路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要改的.doc

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1 路面類型的選擇確定路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是提供在特定的使用期限內(nèi)同所處環(huán)境相適應(yīng)并能承受與其交通荷載適用的路面結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)，便于改變道路行駛條件，提高服務(wù)水平，滿足汽車運(yùn)輸?shù)囊螅虼寺访鎽?yīng)起碼具備三個(gè)方面的使用要求：平整、抗滑、承載能力。1.1.1 沿線地質(zhì)概況及材料來(lái)源設(shè)計(jì)路段內(nèi)無(wú)不良地質(zhì)概況，沿線有小型石灰廠和水泥廠，砂石材料豐富；水泥與瀝青均需外運(yùn)?？紤]到與水泥路面相比，瀝青混凝土路面表面平整、無(wú)接縫、行車舒適，便于機(jī)械化施工，能加快施工進(jìn)度；當(dāng)破壞后，瀝青混凝土路面易于修補(bǔ)。故本設(shè)計(jì)采用瀝青混凝土路面。1.1.2 路面等級(jí)與類型規(guī)范規(guī)定：二級(jí)公路一般采用瀝青混凝土路面，根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)多少選用高級(jí)路面和次高級(jí)路面，高級(jí)路面一般適用于設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次大于400萬(wàn)次的二級(jí)公路,設(shè)計(jì)年限為15年；次高級(jí)路面適用于設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次大于200萬(wàn)次的二級(jí)公路，設(shè)計(jì)年限為12年。1.1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載,以BZZ100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)如表101所示。表101 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸載P(KN)100單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d（cm）21.3輪胎接地壓強(qiáng)P(Mpa）0.7兩輪中心距（cm）1.5d當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡是軸載大于25KN的各級(jí)軸載（包括車輛的前、后軸）P1的作用次數(shù)n1，均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。 （101）式中 N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次n1被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/日）P標(biāo)準(zhǔn)軸載 P1換算車型的各級(jí)軸載C1軸數(shù)系數(shù)，C1=1+1.2(m1), m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3米時(shí),應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)。C2輪組系數(shù),單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38.由已知交通量資料，可得路面設(shè)計(jì)所需的交通個(gè)參數(shù)，如下表:表102 路面設(shè)計(jì)交通參數(shù)表車 型前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量三菱FR415 30.051.01 雙輪組250五十鈴NPR23.544.01雙輪組140江淮HF140A 18.941.81雙輪組100江淮HF15045.1101.5 1雙輪組200東風(fēng)KM34024.567.81雙輪組350東風(fēng)SP9135B20.172.62雙輪組米120五十鈴EXR1860.0100.0 3雙輪組 米1101.1.2.2 累計(jì)當(dāng)量軸次設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次Ne （102）式中 Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次t 設(shè)計(jì)年限Nt 設(shè)計(jì)竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長(zhǎng)率 車道系數(shù)由已知材料，可知t=12年，5.1%,道路為雙車道無(wú)分隔形式，由瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范，可知在0.6與0.7之間，本設(shè)計(jì)取0.6，則用程序計(jì)算一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次：Ne321.1 萬(wàn)次當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡是軸載大于50KN底各級(jí)軸載（包括車輛底前、后軸）P1的作用次數(shù)n1均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N （103）式中軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3米時(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算,則C1=1m,當(dāng)軸間距小于3m時(shí),按雙軸或多軸計(jì)算, C1=1+2(m-1)m軸數(shù)輪組系數(shù),單輪組為18.5,雙輪組為1,四輪組為0.09所以， 程序計(jì)算的Ne247.5 萬(wàn)次。