沥青路面设计计算案例
一、新建路面结构设计流程
（1）根据设计要求，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，拟定面层、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）参考本地区的经验和规范拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程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、劈裂强度等，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或验算路面厚度。如不满足要求，应调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
（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。
需要注意的是，完成结构组合设计后进行厚度计算，厚度计算应采用专业设计程序。有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。
江淮汽车货车二、计算示例
（一）基本资料
1.自然地理条件
  新建双向四车道高速公路地处Ⅱ2区，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，填方路基高1.8m，路基土为中液限黏性土，地下水位距路床表面2.4m，一般路基处于中湿状态。
2.土基回弹模量的确定
  该设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为40MPa。
3.预测交通量
  预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11.预测交通量的年平均增长率为5.0％.
表9-11  预测交通组成与交通量
车型分类
代表车型
交通量（辆/d）
小客车
中客车
大客车
轻型货车
中型货车
重型客车
铰接挂车
桑塔纳2000
江淮AL6600
黄海DD680
北京BJ130
东风EQ140
黄河JN163
东风SP9250
2280
220
450
260
660
868
330
（二）根据交通量计算累计标准轴次Ne，根据公路等级、面层、基层类型及Ne计算设计弯沉值。
解:1.计算累计标准当量轴次
标准轴载及轴载换算。
路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示，根据《沥青路面设计规范》规定，新建公路根据交通调查资料，主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、铰链挂车等的数量与轴重进行预测设计交通量，即除桑塔纳2000外均应进行换算。计算公司为：
                                             
对于北京BJ130型轻型货车
前轴:C1=1，C2=6.4，Pi=13.4KN，ni=260
    N=C1×C2×ni×（Pi/P）4.35=1×6.4×260×(13.4/100)4.35=0.3(次/d)
后轴：C1=1，C2=1，Pi=27.4KN，P=100KN,ni=260
    N=C1×C2×ni×（Pi/P）4.35=1×1×260×(27.4/100)4.35=0.9(次/d)
对于东风EQ140型中型货车
前轴:N=7.9(次/d)
后轴：N=133.9(次/d)
对于东风SP9250型铰接挂车
前轴：N=110(次/d)
后轴：N=1704.3(次/d)
对于黄海DD680型大客车
前轴：N=129.3(次/d)
后轴：N=305.8(次/d)
对于黄河JN163型重型货车
前轴：543.3(次/d)
后轴：N=1534.8(次/d)
对于江淮AL6600型中客车
前轴：N=0.6(次/d)
后轴：N=0.7(次/d)
合计：N=4471.8(次/d)
累计标准当量轴次Ne。
沥青路面高速公路设计使用年限以15年计，车道系数η=0.45，则累计当量轴次为：
=[(1+0.05)15-1]×365×4471.8×0.45/0.05
=15849307（次）
累计轴次计算结果见表9-12，属于重交通等级。
表9-12  轴载换算与累计轴载
      汽车类型
前轴重
（KN）
后轴重
（KN）
后轴数
后轴轮
组数
后轴距
（m）
日交通量
（辆/d）
北京BJ130型轻型货车
东风EQ140型中型货车
东风SP9250型铰接挂车
黄海DD680型大客车
黄河JN163型重型货车
江淮AL6600型中客车
13.4
23.6
50.7
49.0
58.6
17.0
27.4
69.3
113.3
91.5
114.5
26.5
1
1
3
1
1
1
2
2
2
2
2
2
0
0
4
0
0
0
260
660
330
450
868
220
换算方法
弯沉及沥青层拉应力指标
累计交通轴次
1585万次
注：以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各级轴载换算过程略。
2.路面设计弯沉值的计算
1）初拟路面结构
2）根据本地区得到路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了3个结构组合方案。
方案一：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+38cm水泥稳定碎石基层+？水泥石灰沙砾土层，以水泥稳定沙砾为设计层。
方案二：4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密及配沥青碎石+？水泥稳定沙砾+18cm级配沙砾垫层，以水泥稳定沙砾为设计层。
方案三：4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+2×10cm密及配沥青碎石+35cm级配砂石。
2）计算路面设计弯沉值
ld =600Ne-0.2ACASAb
方案一：该结构为沥青混凝土面层，半刚性基层：
AC=1.0，AS=1.0，Ab=1.0
ld=600Ne-0.2×ACASAb =600×15849307-0.2×1.0×1.0×1.0=21.78（0.01mm）
方案二：该结构为沥青混凝土面层，柔性基层与半刚性基层组合，根据内插法确定基层系数为1.45；
AC=1.0，AS=1.0，Ab=1.45
ld =600Ne-0.2×ACASAb=600×15849307-0.2×1.0×1.0×1.45=31.59(0.01mm)
方案三：该结构为沥青混凝土面层，柔性基层。
AC=1.0，AS=1.0，Ab=1.6
ld =600Ne-0.2×ACASAb=600×15849307-0.2×1.0×1.0×1.6=34.86(0.01mm)
沥青路面课程设计
一、设计目的                  
