阿深公路湖北段（）路⾯结构设计1.初始条件：
2.设计步骤及要点：2.1. 沥青路⾯设计：
2.1.1.确定路⾯等级和⾯层类型
2.1.1.1.设计年限内⼀个车道的累计当量轴次计算 路⾯设计以单轴载双轮组100KN 为标准轴载。⑴ 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轴载换算：轴载换算采⽤如下的计算公式：=N ∑=ki ii
P P n C C 135.421)/(
计算结果如下表所⽰：
②累计当量轴次
根据设计规范，⼆级公路沥青路⾯的设计年限取15年，六车道的车道系数是取0.35。 累计当量轴次：()111365t e N N γηγ+-?=]15
(10.09)13652193.870.3582288930.09+-=＝（次）
(2)验算半刚性基层层底拉应⼒中的累计当量轴次 ①轴载换算验算半刚性基层层底拉应⼒轴载换算公式：812'1'
)/('P P n C CN i ki i ∑==
计算结果如下表所⽰：
轴载换算结果（半刚性基层层底拉应⼒）
注：轴载⼩于50KN 的轴载作⽤可以不计。 ②累计当量轴次参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.35。 累计当量轴次：()111365t e N N γηγ+-?=()1510.091365
1385.560.3551970370.09+-?=
=（次） 2.1.1.2、确定路⾯等级和⾯层类型
由上⾯的计算得到设计年限内⼀个⾏车道上的累计标准轴次约为⼤于500万次。根据规范
《公路沥青路⾯设计规范JTGD 50－2004》和设计任务书的要求可确定路⾯等级为⾼级路⾯，⾯层类型采⽤沥青混凝⼟，设计年限为15年。
2.1.2、确定⼟基的回弹模量
1）、此路为新建路⾯，根据设计资料可知路基⼲湿状态为⼲燥状态。
2）、根据设计资料，由设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》，该路段处于Ⅳ3区，为粉质⼟，确定⼟基的稠度为1.10。 3）、查设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》中“⼆级⾃然区划各⼟组⼟基回弹模量参考值()MPa ”表得⼟基回弹模量为037.5E MPa.2.1.3、路⾯结构组合设计2.1.
3.1、拟订路⾯结构组合⽅案
⽅案Ⅰ：根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有⼤量碎⽯且有⽯灰供应，路⾯结构⾯层采⽤沥青混凝⼟（取12cm ），基层采⽤⽔泥碎⽯（取20cm ），底基层采⽤⽯灰⼟（厚度待定）。
⽅案Ⅱ：根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有⼤量碎⽯且有⽯灰供应，路⾯结构⾯层采⽤沥青混凝⼟（取15cm ），基层采⽤⽯灰⽔泥粉煤灰砂砾（取25cm ），底基层采⽤⼆灰⼟（厚度待定）。2.1.
3.2、拟订路⾯结构层的厚度
⽅案Ⅰ：由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按⼀级路的路⾯来设计，由设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》规定⾼速公路、⼀级公路的⾯层由⼆层⾄三层组成。采⽤三层式沥青⾯层，表⾯层采⽤细粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为3cm ），中⾯层采⽤中粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为4cm ），下⾯层采⽤粗粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为5cm ）。⽅案Ⅱ：由设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》规定⾼速公路、⼀级公路的⾯层由⼆层⾄三层组成。采⽤三层式沥青⾯层，表⾯层采⽤细粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为4cm ），中⾯层采⽤中粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为5cm ），下
⾯层采⽤粗粒式密级配沥青混凝⼟（厚度为6cm ）。2.1.