1.1.3 瀝青面層設(shè)計(jì)為了給汽車提供安全、舒適、快速的行車條件，瀝青路面應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)、平整、抗滑和耐久的品質(zhì)，同時(shí)，還應(yīng)具有高溫抗車轍、低溫抗開(kāi)裂，抗水損害及雨水滲入基層的功能。1.1.3.1 選擇瀝青已知該路段冬季最低氣溫為-38.3，屬寒區(qū)，且路面為瀝青混凝土，所以根據(jù)規(guī)范確定瀝青為A100。1.1.3.2 集料的技術(shù)要求各種瀝青面層的粗集料、細(xì)集料、填料應(yīng)符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。1.1.3.3 瀝青混凝土瀝青面層由雙層瀝青混合料組成，上面層為中粒式瀝青混凝土，用來(lái)防止雨水下滲。下面層采用粗粒式瀝青混凝土。1.2 基層、底基層及墊層1.2.1 基層、底基層基層、底基層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在冰凍地區(qū)應(yīng)具有一定的抗凍性。擬選用石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石為基層。石灰穩(wěn)定土為底基層，厚度根據(jù)計(jì)算得到。1.2.2 墊層墊層的作用有抗凍、排水、防止污染等，本設(shè)計(jì)處在東北地區(qū)，屬于季節(jié)性冰凍地區(qū)，易發(fā)生凍脹、翻漿等現(xiàn)象，為了排出路面路基中滯留的自由水，確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免凍害發(fā)生，在底基層下設(shè)置墊層。因?yàn)楫?dāng)?shù)厣[豐富，墊層采用天然砂礫。1.3 路基該地區(qū)自然區(qū)劃為2區(qū)，土質(zhì)為CL.M，地下水埋深1.53.0m，路基臨界高度H1=2.7m，H2=2.0m。由于該地區(qū)屬于山嶺重丘區(qū)，地勢(shì)起伏較大，填挖方高度變化也就較大，故分中濕和潮濕兩種狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)自然區(qū)劃及土質(zhì)類型查表，得土基的回彈模量如下表：表108 各段稠度和土基回彈模量E0（MPa）值干濕類型稠度建議值E0中濕C1CC2為1.10C0.9528潮濕C2CC3為0.95C0.8022.5干燥CC1為C1.10321.4 路面的結(jié)構(gòu)厚度由程序計(jì)算得到不同狀態(tài)（中濕狀態(tài)，潮濕狀態(tài)）路基的結(jié)構(gòu)層次及厚度。具體參見(jiàn)所下列表。表1010 路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（中濕）層位材 料 名 稱厚度（cm）20模量15模量極限強(qiáng)度中粒式瀝青混凝土 4120018001.0粗粒式瀝青混凝土 6100014000.8石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石18.0140014000.5石灰穩(wěn)定土 07007000.2天然砂礫 202002000土基 *29.5*表1011 路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（潮濕）層位材 料 名 稱厚度（cm）20模量15模量極限強(qiáng)度中粒式瀝青混凝土 4120018001.0粗粒式瀝青混凝土 6100014000.8石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石18.0140014000.5石灰穩(wěn)定土 07007000.2天然砂礫 252002000土基 *29.5*1.4.1 路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo)，是路面設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。路面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公路等級(jí)、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次、面層和基層類型按下式確定：ld600Ne-0.2AcAsAb （104）式中 ld設(shè)計(jì)彎沉值 Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)連標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) Ac公路等級(jí)系數(shù)，二級(jí)公路為1.1As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0Ab基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以，ld600Ne-0.2AcAsAb6003211000 -0.21.11.01.033（0.01mm）1.4.2 容許拉應(yīng)力的計(jì)算在計(jì)算層底拉應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)層底面計(jì)算點(diǎn)的拉應(yīng)力，應(yīng)小于等于該層材料的容許拉應(yīng)力，即：mr （105）容許拉應(yīng)力按下式計(jì)算： （106）式中 路面結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力 瀝青混凝土和半剛性基層的劈裂強(qiáng)度（MPa）。對(duì)瀝青混凝土是指15時(shí)的劈裂強(qiáng)度，對(duì)二灰穩(wěn)定類材料為齡期為180天的劈裂強(qiáng)度。 KS抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)對(duì)瀝青混凝土面層：KS0.09AaNe0.22/Ac （107）對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：KS0.35Ne0.11/Ac （108）對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類：KS0.45Ne0.11/Ac （109）式中 Aa瀝青混凝土繼配類型系數(shù)，細(xì)、中粒式瀝青混凝土為1.0，粗粒式瀝青混凝土為1.1。