高速公路路面设计及排水设计

第三章 排水设计计算说明书

3.1气候与地质条件介绍

项目工程区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均温

13-14℃，1月均温3.0-6.3℃，7月均温19.8-22.0℃。极端最高气温为32.8℃，最低气温为-12℃。多年平均降水量达到1350毫米/年。蒸发量最大的月份为2～5月份，无霜期230-300天。冬暖夏凉，气候宜人。地形起伏较大，局部地区气候差异明显。全市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量亿立方米。项目工程区地江水系和珠江水系的分水岭地区。长江水系以乌江上游三岔河为干流，展布于市境北部；珠江水系以北盘江为干流，由西向东横贯市境中部；南盘江支流分布于市境南部边缘。受岩溶地貌影响，地表河网与地下河网均有发育，互有衔接，且反复出现。境内10公里以上河流43条，多呈现河谷深切，河床狭，水流急，落差大，水利资源丰富。 工程区年降水量具明显的季候性特征，5～10月为雨季，多暴雨，降水量占全年总量的三分之二，暴雨常造成洪水灾害，并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生。

项目工程区所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在2900.3米，人称“贵州屋脊”；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。境内平均海拔在1400-1900米之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。

3.2 边沟设计验算

在K10+983.396至K11+020之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。硅化板岩路堑（坡度为1：0.5,坡面流长度为7.5m），路基宽度21.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟。计算简图如图4.2-1.

1.1.1 计算汇水面积和径流系数：

由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积A1=7.5×36.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由《公路排水设计规范》得坡面径流系数取C1=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=1×36.604=36.604m2,取坡面径流系数(浆植草护面)C2=0.53，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟）的面积为A3=36.604×12=439.248m2,由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。由此，总的汇水面积为

F=274.53+36.604+439.248=750.382m2C=

，汇水区的径流系数为。

274.530.7836.6040.53439.2480.950.87750.382拱式护面墙一级边坡排水1:0.5边沟平台边沟植草护面4%1.1.2 计算汇流历时：

由克毕公式t11.445*(其中：Ls——坡面流长度； is——坡面流坡度； m1——地表粗糙系数；

由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数m1=0.4，且路堑坡度为1：0.5,得路堑坡面汇流历时t11.445(由表查得边沟平台（植草护面）的粗度系数m1=0.4,横向坡度为4%，则

t11.445*(0.440.467)3.816m in0.04查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m1=0.013，横坡4%，坡面流长度为12m，所以历时时间为t11.445(0.013120.04K10+983.396K11+020以沥青混凝土路面设计路面表面排水（4%）路面中心线

图 0-1 边沟计算示意图

m1Lsis)0.467计算坡面汇流历时，

0.47.50.467)2.05min。 1/0.5。 )0.4671.287min

因此取坡面汇流历时t1=3.816min(取最大值)。

设边沟底宽为0.6m，高0.65m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.5m。

求得过水断面段面积为R=

A=0.60.50.3m2，水力半径为

bh0.60.50.188m。

b2h0.620.5按曼宁公式,得沟内平均流速为：

1221VR3i0.18830.0322.30m/s，因此沟内汇流历时为

n0.025t2L36.604s0.27min。 V2.30由上可得汇流历时为 tt1t21.2870.271.557min。

1211.1.3 计算降雨强度：

据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min）,由于公路在贵州六盘水境内，据《公路排水设计手册》，可取公式

42.2562.60lgP42.2562.60lg15)I3.170mm/min。

t351.55735

1.1.4 计算设计径流量：

可按降雨强度由推理公式确定：Q16.67CIF， 式中Q---设计径流量；

C---径流系数； F---汇水面积（Km）;

所以Q16.670.873.170750.38210630.0345m/s。

21.1.5 检验径流：

设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.6m,过水断面为底宽0.6m，水深0.5m，断面积为0.3m2,则泄水能力Qc=0.3×2.3=0.69m/s。

3

因为设计径流量Q=0.0345m/s<泄水能力Qc=0.69m/s，所以假定的边沟尺寸符合要求。

331.1.6 冲淤检验：

边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥。为此，应保证设计流速在最大和最小允许流速范围内。

对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.5m，则修正系数为0.85,故修正最大允许流速为2.55m/s,而最小允许速度为0.4m/s。

对于平均流速V=2.3m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验。 综上所述，边沟尺寸符合要求。

拦水带设计验算：

本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为12m,出水口的间距初拟为50m，以K10+983.396～K11+020段为设计段，纵坡坡度为0.03%,路拱横坡度为4%。计算图见图4.3-1：

出水口路肩边缘道路中线图 0-1 拦水带设计示意图

1.1.7 设计径流量计算

（1） 设计重现期

按公路重要程度（高速公路），对路面和路肩表面排水取设计重现期为5年。

（2） 汇水面积和径流系数

设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为F=50×12×10-6=600×10-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95。

