公路瀝青路面設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)理論公路瀝青路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度，并對(duì)瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。設(shè)計(jì)流程1．根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按彎沉或彎拉指標(biāo)分別計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次，確定設(shè)計(jì)交通量與交通等級(jí)，擬定面層、基層類型，并計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值或容許彎拉應(yīng)力。2．按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確定各個(gè)路段土基回彈模量設(shè)計(jì)值。3．參與本地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)擬定幾種可行的路面結(jié)構(gòu)組合和厚度方案，根據(jù)工程選用的材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)，測(cè)定個(gè)結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度等，確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)。4．根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算或驗(yàn)算路面厚度。5．對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否符合要求(本次設(shè)計(jì)不考慮凍害)。軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載 100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次1）軸載換算軸載換算的計(jì)算公式：N=ki4.35（7-1）C1C2ni(P)i1P計(jì)算結(jié)果列于下表：表7-1軸仔換算結(jié)果表(彎沉)車型前軸東風(fēng)EQ140后軸前軸解放CA10B后軸前軸黃河JN150后軸

Pi（kN）C1C2（次/日）Pi4.35niC1C2ni()（次/日）P23.7016.469.2011553111.4819.4016.460.85113041.5350.4549.0016.4101.6011395423.24kC1C2ni(Pi)4.35N=885.38i1P注：軸載小于 25kN的軸載作用不計(jì)。2）累計(jì)當(dāng)量軸次根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，二級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取 12年，雙車道的車道系數(shù)取0.6，年平均增長(zhǎng)率 =5.4%。累計(jì)當(dāng)量軸次：1t1365Ne'N115.4%123651×885.38 0.6 3158727（次）5.4%驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次1）軸載換算，結(jié)果列于下表：表7-2 軸仔換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應(yīng)力）車型東風(fēng)EQ140解放CA10B黃河JN150注：軸載小于

Pi（kN）C1C2（次/日）Pi8niC1C2ni()（次/日）P后軸69.2011553后軸60.85113041.557.17后軸101.6011395448.48kPi8N=CCn()505.6512iPi150kN的軸載作用不計(jì)2）累計(jì)當(dāng)量軸次tNe'11365N1121 5.4% 1 365×505.65 0.6 1807550(次)5.4%結(jié)構(gòu)組合與材料選取結(jié)構(gòu)組合與材料根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途筑路材料較豐富，路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土（15cm），基層采用二灰碎石（20cm），基底層采用石灰土（厚度待定）。二級(jí)公路面層采用三層式瀝青面層：表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度3cm），中間層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度5cm），下層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度 7cm）。各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度抗壓模量取20℃的模量，各值均取規(guī)范給定范圍的中值，具體參數(shù)如下：表7-3抗壓模量與劈裂強(qiáng)度表抗壓模量(MPa)劈裂強(qiáng)度0（MPa）20C細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土14001.4中粒式密級(jí)配瀝青混凝土12001.0粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土10000.8二灰碎石15000.5石灰土5500.225土基回彈模量的確定擬定該路段處處于 VI區(qū)，土基回彈模量為 30MPa。設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定對(duì)于二級(jí)公路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn)算。設(shè)計(jì)彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算：該公路為二級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)取1.1，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm，基層類型系數(shù)取 1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：0.2AcAbAs60031587270.21.11.0（）Ld600Ne1.0=33.09mm各層材料容許層底拉應(yīng)力Rsp/Ks1）細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土Ks0.09AaNe0.22/Ac=0.091.031587270.22/1.1=2.20sp/Ks=1.4/2.20=0.636MPa2）中粒式密級(jí)配瀝青混凝土0.22

0.22Ks

0.09AaNe

/Ac=0.09

1.0

3158727

/1.1=2.20sp/Ks=1.0/2.20=0.455MPa3）粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土0.22

0.22Ks

0.09AaNe

/Ac=0.091.1

3158727

/1.1=2.42sp/Ks=0.8/2.42=0.331MPa4）二灰碎石Ks 0.35N0e.11/Ac=0.3531587270.11/1.1=1.65sp/Ks=0.5/1.65=0.303MPa5）石灰土0.11