3.3、各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）
⽅案Ⅰ：查设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C和15C
的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20C和
15C 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝⼟为1400MPa 和2000MPa ，中粒式密级配沥青混凝⼟为1200MPa 和1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝⼟为1000MPa 和1400MPa ，⽔泥碎⽯（20C或15C
）为1500MPa ，⽯灰⼟（20C 或15C
）为550MPa 。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝⼟为1.4MPa ，中粒式密级配沥青混凝⼟为1.0MPa ,粗粒式密级配沥青混凝⼟为0.8MPa ，⽔泥碎⽯为0.5MPa ，⽯灰⼟为0.225MPa 。
⽅案Ⅱ：查设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C和15C
的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20C和
15C 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝⼟为1400MPa 和2000MPa ，中粒式密级配沥青混
凝⼟为1200MPa 和1800MPa ，粗粒式密级配沥青混凝⼟为1000MPa 和1400MPa ，⽯灰⽔泥粉煤灰砂砾（20C或15C
）为1400a MP ，⼆灰⼟（20C 或15C
）为750MPa 。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝⼟为1.4MPa ，中粒式密级配沥青混凝⼟为1.0MPa ,粗粒式密级配沥青混凝⼟为0.8MPa ，⽯灰⽔泥粉煤灰砂砾为0.5MPa ，⼆灰⼟为0.25MPa 。
⽅案Ⅰ和⽅案Ⅱ的对⽐：由上⾯的两个⽅案，可以清楚的知道，⽅案Ⅰ⽐⽅案Ⅱ要好，因为⽅案Ⅰ更加经济合理，材料的配合⽐更加适当，⼯程效益和效果也要好，⽽且⽅案Ⅰ中的材料更加容易控制和得到。因此，⽅案Ⅰ⽐⽅案Ⅱ要优越，所以选择⽅案Ⅰ作为最佳⽅案。以下的计算都是针对⽅案Ⅰ的情况来计算的。对于⽅案Ⅰ的情况计算：
2.1.4、根据设计弯沉值计算路⾯厚度
设计指标的确定，对于⾼速公路，规范要求以设计弯沉值⼈作为设计指标，并进⾏结构层底拉应⼒验算。2.1.4.1、计算设计弯沉值
按照设计规范《公路沥青路⾯设计规范JTJ 014—97》中路⾯设计弯沉值公式0.2
600d e c s b L N A A A -=计算。该项公路为⾼速公路,公路等级系数为1.0,⾯层是沥青混凝⼟，⾯层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度⼤于20cm ，基层类型系数取1.0 。设计弯沉值为：
0.20.26006008228893 1.0 1.0 1.024.84(0.01)d e c s b l N A A A mm --===2.1.4.2、计算各层材料的容许层底拉应⼒
由
S SP R K /σσ=
细粒式密级配沥青混凝⼟：=s K 0.220.09/a e c A N A =0.220.09 1.08228893/1.0 2.99??=
/ 1.4/2.990.468R SP S K σσ===a MP 中粒式密级配沥青混凝⼟： =s K 0.220.220.09/0.09 1.08228893/1.0 2.99a ec A N A =??=
/ 1.0/2.990.334R SP S K σσ===a MP 粗粒式密级配沥青混凝⼟：=s K 0.220.09/a e c A N A 0.220.09 1.18228893/1.0 3.29=??=
/0.8/3.290.243R SP S K σσ===a MP ⽔泥碎⽯：=s K 0.110.35/e c N A 0.110.355197037/1.0 1.92=?=
/0.5/1.920.260R SP S K σσ===a MP⽯灰⼟：
=s K 0.110.45/e c N A 0.110.455197037/1.0 2.47=?=
/0.225/2.470.091R SP S K σσ===a MP设计资料总结如下：
设计弯沉值为24.84(0.01)mm ，相关设计资料汇总如下表所⽰。设计资料汇总表
2.1.4.4、查图法求计算层厚度
(1) 由上述计算可知设计弯沉值24.84d l mm =，令d s l l =,求综合弯沉系数F 。则 36
.0038.0)()2000(63.1PE L
F S δ=0.380.3624.8437.51.63()()200010.650.70.525=??=
(2) 计算实际弯沉系数s a 124.4814002.33200020000.710.65s s l E P αδ?===??