（3） 汇流历时

由克毕公式t11.445*(m1Lsis)0.467计算坡面汇流历时t1，由表查得地表粗度系

数m1=0.013,路面横坡为is=4%,坡面流长度LS=12m,可计算得到坡面汇流历时

t11.445*(0.013120.467=1.287min )0.04由沟底（即路线）纵坡ig=0.03%,则由齐哈近似估算：

0.60.6=200.0003=0.154m/s,所以沟内汇流历时为： v20igts=50/(60×0.154)=5.411min

由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=6.698min

（4） 降雨强度

贵州六盘水的降雨强度公式为：I由此得到设计径流量为：

42.2562.60lgP)3.170mm/min,

t35Q16.67CIF=16.67×0.95×3.170×600×10-6=0.030m3/s

1.1.8 确定路缘带内的水深与水面宽度

硬路肩宽为3m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路肩横坡采用5%，由以上求得设计径流量Q=0.03m3/s。折线型底边的过水断面图见图4.3-2。

查表得，光滑沥青表面的粗糙系数为n=0.013,

对于浅三角形沟的水力计算采用修正的曼宁公式来计算泄水能力，由

132QC=0.377hi，带入Q=0.03m3/s，ih=0.04,i=0.0003,来反算ha=0.104m。

ihn则离路缘带60cm处的水深hb=ha-Bwia=0.104-0.6×0.04=0.08m。

水深为0.08、横坡为0.04的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。

810.377Q10.0430.00032=0.00211 m3/s

0.040.01381

图 0-2

路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为:

QaQQ10.030.002110.028m3/s。

路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为:

0.377Qb0.0430.00032=0.0028m3/s。

0.030.013总泄水量Qa+Qb=0.0308m3/s >Q=0.03m3/s 改水深ha=0.06m,按上述方法知： hb=ha-Bwia=0.06-0.6×0.04=0.036m

810.377Q10.03630.000320.0016 m3/s，

0.040.013Qa=0.028-0.0016=0.02m3/s

81810.377Qb0.03630.000320.0021 m3/s

0.030.013总泄水量Qa+Qb==0.02+0.0021=0.0285m3/s,接近于设计流量Q=0.03m3/s，因而，拦水带边沟水深为6cm,沟内水面宽度到达离硬路肩边缘0.6+0.02/0.03=1.27m。

1.1.9 确定拦水带尺寸：

水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响到路缘带或缘石的高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值（硬路肩内侧边缘）。根据拦水带边沟水深为6cm，以及水面宽度为1.27m(硬路肩宽度为3m),选择拦水带的形式为水泥混凝土拦水带，拦水带堤高12cm,正面边坡1：1,背面边坡直立。具体尺寸见下图。本节设计的公

式均来自于公路排水设计手册。

硬路肩 拦水带尺寸图（单位：cm）

水泥混凝土路面

4.1交通量计算

立德高速K10+000~K12+250段，在自然区划上属于Ⅴ3区。拟建一条高速公路，双向四车道，交通量年平均增长率为8.5%，路基土为低液限粘土。

表4-1计算设计年限通过的标准轴载作用次数 车型 车轴 车轴车轮型 小客车 中客车 SH130 大客车 CA50 小货车 BJ130 中货车

p（KN）iNi Ni(Pi)10016 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 1-1 1-1 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 11.5 23 16.5 23 28.7 68.2 13.55 27.2 28.7 2700 2700 800 800 500 500 1700 1700 600 2.52656E-12 1.6558E-07 2.41453E-10 4.90609E-08 1.05945E-06 1.095267 2.19522E-11 1.52599E-06 1.27134E-06

CA50 后轴 1-2 68.2 600 1.314320388 1-1 23.7 850 8.42156E-08 中货车 前轴 EQ140 后轴 1-2 69.2 850 2.350262856 1-1 49 850 0.009387635 大货车 前轴 JN150 后轴 1-2 101.6 850 1095.76709 特大车 前轴 1-1 50.2 600 0.009759121 日野 1-2 104.3 600 1095.76709 KB222 后轴 1-1 60 75 0.0.21158324 拖挂车 前轴 五十铃 后轴 3-2 100 75 75 合计 2352.360544 2轴4轮略去不计；方向分配系数0.5，车道分配系数为0.8。故有： Ns=ADTT×（kp,k×

kpk）

=2352×0.5×0.8=941（次）

4.2交通参数分析

1、累计标准轴次

设计使用年限为30年，车轮轮迹横向分布系数为η=0.20。（《公路水泥混

凝土路面设计规范》中表A.2.4查得） 使用年限内的累计标准轴次： Ne= =

NS〔(1r)-1〕×365×

t30941-13650.20 10.0850.085 =8532682≦2000×104（次）

使用年限内标准轴载作用次数 （100,2000），属于重交通等级。

4.3方案设计 方案一：

面层:水泥混凝土板，厚0.28m

基层：5%水泥稳定碎石，厚0.18m 底基层：6%级配碎石 ，厚0.16m （一）初拟路面结构

由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为hc=0.28m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%），厚h1=0.18m，底基层为h2=0.16m的级配碎石（颗粒含量6%）。单向路幅宽度为24m（行车道）+2×2.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。

（二）材料参数的确定

1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量

按表3.0.8，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为EC=31GPa泊松比0.15。

2、土基的回弹模量

参照《公路水泥混凝土路面设计规范》附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取E0=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此，路床顶综合回弹模量取为700.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量E1=1300MPa。泊松比0.35级配碎石底基层回弹模量E2=220MPa。泊松比为0.35，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数c=1110-6/℃。 按式（B.2.4-1）~式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下：

