公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)(8)

公路沥青路面设计规范

8 新建路面的结构厚度计算

8.0.1 路面结构设计应采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算，路面荷载及计算点如图8.0.1所示。

ApE1E2Brh1h2hn-1BccA(c)En-1En=E0图8.0.1 路面荷载及计算点图示

8.0.2 高速、一级、 二级公路的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层层底拉应力(拉应变)及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三级、四级公路以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件时，对重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。

8.0.3 路面结构厚度设计应满足结构整体承载力与抵抗疲劳开裂的要求：

1 轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值lS小于或等于设计弯沉值ld，即：

lS?ld （8.0.3-1）

2 轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力?m应小于或等于容许拉应力?R，即：

?m??R （8.0.3-2）

8.0.4 路面结构设计应按图8.0.4所示的流程进行，主要设计内容包括:

1 根据设计任务书的要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级、面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。

2 按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。

3 参考本地区的经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、弯拉模量与抗拉强度等，确定各结构层的设计参数。

4 根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算路面厚度。 5 对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。 6 进行技术经济比较，确定路面结构方案。

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收根据公路等级、面层、基层 集调查交通量类型及Ne计算设计弯沉值 并计算累计 拟定路面结构方案 确定材料模量 按设计弯沉值计算路面厚度 验算 是否验算拉应力 不验算 满足 是 是否验算防否 验算防冻厚度 冻层厚度 是 没有 是否有下一 个结构层 进行技术经济比较， 确定气象资料、材料调查及混合料试验 土基类型划分，确定土基回弹模量 进行劈裂试验、确定抗拉强度ζsp 确定容许拉应力ζr 计算层底拉应力ζm 不满足 ζm≤ζr 是 否 是否增加厚度 是 否 是否调整材料配是 变更路面结构

8.0.5 设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型按式8.0.5-1计算确定。

?0.2ld?600NeAcAsAb (8.0.5-1) 式中：ld—— 设计弯沉值（0.01mm）；

Ne—— 设计年限内一个车道累计当量轴次；

Ac——

合比，提高ζsp 图8. 0.4 采用的路面结构方案 设计程序流程图 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四

级公路为1.2；

As—— 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1；中、低级路面为1.2。

Ab—— 基层类型系数，对半刚性基层Ab=1.0；柔性基层Ab=1.6；对于混合式

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基层采用线性内插确定基层类型系数：

(8.0.5-2)

式中：HF—— 为半刚性基层或底基层上柔性结构层总厚度（cm）；

Ab?（HF?2）/208.0.6 沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层以弯拉应力为设计指标时，材料

的容许拉应力?R应按下列公式计算：

?R??SKS （8.0.6-1）

式中：?R—— 路面结构层材料的容许拉应力(MPa);

?S —— 沥青混凝土或半刚性材料的极限抗拉强度(MPa)； KS—— 抗拉强度结构系数。

1 对沥青混凝土的极限抗拉强度，系指15℃时的极限抗拉强度；对水泥稳定类材料龄期为90d的极限抗拉强度(MPa)；对二灰稳定类、石灰稳定类的材料龄期为180d的极限抗拉强度(MPa)。

2 对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数，宜按式(8.0.6-2)计算：

0.2KS?0.09Ne/Ac （8.0.6-2）

对无机结合料稳定集料类： KS?0.35Ne0.11/Ac （8.0.6-3） 对无机结合料稳定细粒土类：KS?0.45Ne0.11/Ac （8.0.6-4）

8.0.7 路面设计中各结构层的材料设计参数应根据公路等级和设计阶段的要求确定。

1 高速公路、一级公路施工图设计阶段应根据拟采用的路面材料实测设计参数；各级公路采用新材料时，也必须进行材料试验实测设计参数。

2 高速公路、一级公路初步设计阶段或二级及其以下公路施工图设计阶段可借鉴本地区已有的相近材料试验资料，根据使用经验确定。

3 初步设计阶段可根据附录E确定设计参数。

8.0.8 以路表弯沉值为设计指标时，设计参数采用抗压回弹模量，对于沥青混凝土试验温度为20℃；

8.0.9 以弯拉应力（应变）为设计指标时，应采用抗拉强度与弯拉回弹模量，对于沥青混凝土试验温度为15℃。也可采用劈裂强度与抗压回弹模量。

8.0.10 各地区应建立抗压设计参数与弯拉设计参数的相关关系；弯拉强度与劈裂强度的相关关系；强度、回弹模量与龄期的相关关系；以及快速养生方法等预估规定龄期的材料强度、模量的换算关系，经充分论证后作为设计参数及施工过程中各结构层弯沉检验标准计算参数的取值方法。

8.0.11 半刚性材料的设计参数按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》的规定测定。沥青混合料的设计参数按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定测定。考虑到模量取值的不利组合，回弹模量（E）的设计值按下式计算：