(3) 计算理论弯沉系数L a2.334.4380.525SL C Fααα===
= （4）查三层体系表⾯弯沉系数诺谟图 对于细粒式密级配沥青混凝⼟因为28.065.103==δh86.01400120012==E E0237.50.0311200E E == 由
h d 、21E E 查图得 6.4α= 由h d 、02
E E 查图得 1 1.42K = 由h d 、02
E E 和21 4.4380.496.4 1.42l K K αα===?,查图得 5.3H δ= （5）计算中层厚度/ 5.710.6556.45H H cm δδ=?=?= （6）计算⽯灰⼟层厚度 由公式4.22
13
2E E h h H kn k k ∑-=+=得
556.454520h =+?? 则解得 535.79h cm = 则取 536h cm =
2.1.5、验算沥青混凝⼟各⾯层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应⼒（1）沥青⾯层层底拉应⼒验算（此时取15C
抗压模量） ①细粒式密级配沥青混凝⼟表层验算 3h cm = 由H=9.0111+-+=∑i kn i k k E E h
即45203633.76H cm =+=
由
30.2810.65h d ==、33.76 3.1710.65H δ==、0237.50.021800E E ==和 9.02000
180012==E E 查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。②中粒式密级配沥青混凝⼟表层验算则08.741800
20003144=+?==∑=i
i i k k E E h h
11
5203639.34n k k i H h -=+==+??=∑ 由7.080.6710.65hδ=
=、39.34 3.6910.65H δ==、0237.50.031400E E ==和2114000.781800
E E ==查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。③粗粒式密级配沥青混凝⼟表层验算则∑==ik ik
k E E h h 14
34512.54==
1
1
203631.81n k k i H h -=+==+?∑ 由
12.54 1.7710.65hδ=
=、31.81 2.9910.65H δ==、0237.50.031500E E ==和211500 1.071400
E E ==查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。
（2）⽔泥碎⽯基层层底拉应⼒验算 则∑==ik ik
k E E h h 14
3452032.32== 36H cm =由
32.32 3.0410.65hδ=
=,36 3.3810.65H δ==、0237.50.07550E E ==、和215500.371500E E ==查图 得0.18σ-=、1 1.26m =,20.72m =，⼜有0.7p =
则120.70.18 1.260.720.1140.260a R a p m m MP MP σσσ-
===<=即满⾜要求。
（3）⽯灰⼟基层层底拉应⼒验算则∑==ik ikk E E hh 14
3452032.32== 36H cm =由
32.32 3.0410.65hδ=
=、36 3.3810.65H δ==、0237.50.07550
E E ==和 215500.371500E E ==查图 得0.23σ-=、1 1.07n =、20.35n =，⼜有0.7p =
则120.70.23 1.070.350.0600.091a R a p n n MP MP σσσ-===<= 即满⾜要求。
2.1.6、季节性冰冻地区沥青混凝⼟路⾯防冻厚度验算
因为该地区⼟基⼲湿类型为⼲燥⼟基，且设计任务书中没有“道路冻深”资料，所以不作路⾯防冻厚度验算。2.1.7、综合结论：
通过计算和各个⽅案的选择，得到⽯灰⼟的厚度为h=36cm ，实际路⾯结构的路表实测弯沉值为24.84(0.01mm)，沥青⾯层的层底均受拉应⼒，⽔泥碎⽯层底的最⼤拉应⼒为0.122a MP ,⽯灰⼟层底最⼤拉应⼒为0.060a MP 。上述设计结果满⾜设计要求。
因此该地区的新建⾼速公路设计选择⽅案Ⅰ。（对于⽅案Ⅱ的情况计算的计算见后⾯附录）附录：对于⽅案Ⅱ的情况计算：
1、计算各层材料的容许层底拉应⼒由
S SP R K /σσ=
细粒式密级配沥青混凝⼟：=s K 0.220.09/a e c A N A =0.220.09 1.08228893/1.0 2.99??=
/ 1.4/2.990.468R SP S K σσ===a MP 中粒式密级配沥青混凝⼟：
=s K 0.220.220.09/0.09 1.08228893/1.0 2.99a e c A N A =??= / 1.0/2.990.334R SP S K σσ===a MP 粗粒式密级配沥青混凝⼟：
=s K 0.220.09/a e c A N A 0.220.09 1.18228893/1.0 3.29=??=/0.8/3.290.243R SP S K σσ===a MP ⽯灰⽔泥粉煤灰砂砾：=s K 0.110.35/e c N A 0.110.355197037/1.0 1.92=?=
/0.5/1.920.260R SP S K σσ===a MP⽯灰⼟：
=s K 0.110.45/e c N A 0.110.455197037/1.0 2.47=?=
/0.25/2.470.101R SP S K σσ===a MP 设计资料总结如下：设计弯沉值为24.84(0.01)mm ，相关设计资料汇总如下表所⽰。设计资料汇总表
2、查图法求计算层厚度
(1) 由上述计算可知设计弯沉值24.84d l mm ==24.84，令d s l l =,求综合弯沉系数F 。则 36
.0038.0)()2000(63.1PE LF S δ=0.380.3624.8437.51.63()()
200010.650.70.525=??=
(2) 计算实际弯沉系数s a 124.8414002.33200020000.710.65s s l E P αδ?===??