2hiEi2Ex=i1nnhii1i2nh2=2E222h=220MPa

h=h=hxi1=0.16m

=0.26ln(hxt

x)+0.86=0.26×ln（0.16）+0.86=0.384

220=056E=EEE00.38456=94.7MPa

板底地基综合回弹模量Et取为90MPa 混凝土面层板的弯曲刚度

1D式B.2.23、半刚性基层板的弯曲刚度

cD式B.4.12、路面结构总相对刚度半径r式B.4.13为：

gEhD=

121Cc3c2C310000.283==58MN.m 21-0.1512Eh=D121-11321

1

13000.183==0.66MN.m 121-0.352

DDr=1.21Ec1g1/3t580.66=1.21901/3=1.05m

（3）荷载应力

按式（B.4.1-1）,标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为：

ps=

1.4510-31D1rghcPs0.6520.94D1.4510-31.050.650.28-21000.94 =

10.6658c=1.434MPa

pm=

1.45101D1-3rc0.65ghPc20.94mD1.45100.65-20.94=1.050.28104.3 10.6658-3 =1.51MPa

按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。

pr

=krkfkcps=0.872.4841.151.434=3.56MPa =0.871.151.51=1.51MPa

p，max=krkcpm其中：应力折减系数kr=0.87（B.2.1条）；综合系数kc=1.15（表B.2.1）；疲劳应力系数kf=Ne0.057=8532682=2.484式B.2.31。

（4）温度应力

由表3.0.10，最大温度梯度取88℃/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应

力的温度应力系数

BL。

11 kn=

2hch1ECE1c110.280.18-1==3390MPa/m 2310001300DDr=DDkc1n1/4=

580.66580.66339043341/4=0.118m

=_

krDrkrDrn4g4ncC33g33901.05-580.118=0.101

=_

33900.118-581.05t=

5L==1.59 3rg31.05

0.4191sinh1.39cos1.59cosh1.59sin1.59=1-=1-=0.619 CL10.1011cos1.39sin1.59sinh1.59cosh1.59BL=1.77

e4.48hcCL0.1311CLg=1.77e4.480.280.6190.13110.619=0.263

按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：

t,maxEhT=

ccc211106310000.28880.263=1.10MPa BL=2温度疲劳应力系数kt，按式（B.3.4）计算：

bt1.287t,max5.01.10fr==0.8710.071ktt,maxat=0.241 ct1.105.0fr按式（B.3.1）计算温度疲劳应力：

=ktrtt，max=0.2411.10=0.265 MPa

（5）结构极限状态校核

查表3.0.4，一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数取1.24。按式

r（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面结构极限状态是否满足要求：

1.24（3.56+0.265）=4.743≦frprtrr=5.0MPa

rp,maxt,max=1.24×（1.51+1.1）=3.24MPa≦fr=5.0MPa

拟定的由计算厚度0.28m的普通混凝土面层和厚度0.18m的水泥稳定粒料基层组

成的路面结构满足要求，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.28m。 方案二：

面层:水泥混凝土板，厚0.27m 基层：5%水泥稳定碎石，厚0.15m 底基层：4%水泥稳定碎石 ，厚0.16m （一）初拟路面结构

由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为hc=0.27m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%），厚h1=0.15m，底基层为h2=0.16m的水泥稳定碎石（水泥用量4%）。单向路幅宽度为23.75m（行车道）+2×2.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。

（二）材料参数的确定

1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量

按表3.0.8，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为EC=31GPa泊松比0.15。

2、土基的回弹模量

参照《公路水泥混凝土路面设计规范》附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取E0=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此，路床顶综合回弹模量取为700.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量E1=1300MPa。泊松比0.35，水泥稳定碎石底基层回弹模量E2=1300MPa。泊松比为0.35，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数c=1110-6/℃。 按式（B.2.4-1）~式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下：

2hiEi2Ex=i1nnhii1i2nh2=2E222h=1300MPa

h=h=hxi1=0.16m

=0.26ln(hxt

x)+0.86=0.26×ln（0.16）+0.86=0.384

1300=056E=EEE00.38456=187.3MPa

板底地基综合回弹模量Et取为185MPa 混凝土面层板的弯曲刚度

1D式B.2.23、半刚性基层板的弯曲刚度

cD式B.4.12、路面结构总相对刚度半径r式B.4.13为：

gEhD=

121Cc3c2C310000.273==52MN.m 21-0.1512Eh=D121-11321

1

13000.153==0.42MN.m 121-0.352

DDr=1.21Ec1g1/3t520.42=1.211851/3=0.80m

（3）荷载应力

按式（B.4.1-1）,标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为：

ps=

1.4510-31D1rghcPs0.6520.94D1.4510-30.800.650.27-21000.94 =

10.4252c=1.29MPa

pm=

1.45101D1-3rc0.65ghPc20.94mD1.4510-3=0.800.650.27-2104.30.94 10.4252 =1.34MPa

按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。

pr

=krkfkcps=0.872.4841.151.29=3.21MPa =0.871.151.34=1.34MPa

p，max=krkcpm其中：应力折减系数kr=0.87（B.2.1条）；综合系数kc=1.15（表B.2.1）；疲劳应力系数kf=Ne0.057=8532682=2.484式B.2.31。