运用所学的知识，在教师的指导下，独立的进行沥青路面的设计工作，以培养和提高对路面结构的设计计算能力，掌握路面设计的基本方法和步骤。通过课程设计，应达到以下目的：                                                           
（1）进一步加深对所学基本理论知识的理解和掌握，完善理论和实践的衔接；                  （2）熟悉路基路面设计的基本内容和程序，了解和熟悉现行的国家行业“标准”和“规范 ”；                                                                        （3）学会收集及查相关资料的方法和途径；                                          （4）培养运用所学知识分析问题、解决问题的能力；                                      （5）养成严谨求实的工作作风。                                                        二、设计资料                                                     
某高速公路的沥青路面结构设计                                                            （一）设计任务要求                                               
某公路设计等级为高速公路，设计基准年为2006年，设计使用年限为20年，拟采用沥青路面结构，需进行路面结构设计。                                                  （二）气象资料               
该公路处于Ⅱ5区，属于温带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年平均气温在14～14.5°C,月份气温最低，月平均气温为-0.2～0.4°C，7月份气温27°C左右，历史最高气温为40.5°C，历史最低气温为-17°C，年平均降水量为525.4～658.4 mm,雨水多集中在6～9月份，约占全年降雨量50％。平均初霜日在11月上旬，终霜日在次年3月中下旬，年均无霜日为220～266d.地面最大冻土深度为20cm,夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在3.0m/s.                                                    (三)地质资料与筑路材料     
路线位于平原微丘区，调查及勘探中发现，该地区主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲击、倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂缝发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性，应注意发生不均匀沉陷的可能。未发现有影响工程稳定的其他不良工程地质现象。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，可考虑用水泥稳定石屑作基层，路段所处的土基强弱悬殊，其计算回弹模量E0,有两个代表值分别为30MP和60MP.沿线有多个石灰厂，石灰产量大、质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设。本项目所在地域较缺乏砂砾。                                                                        （四）交通资料                                                   
根据工程可行性研究报告得知近期交通组成与交通量如表9-13所示，交通量年增长率如表
9-14所示。
9-13近期交通组成与交通量
车型
交通量(辆∕d)
车型
交通量(辆∕d)
三菱FR415                    五十铃NPR595G              江淮HF140A                      东风M340
380
430
510
490
江淮HF150                    东风SP9135B                  五十铃EXR181L
510
410
520
9-14交通量年增长率
  期限
增长率（％）
2007～2011年              2012～2016年                        2017～2021年
9.0                                          7.5                                            5.5
三、设计依据                                                     
    高速公路全线按六车道高速公路标准设计行车道路缘带、中间带、硬路肩和土路肩。路基宽度为0.35m，双向三车道2×3×3.75m,中间分隔带宽度为3.0m,左侧路缘带宽度为0.75m,右侧硬肩路总宽为3.25m土路肩宽为0.75m.计算行车速度为100km/h,全线全封闭全立交。               
四、设计方法与设计内容    
    要求根据以上设计资料，首先确定路面的类型，然后拟定至少两个方案进行比选，对沥青路面设计确定路面的各层厚度，并验算层底弯拉应力指标，路面材料的设计参数详见教材和相关规范设计手册。本着因地制宜、就地取材的原则，选择合理的路基横断面形式和边坡坡度，并采取有效的防护措施，确保路基的强度和稳定。本次设计最小填土高度为1.50m,填土高度平均为2.50m。                                                                          设计内容:                                                                                  （1）设计计算书（包括轴载换算、设计弯沉值）；                                                      （2）路面结构方案图。                                                                            五、设计要求                                                                             
    在规定的设计时间内认真、独立地完成课程设计，提交真实的设计成果。