路面设计计算书

第六章 路面设计

6.1沥青路面结构设计 6.1.1设计资料

1、地形、地貌

拟建公路位于盆地，公路沿线地形总体比较平缓，属于平原微丘区，地势由东南向西北倾斜，自然地面坡度约为3～8‰。本段地处公路自然区划的Ⅵ2区，海拔高度在500m～700m之间。 2、起止桩号

起止桩号K0+000-K1+504.01，建设里程为1504.01m。路基宽度为10m。 3、地层岩性

项目所在区域自西向东，根据沿线地貌、工程地质、水文地质等条件，本地区主要划分为三个工程地质分区：残积—坡积低山丘陵区、剥蚀—堆积平原区和风积沙漠区。残积—坡积低山丘陵区岩性以泥岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩、碎屑岩、煤层为主；

剥蚀—堆积平原区岩性以泥质砂岩、细砂岩、红色砾岩、中、细砂、低液限粉土为主。风积沙漠区岩性以细砂、中砂、低液限粉土为主。地层主要分为两层，第一层为细砂、低液限粉土，层厚0.4～0.7m，松散、硬塑，容许承载力σ0=100～120kPa，土、石工程分级为Ⅰ；第二层为角砾、砾砂，揭示层厚1.1~1.6m，中密，容许承载力σ0=400kPa，土、石工程分级为Ⅲ。 4、水文及水文地质

本项目沿线基本为戈壁荒漠，无大型沟河，降水稀少，无地表水流入。路线全线有多处冲沟，沿线沟壑多呈漫流状，流程较短，水量不大，地表水冲刷痕迹明显。主要的河沟有2条。沿线地下水的唯一来源是大气降水补给，地势较低段落受地形条件影响形成洼地，周边地下水汇集在此。地下水埋深情况见下表

表1.地下水埋深情况一览表 编号 地下水埋深 1 1.3-2.5 2 1.2-1.8 3 2.0-3.0 4 1.5-2.5 5 3.0-4.5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

4、气候气象

1.8-3.0 1.2-3.5 1.4-2.0 1.5-2.2 0.9-1.5 1.6-2.4 0.8-1.3 1.2-1.6 1.2-2.4 0.8-2.5 项目区域地处荒漠、戈壁地带，日照充足，蒸发强烈，夏季炎热，冬季寒冷，空气干燥，昼夜温差大，春夏季多风，属典型的大陆性干旱气候。

区域内年平均气温3.0℃～6.5℃，一月份平均气温－11.7℃～－18.4℃，七月份平均气温23.5℃～26.0℃，极端最低气温－42.6℃，极端最高气温43.0℃，年均降水量170mm，蒸发量约2141mm，最大冻土深度136～141cm。项目所在区域内日照充足，全年日照时数2841～3650小时，全年大风日达100天以上，主导风向为东风、东南风，瞬时最大风速可达41m/s。冬季寒冷，平均降雪量5～12mm。 6、自然区划

根据公路自然区划，拟建公路位于Ⅵ2区，即绿洲荒漠区。 7、交通量调查与分析

1.交通量年平均增长率4.95％，交通组成见表7-1。

表7-1 近期交通组成、交通量与不同车型的交通参数

汽车类型 小客车 交通SH141 四平SPK6150 北京BJ130 解放CA50 东风EQ140 黄河JN-150 前轴重（KN） 16.50 25.55 38 13.55 28.7 23.70 49.00 后轴重（KN） 20.3 55.10 77.8 27.2 68.2 69.20 101.60 后轴数 1 1 2 1 1 1 1 后轴轮组数 双 双 双 双 双 双 双 日交通量（辆/天） 1350 400 765 850 305 425 425 特大车日野KB222 拖挂车五十铃 50.20 83 104.30 78.5 1 2 双 双 300 29