（4）温度应力

由表3.0.10，最大温度梯度取88℃/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应

力的温度应力系数

BL。

11 kn=

2hch1ECE1c110.270.15-1==4029MPa/m 2310001300DDr=DDkc1n1/4=

520.42520.42402943341/4=0.101m

=_

krDrkrDrn4g4ncC33g40290.8-520.101=0.062

=_

40290.101-520.8t=

5L==2.08 3rg30.8

0.1041sinh1.81cos2.08cosh2.08sin2.08=1-=1-=0.90 CL10.0621cos2.08sin2.08sinh2.08cosh2.08BL=1.77

e4.48hcCL0.1311CLg=1.77e4.480.270.900.13110.90=0.46

按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：

t,maxEhT=

ccc211106310000.27880.46=1.86MPa BL=2温度疲劳应力系数kt，按式（B.3.4）计算：

bt1.287t,max5.01.86fr==0.8710.071ktt,maxat=0.46 ct1.865.0fr按式（B.3.1）计算温度疲劳应力：

=ktrtt，max=0.461.86=0.86MPa

（5）结构极限状态校核

查表3.0.4，一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数取1.24。按式

r（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面结构极限状态是否满足要求：

1.24（3.21+0.86）=5.04MPa≈5MPa≦frprtrr=5.0MPa

rp,maxt,max=1.24×（1.34+1.86）=3.97MPa≦fr=5.0MPa

拟定的由计算厚度0.27m的普通混凝土面层和厚度0.15m的水泥稳定粒料基层组

成的路面结构满足要求，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.27m。 方案三：

面层:水泥混凝土板，厚0.28m 基层：5%水泥稳定碎石，厚0.16m 底基层：天然砂砾 ，厚0.22m （一）初拟路面结构

由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为hc=0.28m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%），厚h1=0.16m，底基层为h2=0.22m的天然砾石。单向路幅宽度为23.75m（行车道）+2×2.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。

（二）材料参数的确定

1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量

按表3.0.8，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为EC=31GPa泊松比0.15。

2、土基的回弹模量

参照《公路水泥混凝土路面设计规范》附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取E0=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此，路床顶综合回弹模量取为700.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量E1=1300MPa。泊松比0.35，天然砾石底基层回弹模量E2=150MPa。泊松比为0.35，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数c=1110-6/℃。 按式（B.2.4-1）~式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下：

2hiEi2Ex=i1nnhii1i2nh2=2E222h=150MPa

h=h=hxi1=0.22m

=0.26ln(hxt

x)+0.86=0.26×ln（0.22）+0.86=0.466

150=056E=EEE00.46656=88.6MPa

板底地基综合回弹模量Et取为85MPa 混凝土面层板的弯曲刚度

1D式B.2.23、半刚性基层板的弯曲刚度

cD式B.4.12、路面结构总相对刚度半径r式B.4.13为：

gEhD=

121Cc3c2C310000.283==58MN.m 21-0.1512Eh=D121-11321

1

13000.163==0.51MN.m 121-0.352

DDr=1.21Ec1g1/3t580.51=1.21851/3=1.07m

（3）荷载应力

按式（B.4.1-1）,标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为：

ps=

1.4510-31D1rghcPs0.6520.94D1.4510-31.070.650.28-21000.94 =

10.5158c=1.45MPa

pm=

1.45101D1-3rc0.65ghPc20.94mD1.4510-3=1.070.650.28-2104.30.94 10.5158 =1.51MPa

按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。

pr

=krkfkcps=0.872.4841.151.45=3.60MPa =0.871.151.51=1.63MPa

p，max=krkcpm其中：应力折减系数kr=0.87（B.2.1条）；综合系数kc=1.15（表B.2.1）；疲劳应力系数kf=Ne0.057=8532682=2.484式B.2.31。

（4）温度应力

由表3.0.10，最大温度梯度取88℃/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应

力的温度应力系数

BL。

11 kn=

2hch1ECE1c110.280.16-1==3785MPa/m 2310001300DDr=DDkc1n1/4=

580.51580.513785441/4=0.108m

=_

krDrkrDrn4g4ncC33g37851.07-580.108=0.088

=_

37850.108-581.0733t=

5L==1.56 3rg31.07

0.4431sinh1.56cos1.56cosh1.56sin1.56=1-=1-=0.59 CL10.0881cos1.56sin1.56sinh1.56cosh1.56BL=1.77

e4.48hcCL0.1311CLg=1.77e4.480.280.590.13110.59=0.24

按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：

t,maxEhT=

ccc211106310000.28880.24=1.01MPa BL=2温度疲劳应力系数kt，按式（B.3.4）计算：

bt1.287t,max5.01.01fr==0.8710.071ktt,maxat=0.20 ct1.015.0fr按式（B.3.1）计算温度疲劳应力：

=ktrtt，max=0.201.01=0.202MPa

（5）结构极限状态校核

查表3.0.4，一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数取1.24。按式

r（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面结构极限状态是否满足要求：

1.24（3.6+0.202）=4.71MPa≦frprtrr=5.0MPa

rp,maxt,max=1.24×（1.63+1.01）=3.27MPa≦fr=5.0MPa

拟定的由计算厚度0.28m的普通混凝土面层和厚度0.16m的水泥稳定粒料基层组

成的路面结构满足要求，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.28m。

沥青路面结构层厚度计算

5.1设计资料

立德高速K10+000~K12+250段，在自然区划上属于Ⅴ3区。拟建一条高速公路，双向四车道，车道系数为η=0.5,拟采用沥青路面结构，设计年限为15年，交通量年平均增长率为8.5%，沿线土质为低液限粘土,沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。公路沿线有较丰富的砂砾材料、砂，当地沿线无矿石料场，矿石材料需外购，当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富，有少量石灰生产，但产量不高。

