沥青路面结构验算

一、设计要素

3.2.1 设计基准期应符合表3.2.1 规定。

表3.2.1 路面设计基准期

道路等级 路面类型

沥青路面 水泥混凝土路面 砌块路面

快速路 15年 30年 —

主干路 15年 30年 —

次干路 15年 20年

支 路 10年 20 年

10 年(20 年)

注： 砌块路面采用混凝土预制块时，设计基准期为10 年，采用石材为20 年。

3.2.2 标准轴载应符合下列规定：

1 路面设计应以双轮组单轴载100kN 为标准轴载, 以BZZ-100 表示。标准轴载的

计算参数应符合表3.2.2 的规定。

表 3.2.2 标准轴载计算参数

标 准 轴 载 BZZ-100

标准轴载P(kN) 100

轮胎接地压强p(MPa) 0.70

单轮传压面当量圆直径d(cm) 21.30

两轮中心距(cm) 1.5d

2 设计交通量的计算应将不同轴载的各种车辆换算成BZZ-100 标准轴载的当量轴

次。大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，可根据实际情况，经论证选用

适当的轴载和计算参数。

3.2.3 沥青路面轴载换算和设计交通量应符合下列规定：

1 沥青路面以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时, 各

种轴载换算成标准轴载P 的当量轴次Na 应按下式计算：

4.35

1 2

1

( )

K

i

a i

i

P N C CnP

     (3.2.3-1)

式中：Na——以设计弯沉值、沥青层剪应力和沥青层层底拉应变为设计指标时的当量

轴次（次/d）；

ni ——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；

P ——标准轴载（kN）；

Pi ——被换算车型的各级轴载（kN）；

C1——被换算车型的轴数系数；

C2——被换算车型的轮组系数, 双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；

K ——被换算车型的轴载级别。

当轴间距大于3m 时, 应按一个单独的轴载计算；当轴间距小于3m 时,双轴或多轴

的轴数系数应按下式计算：

C1=1＋1.2（m-1） (3.2.3-2)

式中：m——轴数。

2 沥青路面当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时, 各种轴载换算成标准轴载

P 的当量轴次Ns 应按下式计算：

8

s 1 1 2

( )

K

i

i i

P N CCnP

        (3.2.3-3)

城镇道路路面设计规范 基本规定

- 10-

式中： Ns——以半刚性基层的拉应力为设计指标时的当量轴次（次/d）；

C1

' ——被换算车型的轴数系数；

2 C  ——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为

0.09。

以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数应按式下式计算：

C1

' =1+2(m-1) (3.2.3-4)

3 应根据预测交通量，考虑各种车型的交通组成（或比例），将不同车型的轴

载换算成标准轴载的当量轴次，求得营运第一年单向日平均当量轴次。

4 设计基准期内交通量的年平均增长率应在项目可行性研究报告等资料基础

上，经研究分析确定。

5 沥青路面设计车道分布系数宜依据道路交通组成、交通管理情况，通过实地

调查确定，也可按表3.2.3 选定。当上下行交通量或重车比例有明显差异时，可区别

对待，可按上下行交通特点分别进行厚度设计。

表3.2.3 设计车道分布系数

车 道 特 征 车道分布系数

单向单车道 1.00

单向两车道 0.65~0.95

单向三车道 0.50~0.80

单向四车道 0.40~0.70

6 沥青路面设计基准期内一个车道上的累计当量轴次应按下式计算：

1

[(1 ) t 1] 365

eN N

      (3.2.3-5)

式中： e N ——设计基准期内一个车道上的累计当量轴次（次/车道）；

t——设计基准期（年）；

1 N ——路面营运第一年单向日平均当量轴次（次/d）；

  ——设计基准期内交通量的年平均年增长率(%)；

  ——设计车道分布系数。

__

一、沥青路面结构设计指标

 沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定：

1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。

2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。

3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；

当无资料时可按下表取用

可靠度系数

二、 沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定：

1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：

γals≤ld 

式中：γa——沥青路面可靠度系数；

ls ——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；

ld——路表的设计弯沉值（0.01mm）；

2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，应满

足下式要求：

γa ε t ≤[εR  ] 

式中：ε t——沥青层层底计算的最大拉应变；

[εR ] ——沥青层材料的容许拉应变。

3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求：

γaσm≤[σR] 

式中： σm——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）；

[σR]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。

4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求：

γaτm≤[τR] 

式中： τm——沥青面层计算的最大剪应力（MPa）；

[τR]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。

三、 沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定：

ld=600 Ne-0.2Ac As Ab 

式中 ： Ac ——道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为1.2；

As ——面层类型系数，沥青混合料为1.0，热拌和温拌或冷拌沥青碎石、沥青表面处治为1.1；

Ab——基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层1.0，沥青类基层和粒料基层1.6。

四、 沥青路面材料的容许拉应变[εR  ]应按下列公式计算确定：

[εR ] =0.15 E m-1/310M / 4Nee-1 / 4                    

式中： M——沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数；

Em——沥青混合料20℃动态回弹模量（MPa）；

Vb——有效沥青含量（%）；

Va——空隙率（%）。

五、 半刚性材料基层材料的容许抗拉强度应按下式计算：

式中： σs——对于水泥稳定类材料系指90d 龄期的劈裂强度；对二灰稳定类和石灰稳定类材料系指180d 龄期的劈裂强度；对于水泥粉煤灰稳定材料系指龄期120d 龄期的劈裂强度（MPa）；