6.1.2.计算标准轴载确定交通等级

路面设计以双轮组单轴载100KN作为标准轴载。

1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累积当量轴次 a.轴载换算的计算公式

?pi? N??C1C2ni??p??i?1??n4.35 （7-1）

式中：N—标准轴载的当量轴次，次/日；

ni—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P—标准轴载，KN；

Pi—被换算车辆的各级轴载，KN；

C2—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；

C1—轴数系数；当轴间距大于3m时，按单独的一个轴载计算，对轴间距

小于3m的双轴或多轴应考虑轴数系数，C1=1+1.2（m-1），m为轴数。

根据上述公式，具体计算结果，见表7-2。

表7-2 轴载换算表

车型 小客车 交通SH141 四平SPK6150 北京BJ130 解放CA50 东风EQ140 黄河JN-150 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 Pi（KN） 16.50 20.3 25.55 55.10 38 77.8 13.55 27.2 28.7 68.2 23.7 69.2 49.00 C1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C2 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 ni 1350 400 765 805 305 425 425 C1C2ni?Pi/P? 7.04 29.9 72.96 256.7 2.9 8.3 57.7 5.12 85.7 122.24 4.35 后轴 日野KB222 拖挂车 五十铃 n101.60 50.20 104.30 83 78.5 1 1 1 1 2.2 4.351 6.4 1 6.4 1 29 300 455.4 96 360.3 181.76 22.3 1764.3 前轴 后轴 前轴 后轴 n?pi?N?CCn??12i??p??i?1i?1??注：轴载小于25KN的轴载作用不计

b.设计年限内标准轴载累计当量轴次

设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计当量标准轴次Ne按下式计算：

Ne??1????1??365N? （7-2）

?t?1式中：Ne—设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次，次；

t—设计年限，年；

N1—路面营运第一年双向日平均当量轴次，次/日； γ—设计年限内交通量平均增长率，%；

η—与车道数有关的车辆横向分布系数，简称车道系数。

将N1=1764.3 ，t=12 ，γ=4.45% ，η=0.6代入式（7-2），得Ne=5957831 (次) 2、以半刚性材料层底弯拉应力为设计指标计算累计当量轴次 轴载当量轴次

验算半刚性基层底拉应力的轴载换算公式：

?pi?'N'??C1'C2ni? ?p?? （7-3）

i?1??n8式中：C1?－轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；

?－轴数系数：当轴间距大于3m时，按单独一个轴计算，此时轴数系为C2?=1+2（m-1）计算。 1；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按C2根据上述公式，计算结果见表7-3

表7-3 轴载换算表

车型 小客车 交通SH141 前轴 后轴 前轴 Pi（KN） 16.50 20.3 25.55 C1 18.5 1 18.5 C2 1 1 1 ni 1350 400 C1C2ni?Pi/P? 8后轴 四平SPK6150 北京BJ130 解放CA50 东风EQ140 黄河JN-150 日野KB222 拖挂车 五十铃 n55.10 38 77.8 13.55 27.2 28.7 68.2 23.7 69.2 49.00 101.60 50.20 104.30 83 78.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 4.351 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 29 300 425 3.4 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 n765 850 305 425 102.7 14.3 22.3 482.5 22.2 420.1 362.6 12.5 1473.2 ?pi?N?CCn??12i??p??i?1i?1??

设计年限内标准轴载累计当量轴次

将N1=1473.2，t=12 ，γ=4.45% ，η=0.65代入式（7-3），得Ne=4974821（次） 根据累计轴次结果，由《公路沥青路面设计规范》表3.1.8查得沥青路面交通等级属于C级交通等级即中等交通等级。

6.1.3土基回弹模量

设计路段路基土质为砾石类土，土基处于中湿状态，土基回弹模量为50MPa。

6.1.4初拟路面结构组合确定设计参数

（1）设计方案一（半刚性基层沥青路面）：拟采用4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+？水泥稳定砂砾+20cm矿渣稳定粒料, 以水泥稳定砂砾为设计层。

（2）确定设计参数

按试验规程规定的方法试验确定20℃的沥青混合料和其他结构层材料的抗压回弹模量。15℃沥青混合料和其他结构层材料的弯拉回弹模量值，以及沥青混合料15℃弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度值，见表7-4。

表7-4 路面结构设计参数

层位 结构层材料 名称 厚(cm) (20℃) 抗压模量(MPa) (℃) 抗压模量(MPa) （15℃） 弯拉强度(MPa)

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