5.2轴载分析

表5-1交通组成及交通量表（双向）

车型 小客车 中客车SH130 大客车CA50 小货车BJ130 中货车CA50 中货车EQ140 大货车JN150 特大车日野KB222 拖挂车五十铃 交通量年平均增长率（%） 后轴型号 1-1 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 3-2 8.5 交通量（辆/昼夜） 2700 800 500 1700 600 850 850 600 75

我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。按照《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）,标准轴载的计算参数按表5-2确定。

表5-2 标准轴载计算参数 标准轴载名称 标准轴载名称 BZZ-100 BZZ-100 标准轴载P（KN） 轮胎接地压强P（Mpa） 100 0.70 单轮当量圆直径d（mm） 两轮中心距（cm） 21.30 1．5d ﹙1﹚当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，各级轴载Pi的作用次数ni均换算成标准轴载P的当量作用次数N。

NC1C2ni(Pi)4.35

i1PK式中：N— 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；

ni— 被换算车型的各级轴载换算次数（次/d）； P— 标准轴载（kN）；

Pi— 各种被换算车型的轴载（kN）；

C1—被换算车型的轴数系数；

C2— 被换算车型的轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； K— 被换算车型的轴载级别。

当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：

C111.2m1

式中：m—轴数。

表5-3 轴载换算结果 车型 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 Pi（kN） C1 C2 n（次/日） iC1C2ni(pip)4.35 小客车 中客车SH130 大客车CA50 小货车BJ130 中货车CA50 中货车EQ140 大货车JN150 特大车日野KB222 拖挂车五十铃 11.5 23 16.5 23 28.7 68.2 13.55 27.2 28.7 68.2 23.7 69.2 49 101.6 50.2 104.3 60 3×100 ∑N 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 6.4 6.4 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 2700 2700 800 800 500 500 1700 1700 600 600 850 850 850 850 600 600 75 75 1.417684 28.91078 2.019878 1.338462 14.02608 94.601 1.822069 5.9615 16.83129 113.5307 10.36941 171.3486 244.316 910.7655 191.5986 720.56 52.02345 225 2806.417 则按公式（3.1.7）其设计年限内一个车道上的累计量轴次Ne：

Ne[(1)t1]365N1

式中 Ne— 设计年限内一个车道的累计当量轴次数（次/车道）；

t — 设计年限(年)，查表3.1.3知，t=15年；

N1— 营运第一年双向日平均当量轴次（次/d）；

— 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，γ=0.085； — 车道系数,查表3.1.6知η=0.5。

则以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：

Ne[(1)t1]365

[(10.085)151]365N12806.4170.51.4461070.085（2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载的作用次数ni，均按下式换算成标准轴载p的当量作用次数`：

pi`N`C1`C2nip

1k8式中`----以半刚性材料层的拉应力为设计指标时标准轴载的当量轴次（次/日）;

C1`----被换算车型的轴数系数，以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴

数系数按式C1`=1+2（m-1）计算；

`C2----被换算车型的轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为

0.09

表5-4 轴载换算结果

Pi（kN） 8车型 C`1 C`2 Pi``n（次/日） iC1C2niP2700 2700 800 800 500 0.001528 0.391163 0.008131 0.006265 0.425791  小客车 中客车SH130 大客车CA50

前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 11.5 23 16.5 23 28.7 1 1 1 1 1 18.5 18.5 18.5 1 18.5

小货车BJ130 中货车CA50 中货车EQ140 大货车JN150 特大车日野KB222 拖挂车五十铃 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 68.2 13.55 27.2 28.7 68.2 23.7 69.2 49 101.6 50.2 104.3 60 3×100 ∑N` 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 500 1700 1700 600 600 850 850 850 850 600 600 75 75 23.40157 0.003574 0.050933 0.51095 28.08188 0.156523 44.6959 52.25878 965.0917 44.766 840.2833 23.30467 375 2398.388

则其设计年限内一个车道上的累计量轴次Ne'为：

[(1)t1]365[(10.085)151]365 NeN12398.3880.51.236107次。

0.085`5.3沥青路面结构设计方案

5.3.1 路面材料选择

1. 交通量情况：经计算得设计车道交通量累计标准为1.446107次（按设计弯沉计），为重交通，说明交通量很大。

2. 地质与土基情况：立德高速公路沿线地处贵州省西南部，该路段在自然区

划上属于Ⅴ3区，沿线土质为低液限粘土，填方路基高1.8m，地下水位距路床0.9m，属中湿状态，路线大致呈西南走向，六盘水境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低；其中本设计段K10+000~K12+500段路中线相对高差较大，公路沿线主要为荒山坡，地形地质条件极为复杂，地质病害较多，有溶洞、滑坡、崩塌、采空区、软土、断层等。该设计路段路基处于中湿状态，路基土为低液限黏质土，土基的回弹模量为35MPa。