Ac公路等級(jí)系數(shù)，見(jiàn)公式（104）1.4.3 路面厚度計(jì)算路面厚度是根據(jù)多層彈性理論層間接觸條件為完全連續(xù)體系時(shí)，在雙圓垂直均布荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測(cè)路表彎沉值ls等于設(shè)計(jì)彎沉值ld的原則進(jìn)行計(jì)算，即lsld。標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎的接地壓強(qiáng)為0.70Mpa，當(dāng)量圓直徑為10.65。土基回彈模量為28.0，各層材料的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表。由已知數(shù)據(jù)，擬定基層為設(shè)計(jì)層，擬定面層為10cm，基層為18cm，墊層厚度視干濕類型不同而改變。利用專用設(shè)計(jì)程序計(jì)算底基層厚度，計(jì)算結(jié)果為：中濕狀態(tài)：25.6cm，取26cm。潮濕狀態(tài)：28.8cm，取29cm。然后利用設(shè)計(jì)程序求出路表實(shí)際彎沉值,見(jiàn)表1012。表1012路表實(shí)際彎沉路基干濕狀態(tài)路表實(shí)際彎沉值(1/100mm)中濕狀態(tài)32.8潮濕狀態(tài)32.8因?yàn)椋簂d33(1/100mm)，所以，結(jié)構(gòu)厚度滿足設(shè)計(jì)要求。1.4.4 設(shè)計(jì)與驗(yàn)算結(jié)果驗(yàn)算層底拉應(yīng)力根據(jù)多層彈性理論，層間接觸條件為完全連續(xù)體系，雙圓荷載作用下計(jì)算層底最大拉應(yīng)力m。驗(yàn)算瀝青混凝土面層及半剛性材料底基層，底基層的層底拉應(yīng)力時(shí)，以單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn)，單圓半徑的二分之一點(diǎn)，單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn)，并取最大值作為層底拉應(yīng)力。計(jì)算的結(jié)果見(jiàn)表1013表1018。表1013 路面設(shè)計(jì)結(jié)果匯總1(中濕)設(shè) 計(jì) 彎 沉 值（1/100mm）33.0按彎沉指標(biāo)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）25.6滿足第 1 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）25.6滿足第 2 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）25.6滿足第 3 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）25.6滿足第 4 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）25.6表1014 路面驗(yàn)算結(jié)果匯總1(中濕)當(dāng)設(shè)計(jì)層厚度取 26.0cm 時(shí)的指標(biāo)值表面實(shí)際彎沉值為： 32.8 1/100mm d 33.0第 1 層底拉應(yīng)力為：-0.26 MPa r 0.45第 2 層底拉應(yīng)力為：-0.08 MPa r 0.33第 3 層底拉應(yīng)力為： 0.19 MPa r 0.31第 4 層底拉應(yīng)力為： 0.04 MPa r 0.10表1015 路面設(shè)計(jì)結(jié)果匯總2(潮濕)設(shè) 計(jì) 彎 沉 值（1/100mm）33.0按彎沉指標(biāo)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）28.8滿足第 1 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）28.8滿足第 2 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）28.8滿足第 3 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）28.8滿足第 4 層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度（cm）28.8表1016 路面驗(yàn)算結(jié)果匯總2(潮濕)當(dāng)設(shè)計(jì)層厚度取 29 cm 時(shí)的指標(biāo)值表面實(shí)際彎沉值為： 32.8 1/100mm d 33.0第 1 層底拉應(yīng)力為：-0.26 MPa r 0.45第 2 層底拉應(yīng)力為：-0.08 MPa r 0.33第 3 層底拉應(yīng)力為： 0.18 MPa r 0.31第 4 層底拉應(yīng)力為： 0.04 MPa r 0.101.4.5 最小防凍厚度驗(yàn)算:在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中潮、潮濕路段, 需要進(jìn)行防凍厚度驗(yàn)算，規(guī)范規(guī)定采用查表法 道路凍深的確定與材料熱物性、橫斷面類型、路基潮濕類型和凍結(jié)指數(shù)有關(guān)，可按下式計(jì)算：dsqrt（） （1010） 式中：d路表面至道路凍結(jié)線的深度（cm）； 路面結(jié)構(gòu)層的材料熱物性系數(shù)； 路基橫斷面（填、挖）系數(shù)； 路基潮濕類型系數(shù)； 近十年凍結(jié)指數(shù)平均值，即冬季負(fù)溫度的累積值（度日），其值應(yīng)根據(jù)氣象部門的觀測(cè)資料計(jì)算確定。 抗凍設(shè)計(jì)的基本參數(shù)如下表：表1017 抗凍設(shè)計(jì)基本參數(shù)（中濕）地區(qū)類型東北凍結(jié)指數(shù)平均值1800材料熱物性系數(shù) a2.2路基潮濕類型中濕 接上表路基橫斷面系數(shù) b2.0土質(zhì)類型粘性土路基潮濕型系數(shù) c1.08基層類型穩(wěn)定土類路面結(jié)構(gòu)厚度74最小防凍厚度55表101