(3) 计算理论弯沉系数L a 2.334.4380.525SL C Fααα===
= （4）查三层体系表⾯弯沉系数诺谟图 对于细粒式密级配沥青混凝⼟因为28.065.103==δh
86.01400120012==E E0237.50.0311200E E == 由
h d 、21E E 查图得 6.4α= 由h d 、02
E E 查图得 1 1.42K =由h d 、02
E E 和21 4.4380.496.4 1.42l K K αα===?,查图得 5.3H δ= （5）计算中层厚度/ 5.310.6556.45H H cm δδ=?=?= （6）计算⽯灰⼟层厚度 由公式4.221
32E E h h H kn k k ∑-=+=得
556.455625h =+?? 则解得 523.38h cm = 则取 524h cm =
3、验算沥青混凝⼟各⾯层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应⼒ 3.1、沥青⾯层层底拉应⼒验算（此时取15C抗压模量 （1）沥青⾯层层底拉应⼒验算（此时取15C抗压模量） ①细粒式密级配沥青混凝⼟表层验算4h cm = 由H=9.0111+-+=∑i kn i k k E E h
即56252437.52H cm =+= 由40.3810.65h d ==、37.52 3.5210.65H δ==、0237.50.021800E E ==和 9.02000
180012==E E 查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。②中粒式密级配沥青混凝⼟表层验算则1459.11ii h h ====∑
11
6252443.00n k k i H h -=+==+??=∑由
9.110.8610.65hδ=
=、43.00 4.0410.65H δ==、0237.50.031400E E ==和2114000.781800
E E ==查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。③粗粒式密级配沥青混凝⼟表层验算则∑==ik ik
k E E h h 14
45615.70==
1
1
252437.00n k k i H h -=+==+?=∑ 由15.70 1.4710.65hδ=
=、37.00 3.4710.65H δ==、0237.50.031400E E ==和 11400
140012==E E ，查图 图中没有所查的相应数据，即s 、1m 、2m 均⼩于零，因此可知层底不产⽣拉应⼒，产⽣压应⼒，即满⾜要求。
（2）⽯灰⽔泥粉煤灰砂砾基层层底拉应⼒验算： 则∑==ik ik
k E E h h 14
4562540.70== 24H cm =由
40.70 3.8210.65hδ=
=,24 2.25H δ==，0237.50.05750E E ==和 217500.541400E E ==，查图 得0.09σ-=，1 1.44m =,20.86m =，⼜有0.7p =
则120.70.09 1.440.860.0780.260a R a p m m MP MP σσσ-===<=即满⾜要求。
（3）⼆灰⼟基层层底拉应⼒验算则∑==i
k ik
k E E h h 14
4562540.70== 24H cm =由
40.70 3.8210.65hδ=
=、24 2.2510.65H δ==、0237.50.05750
E E ==和 217500.541400E E ==查图 得0.36σ-=、13.11=n 、20.34n =，⼜有0.7p =
则120.70.36 1.330.340.0970.101a R a p n n MP MP σσσ-===<= 即满⾜要求。⽬录
1、初始条件 (1)2、设计步骤及要点 (1)2.1、沥青路⾯设计 (1)
2.1.1、确定路⾯等级和⾯层类型 (1)2.1.2、确定⼟基的回弹模量 (3)2.1.3、路⾯结构组合设计 (3)
2.1.4、根据设计弯沉值计算路⾯厚度 (4)
2.1.5、验算沥青混凝⼟各⾯层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应⼒ (8)2.1.6、季节性冰冻地区沥青混凝⼟路⾯防冻厚度验算 (10)2.1.7、综合结论 (10)
附录：对于⽅案Ⅱ的情况计算 (11)
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