3. 沿线气象情况：由于该路段属亚热带湿润季风气候地区。整体气温变化幅

度小，年均温13-14℃，1月均温3.0-6.3℃，7月均温19.8-22.0℃。无霜期230-300天。降雨量1200-1500毫米。冬暖夏凉，气候宜人。多年最大道路冻深为平均冻结指数为32℃，最大冻结指数为57℃，查表5.2.2可知该路段地区属于非冰冻地区，所以不需要进行防冻厚度验算。路段所属地区地形起伏较大，局部地区气候差异明显。六盘水市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量亿立方米。

4. 公路沿线主要筑路材料情况：公路沿线有较丰富的砂砾材料、砂，当地沿线无矿石料场，矿石材料需外购，当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富，有少量石灰生产，但产量不高。本路段水源较为丰富，施工用电可考虑利用沿线农用电网，加装变压器，改善及加铺电路解决。

5.3.2初拟路面结构

根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个结构组合方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，基于以上考虑因素，本段路对于中湿状态提出两种半刚性基层组合方式，初步确定路面结构组合和各层厚度如下： 方案一:

半刚性基层：4㎝沥青混凝土（AC-13）+6㎝沥青混凝土（AC-20）+9㎝沥青混凝土（AC-25）+18㎝水泥稳定碎石（6%）+？㎝石灰粉煤灰砂砾土 ，以石灰粉煤灰砂砾土为设计层。 方案二:

半刚性基层：4㎝沥青混凝土（AC-13）+8㎝沥青混凝土（AC-20）+10㎝沥青混凝土（AC-25）+18㎝水泥稳定碎石（6%）+30㎝水泥砂砾，方案二按验算法验算结构层厚度。

5.3.3新建路面结构厚度计算

5.3.3.1 各层材料的抗压模量和劈裂强度

土基回弹模量的确定可根据附录E查得。各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已参照规范给出的推荐值确定。见表5-5和表5-6。

表5-5 结构组合参数（方案一）

层次 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥

材料名 细粒式沥青混凝

土

中粒式沥青混凝

土

粗粒式沥青混凝

土

水泥稳定碎石 石灰粉煤灰砂砾

土 土基

厚度 (cm) 4 6 9 18 待定 —

抗压回弹模量 拉应力计算用

2000 1800 1200 3600 3600 70

弯沉计算用

1400 1200 1000 1500 1300 70

强度劈裂 （Mpa） 1.4 1.0 0.8 0.5 0.7 —

表5-6结构组合参数（方案二）

层次 ①

材料名

厚度 (cm) 4 8 10 18 30 —

抗压回弹模量

拉应力计算用

2000 1800 1200 3600 3600 70

弯沉计算用

1400 1200 1000 1500 1300 70

强度劈裂 （Mpa） 1.4 1.0 0.8 0.5 0.5

—

细粒式沥青混凝

土

中粒式沥青混凝②

土

粗粒式沥青混凝③

土

④ 水泥稳定碎石 ⑤ ⑥

水泥砂砾 土基

5.3.3.2计算路表设计弯沉值ld

高速公路Ac1，沥青混凝土面层As1 Ac=1.0 Ab=1.0（半刚性基层沥青路面）

ld600Ne0.2-0.27=600AcAsAb1.446101.01.0=22.19㎜=2.219㎝(半刚性基

层沥青路面)

5.3.3.3各层材料按容许层底拉应力

R

沥青路面层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时，材料的容许拉应力R按式（8.0.6-1）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劈裂强度（Mpa）； ks— 抗拉强度结构系数。

对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指15°C时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料系指龄期为90d的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度；对水泥粉煤灰稳定类系指龄期为120d的极限劈裂强度。

对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数，按下式计算：

Ks0.09Ne0.22/Ac0.091.236107Ks0.35Ne0.11/Ac0.351.2361070.22/1.0 =3.27

对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算：

0.11/1.0 =2.11

对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算：

Ks0.45Ne0.11/Ac0.451.236107材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰砂砾土

0.11/1.0=2.71

表5-7 结构层容许弯拉应力

s（Mpa）

1.4 1.0 0.8 0.5 0.7

ks R（Mpa）

0.43 0.31 0.24 0.24 0.26

3.27 3.27 3.27 2.11

2.71

5.3.3.4按设计弯沉值计算路面厚度 1）计算综合修正系数

F1.63ls20000.38Ep00.3622.9=1.63200010.650.38700.70.36=0.637

2）计算理论弯沉系数

c140022.9E1ls==3.38

2000pF20000.7010.650.637﹙2﹚确定设计层厚度

采用三层体系表面弯沉系数，由诺莫图算设计层厚度。 h/δ=4/10.65=0.376 E2/E1=1200/1400=0.857； 由三层体系表面弯沉系数诺莫图查得：=5.8。 h/δ=4/10.65=0.376 E0/E2=70/1200=0.058； 由三层体系弯沉系数诺莫图查得K1=0.88。