0.11Ks

0.45Ne

/Ac=0.453158727

/1.1=2.12sp/Ks=0.225/2.12=0.106MPa設(shè)計(jì)彎沉值為33.09（0.01mm），相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚罕?-4設(shè)計(jì)資料匯總表抗壓模量E1(MPa)材料名稱H容許拉應(yīng)力（cm）（MPa）20℃15℃細(xì)粒式密級(jí)配3140020000.636瀝青混凝土中粒式密級(jí)配5120018000.455瀝青混凝土粗粒式密級(jí)配7100014000.331瀝青混凝土二灰碎石2015000.303石灰土——5500.106土基——30——確定石灰土層厚度利用彎沉等效換算法把路面換算為三層連續(xù)體系：圖7-1多層體系轉(zhuǎn)換圖示輪載P=0.7MPa，雙圓荷載半徑δ=10.65cm計(jì)算彎沉綜合系數(shù)：F1.63(Ls)(E)=1.63(33.09)(30)=0.5140.3800.360.380.362000p200010.650.7E0300.03E21000h30.28210.65E210000.714E11400查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得k1f(h,E0)f(0.282,0.03)1.448E2af(h,E2)f(0.282,0.714)7.68E1Ld 10002p acF由 E1ac ak1k2得k2 0.511查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得H 5.22H 55.59由Hn1hK2.4E4h25h3h4h52.4E=55.59K22E2E得：h532.65cm取h535cm7層底拉應(yīng)力驗(yàn)算采取15°C時(shí)的抗壓模量，細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 2000MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1800MPa，粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1400MPa。1.對(duì)于細(xì)粒式瀝青混凝土層n1E4h2h30.9E3h40.9E4+h50.9E5=36.0HKi1hk0.9EH36.0010.65=3.381h3=0.28210.65E0300.017E21800E218000.9E12000查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）f(h,E2)E1=f(0.282,0.9)≤0Pm1m2≤0R查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）n1E2,Hf(0.9,3.381)1.234h＝h1＝3cmE1＝2000MPa=f()E1n2HhE2H＝？E2＝1800MPa=f(,,E1)f(3.381,0.282,0.9)=0.31E0＝30MPaf(H,E0)f(3.381,0.017)=0.341E2n1n2=0.7×0.341×1.234×0.31=0.091≤0.636對(duì)于中粒式瀝青混凝土層h1ihk4Ekh14E1h234180058.19k1Ei=E21400Hn1hkEkh30.9E3h40.9E4h50.9E57200.91500550=40.990.90.9Ki1i1E3E3E3140035E1400H 3.85h0.769h＝?E1＝1800MPaH＝？2＝1400MPaEE0300.02E0＝30MPaE21400E214000.778E11800查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）f(h,E2)E1 =f(0.769,0.778)≤0P m1m2≤0R查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）n1E2Hf(0.778,3.85)1.166=f(,)E1HhE2n2=f(,,E1)f(3.85,0.769,0.778)=0.25HE0f(,E2)f(3.85,0.02)=0.26P n1n2 0.053 0.455對(duì)于粗粒式瀝青混凝土層hihk4Ekh14E1h24E2h3342000641800716.67K1EiE3E314001400Hn1hk0.9Ekh4h50.9E5200.9550=31.48Ki1i1E4351500EH2.96h＝?E1＝1400MPaH＝？2＝1500MPaEh1.57E0＝30MPaE030E20.021500E21500E11.071400查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）f(h,E2)=f(1.57,1.07) 0E1P m1m2≤0R查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）n1E2Hf(,)f(1.07,2.96)1.23=1.23E1n2=n2f(HhE2,,E1)f(2.96,1.57,1.07)0.46HE0f(,E2)f(2.96,0.02)0.46n1n2=0.182≤0.331對(duì)二灰碎石hihk4Ekh14E1h24E2h34E3h4K1EiE4E4E43420006418007414002036.38150015001500n1EkHhk0.935Eiki11H3.29h 3.42E030E20.05550E21500E12.73550查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）f(h,E2)h＝?E1＝150