1 计算路表弯沉值时，抗压回弹模量应按式8.0.11-1计算其设计值：

E?E?Z?S (8.0.11-1)

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2 计算层底拉应力时，计算层以下各层的模量应采用式8.0.12-1计算其设计

值；计算层及以上各层模量应采用式8.0.8-2计算其设计值：

E?E?Z?S (8.0.11-2) 式中：E —— 各试件模量的平均值； S —— 各试件模量的标准差；

Z? —— 保证率按95%，系数取2.0。

8.0.12 轮隙中心路表回弹弯沉的计算

1 路表弯沉值应按式8.0.12-1计算

式中：

2p?lS?1000?cFE1 (8.0.12-1)

?c?f(E0h1h2hn?1E2E3,...,,...)???E1E2En?1

2 弯沉综合修正系数

F?1.63(lS2000?)0.38(E0p)0.36 (8.0.12-2)

式中： lS—— 路面计算弯沉值（0.01mm）；

p,δ—— 标准车型的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径（cm）；

?c—— 理论弯沉系数； (Mpa)；

E1,E2,En?1—— 各层材料回弹模量(Mpa)；

h1,h2,hn?1—— 各结构层厚度（cm）。

E0或En—— 土基回弹模量值

8.0.13 层底拉应力设计与验算

层底拉应力以单圆中心 (B点)及双圆轮隙中心 (C点)为计算点，并取较大值作为层底拉应力。按下式计算层底最大拉应力：

?m?p?m （8.0.13-1）

?m?f(hEEh1h2E,......n?1;2,3......0) ???E1E2En?1式中： ?m—— 理论最大拉应力系数。

8.0.14 设计时，应先拟定某一层作为设计层，根据施工厚度要求拟定面层和其它各层的厚度。当采用半刚性基层、底基层结构时，可选用任一层为设计层；当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时，宜拟定面层、底基层厚度，一般半刚性基层为设计层可得到合理的结构；当采用柔性路面结构时，宜拟定面层、底基层的厚度，计算基层的厚度，当求得基层厚度太厚时，可考虑选用半刚性底基层，其上选用沥青稳定碎石作基层，以减薄路面总厚度，增加结构强度和稳定性。

8.0.15 路面交工验收弯沉值la

1 路面交工时验收弯沉值la，以不利季节BZZ-100标准轴载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉的代表值lr评定。即：

lr?la (8.0.15-1)

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式中：lr—— 实测每公里路面的代表弯沉值（0.01mm）;

la——路面交工验收弯沉值

当以设计弯沉值为控制指标时，la=ld；当以拉应力为控制指标时，应以最后确定的路面结构厚度和材料模量所计算的弯沉值为路面交工时的验收弯沉值。

2 代表弯沉值检测，应在路面交工前，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用5.4m的弯沉仪；对柔性或混合式结构可用3.6m的弯沉仪测定。

检测时，当沥青厚度小于或等于5cm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。

3 测定代表弯沉时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查50～100个点，对多车道公路应按车道数与双车道之比相应增加测点。路段的代表弯沉lr按下式计算：

lr?l?Z?S (8.0.15-2) 式中：l—— 评定路段路表弯沉的平均值；

S—— 评定路段路表弯沉的标准差；

Z?—— 与保证率有关的系数，高速公路、一级公路Z?=1.645，二级公路Z?=1.5，三，四级公路Z?=1.3（沥青路面Z?=1.5）。

4 用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，首先应建立自动弯沉车或落锤弯沉仪与贝克曼梁检测之间的相关关系，并将自动弯沉车或落锤式弯沉仪测得的弯沉值换算为贝克曼梁的弯沉值，再计算路段的代表弯沉值。用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定路表弯沉时，应按5m的间距等距离布置测点。

8.0.16 温度修正

温度修正方法，可按照《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059）中的规定进行，也可按照下列方法进行修正。

1 测定时的沥青面层平均温度T按下式计算：

T＝a + bT0 (8.0.16-1)

式中：T —— 测定时沥青面层平均温度（℃）；

a —— 系数，a＝－2.65+0.52h； b —— 系数，b＝0.62－0.008h；

T0 —— 测定时路表温度与前五小时平均气温之和（℃）； h —— 沥青面层厚度（cm）。

2 沥青路面弯沉的温度修正系数K3按下式计算：

K3?l20lT (8.0.16-2)

式中：l20－换算为20℃时沥青路面的弯沉值（0.01mm）；

lT－测定时沥青面层内平均温度为T时的弯沉值（0.01mm）。

当T ?20℃时

k3?e(1T?120)h (8.0.16-3) (8.0.16-4)

当T?20℃时

k3?e0.002（20?T）h

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