又因为K2= c/(K1）=3.38/（5.8×0.88）=0.662，E0/E2=70/1200=0.058，

h410.65n10.376，由上查表得：H/δ=4.5，H= 10.65×4.5=47.9cm。

由Hhi2.4i2EEi2可知：

H692.4100015001300=34.1+h5×1.03因为H=47.9cm，可182.4h52.4120012001200知h5=13.4cm，故取h5=14cm。

如图所示：

______________________ ______________________

h1=4cm E1=1400MPa h=4cm E1=1400Mpa h2=6cm E2=1200MPa h3=9cm E3=1000MPa H=？cm E2=1200MPa

h4=18cm E4=1500MPa h5=14cm E5=1300MPa E0 =70MPa E0=70MPa

5.3.3.5 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算

﹙1﹚细粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=80.9cm E2=1800MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70MPa E0=70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4=4cm；

Hhij1hEEi=690.9j1120036003600=80.9cm 180.9140.918001800180041800=0.38，E2=0.9。 10.65E12000查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.43满足要

求。

﹙2﹚中粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=10.1cm E1=1800Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=117.5cm E2=1200MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4420006=10.1cm； 1800Hij1hEEi=9180.9j136003600=117.5cm 140.912001200

h10.11200=0.95，E2=0.7。 10.65E11800查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知=0,故

mR=0.31满足要求。

﹙3﹚粗粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=20.2cm E1=1200Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=34cm E2=3600MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEi0.9ij=4420001800649=20.2cm； 12001200Hhij1hn1EEi=1814=32cm

j120.23600=1.90，E2=3。 10.65E11200查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.24满足要

求。

﹙4﹚水泥稳定碎石层层底拉应力验算

______________________ ______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=14cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEij=1894120018002000=33.3cm 6444360036003600，

HKi1n1hk0.9EK =14cm

Ei1由h/=33.3/10.65=3.13, E2/E1=3600/3600=1.0,查三层连续体系上层底

面拉应力系数诺莫图得=0.03

h/=3.13, E2/E1=3600/3600=1.0,E0/E2=70/3600=0.02查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得m1=2.25

H/=1.31,h/=3.13,E0/E2=70/3600=0.02 , E2/E1=3600/3600=1.0查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得 m2=1.6

由公式m=Pm1m2得m=0.7×0.03×2.25×1.6=0.08Mpa<R=0.24Mpa满足要求。

﹙5﹚石灰粉煤灰砂砾土层层底拉应力验算

______________________ _______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=14cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =35 MPa E0=35MPa

hh14EE1E200018001200649418=33.3cm h242h343h4=44360036003600E4E4E4H由

1470=1.31，E0=0.02查三层连续体系中层底面拉应力系数10.65E23600诺莫图可知=0.75； 由

H143600=1.31，E2=1.0，查三层连续体系中层底面拉应力系数10.653600E1诺莫图可知n1=1.2 由

H14h33.33600=1.31，E2==1.0，==3.13，查三层连续体系中层10.65360010.65E1底面拉应力系数诺莫图可知n2=0.8。

由公式mpn1n2=0.70.751.20.8=0.50MPa>R=0.26MPa，故不满足要求，需增加石灰粉煤灰砂砾土层厚度到22cm。

﹙1.1﹚细粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=98.1cm E2=1800MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEi0.9ij=4=4cm；

Hhij1hn1EEi=690.9j1120036003600=98.1cm 180.9220.918001800180041800=0.38，E2=0.9。 10.65E12000查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.43满足要

求。

﹙2.1﹚中粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=10.1cm E1=1800Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=144.6cm E2=1200MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0 =70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4420006=10.1cm； 1800Hhij1hEEi=9180.9j136003600=144.6cm 220.91200120010.11200=0.95，E2=0.7。 10.65E11800查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知=0,故

mR=0.31满足要求。

﹙3.1﹚粗粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=20.2cm E1=1200Mpa

h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=40cm E2=3600MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4420001800649=20.2cm； 120012003600=40cm 3600Hhij1hEEi=18220.9j120.23600=1.90，E2=3。 10.65E11200查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.24满足要

求。

﹙4.1﹚水泥稳定碎石层层底拉应力验算

______________________ ______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=22cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEij=1894120018002000=33.3cm 6444360036003600，

HKi1n1hk0.9EK =22cm

Ei1由h/=33.3/10.65=3.13, E2/E1=3600/3600=1.0,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得=0.03

h/=3.13, E2/E1=3600/3600=1.0,E0/E2=70/3600=0.02查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得m1=2.25

H/=2.07,h/=3.13,E0/E2=70/1300=0.02 , E2/E1=3600/3600=1.0查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得 m2=1.5

由公式m=Pm1m2得m=0.7×0.03×2.25×1.5=0.07Mpa<R=0.24Mpa满足要求。

﹙5.1﹚石灰粉煤灰砂砾土层层底拉应力验算

______________________ _______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=22cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa

hh14EE1E200018001200649418=33.3cm h242h343h4=44360036003600E4E4E4H由

2270=2.07，E0=0.02查三层连续体系中层底面拉应力系数10.65E23600诺莫图可知=0.45； 由

H223600=2.07，E2=1.0，查三层连续体系中层底面拉应力系数10.65E13600诺莫图可知n1=1.19 由

H22h33.33600=2.07，E2=1.0，==3.13，查三层连续体系中层10.6510.65E13600底面拉应力系数诺莫图可知n2=0.55。

由公式mpn1n2=0.70.451.190.55=0.21MPa<R=0.26MPa，故满足要求

5.3.4方案二

5.3.4.1各层材料按容许层底拉应力

R

沥青路面层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时，材料的容许拉应力R按式（8.0.6-1）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劈裂强度（Mpa）； ks— 抗拉强度结构系数。

