路面结构层厚度计算书江西.docx

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路面结构层厚度计算书江西

赣州至大余高速公路初步设计

（茅店至三益段）路面推荐方案

路

面

计

算

书

中交第二公路勘察设计研究院有限公司

二00七年十月

计算说明

一、计算依据

本计算书根据初步设计外业汽车轴载调查资料和工可OD调查及分析预测数据综合分析确定本路段路面设计所需的汽车轴载谱。

预测交通量增长率为前五年6.85%，之后五年2.22%，最后五年2.75%。

根据各类汽车轴载及频率确定代表车型，通车第一年交通组成与交通量如下表，轴载换算及累计轴载见表（表1）：

轴载换算及累计轴载

表1

主线及枢纽互通

序号车型分类代表车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量

1小货车五十铃NPR59523.5441双轮组4171

2中货车东风EQ14023.769.21双轮组3398

3大货车东风EQ14425.770.12双轮组<31738

4拖挂车东风SP925050.7113.33双轮组>3618

5小客车江淮AL66001726.51双轮组3939

6中客车宇通ZK6820G30551双轮组2317

7大客车宇通ZK6105H40801双轮组1545

连接线及一般互通

序号车型分类代表车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量

1小货车五十铃NPR59523.5441双轮组780

2中货车东风EQ14023.769.21双轮组636

3大货车东风EQ14425.770.12双轮组<3326

4拖挂车东风SP925050.7113.33双轮组>3116

5小客车江淮AL66001726.51双轮组737

6中客车宇通ZK6820G30551双轮组433

7大客车宇通ZK6105H40801双轮组289

二：

计算方法

本计算书采用HPDS2006软件计算，进行了五种路面结构的计算。

这五种路面结构分别是主线及枢纽互通沥青砼路面（干燥路段）、主线及枢纽互通沥青砼路面（中湿路段）、一般互通沥青砼路面、收费广场水泥砼路面、连接线水泥砼路面。

路面结构材料计算参数见表2。

通过计算得出路面结构层数及厚度如表3：

路面结构材料计算参数表

表2

设计参数名称

20℃抗压回弹模量（Mpa）

15℃抗压回弹模量（Mpa）

劈裂强度（Mpa）

细粒式沥青砼

1200

1800

1.2

中粒式沥青砼

1050

1600

0.8

密级配沥青碎石

1000

1200

5%水稳碎石

1300

1300

0.4

3.5%水稳碎石

950

950

0.25

级配碎石

250

250

土基（干燥）

40

土基（中湿）

36

路面结构及厚度计算结果

表3

结构方案

层位

结构层材料名称

厚度

备注

主线及枢纽互通沥青混凝土路面

（干燥路段）

1

细粒式沥青混凝土（改性沥青）

4

2

中粒式沥青混凝土（改性沥青）

6

3

密级配沥青沥青碎石

12

4

5%水泥稳定碎石

20

5

3.5%水泥稳定碎石

20

6

级配碎石

15

主线及枢纽互通沥青混凝土路面

（中湿路段）

1

细粒式沥青混凝土（改性沥青）

4

2

中粒式沥青混凝土（改性沥青）

6

3

密级配沥青沥青碎石

12

4

5%水泥稳定碎石

20

5

3.5%水泥稳定碎石

20

6

级配碎石

20

一般互通沥青混凝土路面

1

细粒式沥青混凝土（改性沥青）

4

2

中粒式沥青混凝土（改性沥青）

6

3

5%水泥稳定碎石

20

4

3.5%水泥稳定碎石

20

5

级配碎石

18

收费广场水泥混凝土路面

1

C40水泥混凝土面层

26

2

5%水泥稳定碎石

20

3

3.5%水泥稳定碎石

20

连接线水泥混凝土路面

1

C35水泥混凝土面层

24

2

5%水泥稳定碎石

20

3

级配碎石

20

一、主线及枢纽互通沥青混凝土路面计算（干燥路段）

一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号车型名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量

1耶尔奇315MD3571071双轮组3584

2五十铃NPR59523.5441双轮组996

3东风SP925050.7113.33双轮组>3796

4东风EQ14023.769.21双轮组2489

5江淮AL66001726.51双轮组3186

6黄海DD65249981双轮组100

设计年限15车道系数.45

序号分段时间（年）交通量年增长率

156.25％

252.07％

353.34％

一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量

Nh=3584,属特重交通等级

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

11887

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

3.952412E+07

属特重交通等级

当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

13670

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

4.545258E+07

属特重交通等级

路面设计交通等级为特重交通等级

公路等级高速公路

公路等级系数1面层类型系数1路面结构类型系数1.17

路面设计弯沉值:

21.2（0.01mm）

层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）

1细粒式沥青混凝土1.2.28

2中粒式沥青混凝土.8.19

3粗粒式沥青碎石

4水泥稳定碎石.4.16

5水泥稳定碎石.25.1

6级配碎石

二、新建路面结构厚度计算

新建路面的层数:

6

标准轴载:

BZZ-100

路面设计弯沉值:

21.2（0.01mm）

路面设计层层位:

4

设计层最小厚度:

150（mm）

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土401200018000.28

2中粒式沥青混凝土601050016000.19

3粗粒式沥青碎石1201000012000

4水泥稳定碎石?

1300013000.16

5水泥稳定碎石20095009500.1

6级配碎石15025002500

7新建路基40

按设计弯沉值计算设计层厚度:

LD=21.2（0.01mm）

H（4）=150mmLS=23.3（0.01mm）

H（4）=200mmLS=21.1（0.01mm）

H（4）=197mm（仅考虑弯沉）

按容许拉应力计算设计层厚度:

H（4）=197mm（第1层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第2层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第4层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第5层底面拉应力计算满足要求）

路面设计层厚度:

H（4）=197mm（仅考虑弯沉）

H（4）=197mm（同时考虑弯沉和拉应力）

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土60mm

----------------------------------------

粗粒式沥青碎石120mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

级配碎石150mm

----------------------------------------

新建路基

三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差综合影响系数

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土4012000180001

2中粒式沥青混凝土6010500160001

3粗粒式沥青碎石12010000120001

4水泥稳定碎石20013000130001

5水泥稳定碎石200950095001

6级配碎石150250025001

7新建路基401

计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:

第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=21.1（0.01mm）

第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=22.8（0.01mm）

第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=25.6（0.01mm）

第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=33.5（0.01mm）

第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=72.6（0.01mm）

第6层路面顶面交工验收弯沉值LS=231.2（0.01mm）

路基顶面交工验收弯沉值LS=232.9（0.01mm）

计算新建路面各结构层底面最大拉应力:

（未考虑综合影响系数）

第1层底面最大拉应力σ

（1）=-.187（MPa）

第2层底面最大拉应力σ

（2）=-.037（MPa）

第4层底面最大拉应力σ（4）=.055（MPa）

第5层底面最大拉应力σ（5）=.082（MPa）

二、主线及枢纽互通沥青混凝土路面计算（中湿路段）

一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号车型名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量

1耶尔奇315MD3571071双轮组3584

2五十铃NPR59523.5441双轮组996

3东风SP925050.7113.33双轮组>3796

4东风EQ14023.769.21双轮组2489

5江淮AL66001726.51双轮组3186

6黄海DD65249981双轮组100

设计年限15车道系数.45

序号分段时间（年）交通量年增长率

156.25％

252.07％

353.34％

一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量

Nh=3584,属特重交通等级

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

11887

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

3.952412E+07

属特重交通等级

当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

13670

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

4.545258E+07

属特重交通等级

路面设计交通等级为特重交通等级

公路等级高速公路

公路等级系数1面层类型系数1路面结构类型系数1.17

路面设计弯沉值:

21.2（0.01mm）

层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）

1细粒式沥青混凝土1.2.28

2中粒式沥青混凝土.8.19

3粗粒式沥青碎石

4水泥稳定碎石.4.16

5水泥稳定碎石.25.1

6级配碎石

二、新建路面结构厚度计算

新建路面的层数:

6

标准轴载:

BZZ-100

路面设计弯沉值:

21.2（0.01mm）

路面设计层层位:

4

设计层最小厚度:

150（mm）

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土401200018000.28

2中粒式沥青混凝土601050016000.19

3粗粒式沥青碎石1201000012000

4水泥稳定碎石?