Ks——抗拉强度结构系数，应依据结构层的混合料类型按下列要求进行计算：

1）无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数应按下式计算：

K sr =0.35 Nee0.11 Ac     

2） 无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数应按下式计算：

K st =0.45 Nee0.11 Ac      

六、沥青混合料结构层容许抗剪强度应按下式计算：

式中： ——沥青混合料结构层60°C 抗剪强度（MPa）；

Kr——抗剪强度结构系数，对一般行驶路段Kr=1.2 Ac；对交叉口和公交车停车站缓慢制动路段K r =0.39 Np0.15 /Ac；

Np——公交车停车站或交叉口设计基准期内同一位置停车的累计当量轴次。

七、 路面质量验收时，应对沥青路面弯沉进行检测和验收，并应符合下列规定：

1 应在不利季节采用BZZ-100 标准轴载实测轮隙中心处路表弯沉值，实测弯沉代表值应按下式计算：

式中：——路段内实测路表弯沉代表值（0.01mm）；

——路段内实测路表弯沉平均值（0.01mm）；

S ——路段内实测路表弯沉标准差（0.01mm）；

Za——与保证率有关的系数，快速路、主干路Za =1.5，其它道路沥青路面Za=1.5；

K1——季节影响系数，可根据当地经验确定；

K3——温度修正系数，可根据当地经验确定。

2 应按最后确定的路面结构厚度与材料模量，计算道路表面弯沉检测标准值la，实测弯沉代表值应满足下式要求：

式中：la——路表面弯沉检测标准值（0.01mm），按最后确定的路面结构厚度与材料模量计算的路表面弯沉值。

3 检测代表弯沉值应用标准轴载BZZ-100 的汽车实测路表弯沉值，若为非标准轴载应进行换算。对半刚性基层结构宜采用5.4m 的弯沉仪；对柔性结构可采用3.6m 的弯沉仪测定。检测时，当沥青厚度小于或等于50mm 时，可不进行温度修正；其他情况下均应进行温度修正。若在非不利季节测定，应考虑季节修正。

4 测定弯沉时应以1km~3km 为一评定路段。检测频率视道路等级每车道每

10m~50m 测一点，快速路、主干路每公里检测不少于80 个点，次干路及次干路以下等级道路每公里检测不少于40 个点。

一、标准轴载换算

                      标准轴载计算参数（BZZ-100）

  根据公式（12-30）   

——各级轴载作用次数；——标准轴载；

——被换算车型的各级轴载；

——轴数系数， 为轴数；——轮组系数，双轮组取为1；

沥青路面设计车道分布系数宜依据道路交通组成、交通管理情况，通过实地调查确定，也可按表设计车道分布系数选定。当上下行交通量或重车比例有明显差异时，可区别对待，可按上下行交通特点分别进行厚度设计。

设计车道分布系数

式中： N e ——设计基准期内一个车道上的累计当量轴次（次/车道）；

t ——设计基准期（年）；

N1  ——路面营运第一年单向日平均当量轴次（次/d）；

      ——设计基准期内交通量的年平均年增长率(%)；

      ——设计车道分布系数。

将各种不同重量的汽车荷载换算成标准轴载。

得：= =2846290=285（万次）

二、路面结构方案

方案一：

方案二：

                          路面材料设计参数如下：

 查表得：——公路等级系数，取1.0

——路面类型系数，取1.0

——路面结构类型系数，取1.0

四、计算待求层厚度。

1、求理论弯沉系数

由公式（12-15）

   其中，  

对于BZZ-100: ，

2、计算基层与垫层的厚度。

  将该多层体系换算为当量三层体系如图：

计算H：

；

查课本图12-10得；

查课本图12-10得

由：

取垫层厚度为50cm，得为37.5cm，取38cm。

五、验算整体性材料层底部的最大弯拉应力。

1、确定容许拉应力

  根据公式（12-34）         

——沥青混凝土或半刚性基层的劈裂强度；

——抗拉强度的结构系数；

对沥青混凝土层的抗拉强度系数，   

细粒式

中粒式

粗粒式

对于无机结合料稳定集料类的抗拉强度系数，    

粉煤灰三渣层的容许拉应力

（由课本，均采用15℃时的抗压回弹模量计算）

2、确定细粒式沥青混凝土层底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

，，

查图12-18得，，表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。

3、确定中粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

，，，

查图12-18得，，表明该层层底承受弯曲拉应力，自然满足要求。

4、确定粗粒式沥青混凝土底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

 ， ， ，

查图12-18得，、  、

5、确定粉煤灰三渣底部的弯拉应力。

将多层结构换算为当量三层体系：

，  ， ，

查图12-19得，

综上，该沥青路面以及基层都符合弯拉应力的要求。

六、路面表面剪应力验算。

将多层结构换算为当量三层体系：

，，，

查图12-21、12-22得：

，，

，，

1、停车场、交叉口等缓慢制动处（时）：

最大剪应力、最大压应力：

破坏面上可能发生的剪应力：

路标轮缘处（D点）容许剪应力：

又

   故满足要求！

2、紧急制动时（）：

最大剪应力、最大压应力：

破坏面上可能发生的剪应力：

路标轮缘处（D点）容许剪应力：

故路面结构能满足紧急制动的要求！