第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)118.0143土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)255.2184满足要求。4、防冻厚度验算根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表5.2.4“最小防冻厚度”土质类型：粉质土路基干湿状态：潮湿状态路面结构材料层：稳定土类道路多年最大冻深：200cm路面最小防冻厚度：60~70cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。（四）过湿状态1、土基回弹模量的确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中湿状态土基土质稠度：Wc=0.8根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：Ⅳ2区土基回弹模量：E0=31.0MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=2.36×107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表4.1.3-1及附录