1300013000.16

5水泥稳定碎石20095009500.1

6级配碎石20025002500

7新建路基36

按设计弯沉值计算设计层厚度:

LD=21.2（0.01mm）

H（4）=150mmLS=23.2（0.01mm）

H（4）=200mmLS=21.1（0.01mm）

H（4）=197mm（仅考虑弯沉）

按容许拉应力计算设计层厚度:

H（4）=197mm（第1层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第2层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第4层底面拉应力计算满足要求）

H（4）=197mm（第5层底面拉应力计算满足要求）

路面设计层厚度:

H（4）=197mm（仅考虑弯沉）

H（4）=197mm（同时考虑弯沉和拉应力）

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土60mm

----------------------------------------

粗粒式沥青碎石120mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

级配碎石200mm

----------------------------------------

新建路基

三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差综合影响系数

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土4012000180001

2中粒式沥青混凝土6010500160001

3粗粒式沥青碎石12010000120001

4水泥稳定碎石20013000130001

5水泥稳定碎石200950095001

6级配碎石200250025001

7新建路基361

计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:

第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=21.1（0.01mm）

第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=22.7（0.01mm）

第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=25.4（0.01mm）

第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=32.9（0.01mm）

第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=68（0.01mm）

第6层路面顶面交工验收弯沉值LS=195.8（0.01mm）

路基顶面交工验收弯沉值LS=258.8（0.01mm）

计算新建路面各结构层底面最大拉应力:

（未考虑综合影响系数）

第1层底面最大拉应力σ

（1）=-.186（MPa）

第2层底面最大拉应力σ

（2）=-.037（MPa）

第4层底面最大拉应力σ（4）=.053（MPa）

第5层底面最大拉应力σ（5）=.078（MPa）

三、

一般互通沥青混凝土路面计算

一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号车型名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量

1耶尔奇315MD3571071双轮组764

2五十铃NPR59523.5441双轮组212

3东风SP925050.7113.33双轮组>3170

4东风EQ14023.769.21双轮组531

5江淮AL66001726.51双轮组679

6黄海DD65249981双轮组21

设计年限12车道系数.65

序号分段时间（年）交通量年增长率

156.25％

252.07％

323.34％

一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量

Nh=1104,属中等交通等级

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

2535

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

9268685

属中等交通等级

当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:

路面营运第一年双向日平均当量轴次:

2916

设计年限内一个车道上的累计当量轴次:

1.066173E+07

属中等交通等级

路面设计交通等级为中等交通等级

公路等级二级公路

公路等级系数1.1面层类型系数1路面结构类型系数1

路面设计弯沉值:

26.7（0.01mm）

层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）

1细粒式沥青混凝土1.2.43

2中粒式沥青混凝土.8.29

3水泥稳定碎石.4.21

4水泥稳定碎石.25.13

5级配碎石

二、新建路面结构厚度计算

新建路面的层数:

5

标准轴载:

BZZ-100

路面设计弯沉值:

26.7（0.01mm）

路面设计层层位:

5

设计层最小厚度:

150（mm）

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土401200018000.43

2中粒式沥青混凝土601050016000.29

3水泥稳定碎石2001300013000.21

4水泥稳定碎石20095009500.13

5级配碎石?

25002500

6新建路基36

按设计弯沉值计算设计层厚度:

LD=26.7（0.01mm）

H（5）=150mmLS=27.4（0.01mm）

H（5）=200mmLS=26（0.01mm）

H（5）=174mm（仅考虑弯沉）

按容许拉应力计算设计层厚度:

H（5）=174mm（第1层底面拉应力计算满足要求）

H（5）=174mm（第2层底面拉应力计算满足要求）

H（5）=174mm（第3层底面拉应力计算满足要求）

H（5）=174mm（第4层底面拉应力计算满足要求）

路面设计层厚度:

H（5）=174mm（仅考虑弯沉）

H（5）=174mm（同时考虑弯沉和拉应力）

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,

最后得到路面结构设计结果如下:

----------------------------------------

细粒式沥青混凝土40mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土60mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

水泥稳定碎石200mm

----------------------------------------

级配碎石180mm

----------------------------------------

新建路基

三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算

层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差综合影响系数

（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）

1细粒式沥青混凝土4012000180001

2中粒式沥青混凝土6010500160001

3水泥稳定碎石20013000130001

4水泥稳定碎石200950095001

5级配碎石180250025001

6新建路基361

计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:

第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=26.6（0.01mm）

第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=29.3（0.01mm）

第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=33.7（0.01mm）

第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=71.2（0.01mm）

第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=215.1（0.01mm）

路