对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指15°C时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料系指龄期为90d的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度；对水泥粉煤灰稳定类系指龄期为120d的极限劈裂强度。

对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数，按下式计算：

Ks0.09Ne0.22/Ac0.091.236107Ks0.35Ne0.11/Ac0.351.2361070.22/1.0 =3.27

对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算：

0.11/1.0 =2.11

对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算：

Ks0.45Ne0.11/Ac0.451.2361070.11/1.0=2.71

表5-8结构层容许弯拉应力

材料名称 细粒沥青混凝土 中粒沥青混凝土 粗粒沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥砂砾

s（Mpa）

1.4 1.0 0.8 0.5 0.5

ks R（Mpa）

0.43 0.31 0.24 0.24 0.18

3.27 3.27 3.27 2.11 2.71

5.3.4.2验算路表设计弯沉值ld

高速公路Ac1，沥青混凝土面层As1 Ac=1.0 Ab=1.0（半刚性基层沥青路面）

设计弯沉值：ld600Ne0.2-0.27=600AcAsAb1.446101.01.0=22.19㎜=2.219

㎝(半刚性基层沥青路面)

______________________ ______________________

h1=4cm E1=1400MPa h=4cm E1=1400Mpa h2=8cm E2=1200MPa h3=10cm E3=1000MPa H=68.0cm E2=1200MPa

h4=18cm E4=1500MPa h5=30cm E5=1300MPa E0 =70 MPa E0=70MPa H=hi2.4i2n1EEi2=8102.4100015001300=68.0cm 182.4302.4120012001200h4=0.376，10.65EE2112000.857,查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得1400=3.4

h4=0.376，10.65EE0270=0.058，查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得1200K1=0.9

h4H6870=0.376，=6.38，E0= 0.058，查三层体系表面弯沉10.6510.651200E2系数诺莫图可得K2=0.54 计算路表理论弯沉值为L=

ld=2.219cm,故满足要求。

2PE1K1K2=

20.710.653.40.90.54=0.018㎝<

1400

5.3.4.3 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算

﹙1﹚细粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=118.1cm E2=1800MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=30cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4=4cm；

Hhij1hEEi=8100.9j1120036003600=118.1cm 180.9300.918001800180041800=0.38，E2=0.9。 10.652000E1查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.43满足要

求。

﹙2﹚中粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=12.1cm E1=1800Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=172.7cm E2=1200MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=30cm E5=3600MPa E0 =70MPa E0=70MPa hhi4i1n1jEEi0.9ij=4420008=12.1cm； 1800Hhij1hEEi=10180.9j136003600=172.7cm 300.91200120012.11200=1.14，E2=0.7。 10.65E11800查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知=0,故

mR=0.31满足要求。

﹙3﹚粗粒式沥青混凝土面层层底拉应力验算

______________________ ______________________

h1=4cm E1=2000MPa h=23.4cm E1=1200Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=48cm E2=3600MPa

h4=18cm E4=3600MPa h5=30cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEi0.9ij=44200018008410=23.4cm； 12001200Hhij1hn1EEi=1830=48cm

j123.43600=2.20，E2=3。 10.65E11200查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0，故

mR=0.24满足要

求。

﹙4﹚水泥稳定碎石层层底拉应力验算

______________________ ______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=35.8cm E1=3600Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=30cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=30cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa hhi4i1jEEij=18104120018002000=35.8cm ，8444360036003600HKi1n1hk0.9EK =30cm

Ei1由h/=35.8/10.65=3.36, E2/E1=3600/3600=1.0,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得=0.03

h/=3.36, E2/E1=3600/3600=1.0,E0/E2=70/3600=0.02查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得m1=2.25

H/=2.82,h/=3.36,E0/E2=70/1300=0.02 , E2/E1=3600/3600=1.0查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图得 m2=0.35

由公式m=Pm1m2得m=0.7×0.03×2.25×0.35=0.02Mpa<R=0.24Mpa,故满足要求。

﹙5﹚水泥砂砾土层层底拉应力验算

______________________ _______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=35.8cm E1=3600Mpa h2=8cm E2=1800MPa h3=10cm E3=1200MPa H=30cm E2=3600MPa h4=18cm E4=3600MPa h5=30cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa

hh14EE1E2000180012008410418=35.8cm h242h343h4=44360036003600E4E4E4H由

3070=2.82，E0=0.02查三层连续体系中层底面拉应力系数10.65E23600诺莫图可知=0.36； 由

H303600=2.82，E2=1.0，查三层连续体系中层底面拉应力系数10.653600E1诺莫图可知n1=1.19 由

H30h35.83600=2.82，E2=1.0，==3.36，查三层连续体系中层10.6510.65E13600底面拉应力系数诺莫图可知n2=0.45。

由公式mpn1n2=0.70.361.190.45=0.13MPa<R=0.18MPa，故满足要求