[精品](全過程精細(xì)講解)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

1、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算表7.1交通量組成表車型總重(KN)載重(KN)前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)后輪輪組數(shù)前輪輪組數(shù)軸距(cm)交通量黃河JN150150.682.649101.6l雙單760解放CA10B80.254019.4060.851雙單1710東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙單760太脫拉138211.4120.0051.402 X 802雙單132190標(biāo)準(zhǔn)軸載010013807.1軸載分析路面設(shè)計以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載a.以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次。 （1 ）軸載換算p 4.35軸載換算采用如下的計算公式：

2、N CGM丄（7.1）P式中： N 標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，次/日ni被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日P標(biāo)準(zhǔn)軸載，KNPi 被換算車輛的各級軸載，KNK被換算車輛的類型數(shù)G 軸載系數(shù)，&1 j2（m 1），m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸間距離小于3m時，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 o軸載換算結(jié)果如表所示:表7.2 軸載換算結(jié)果表車型PicC2/ Pi、4.35C1C2 ni Gp )黃河JN150前軸4916.4760218.447后軸101.611760814.331解放CA10B后軸60.851117101

3、97.029東風(fēng)EQ140后軸69.21176012.930太脫拉138前軸51.416.419067.239后軸802.21190158.350標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.000/ Pi、4.351848.327注：軸載小于25KN的軸載作用不計。（2）累計當(dāng)量軸數(shù)計算根據(jù)設(shè)計規(guī)，一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為15年，四車道的車道系數(shù)n取0.40，丫 =4.2 %，累計當(dāng)量軸次：N （1 亍 1365 汕（1°.。42）151365 1848327 0.405484490次 （7.2）0.042驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計當(dāng)量軸次b.軸載換算驗算半剛性基底層底拉應(yīng)力公式為,k,p 8NG

4、 C2 ni （譬）i 1P（7.3）式中：11c1為軸數(shù)系數(shù)，c11 2（m 1）C2為輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1，四輪組為0.09 計算結(jié)果如下表所示：表7.3車型Pic1C2''/ pi、8 G c2 m （一）黃河JN150后軸101.611760862.906解放CA10B后軸60.8511171032.143東風(fēng)EQ140后軸69.2117600.424太脫拉138前軸51.411.851901.712后軸802.2119070.129標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.000GC2 口（晉）81347.313注：軸載小于50KN的軸載作用不計Ne ° A

5、1 漪 N15（10.042%）1365 1347.313 0.403397345 次0.042%7.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上面的計算得到設(shè)計年限一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為700萬次左右，根據(jù)規(guī)推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（ 15cm ）、基層采用石灰粉 煤灰碎石（厚度待定）、底基層采用石灰土（ 30cm ）。規(guī)規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成， 查規(guī)，采用三層瀝青面層， 表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（厚 4cm），中間層采用中粒式密級配瀝青 混凝土（厚5cm ），下面層米用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚 6cm）。7.3各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查有關(guān)資料的表格得各層材料

6、抗壓模量(20 C)與劈裂強(qiáng)度表7.4路面材料技術(shù)指標(biāo)材料名稱20 C抗壓模量(MPa)15 C彎拉模量(Mpa )15 C彎拉強(qiáng)度(Mpa )Ep細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4中粒瀝青混凝土120016001.0粗粒瀝青混凝土90012000.8細(xì)粒式瀝青 瑪蹄脂碎石150018001.4中粒式瀝青 瑪蹄脂碎石130017001粗粒式瀝青 瑪蹄脂碎石100013000.8水泥穩(wěn)定碎石160016000.5石灰粉煤灰碎石150015000.6一灰土6006000.3石灰土5505500.25表7.5瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度瀝青混合料類型最大粒徑(mm)公稱最大粒(mm)符號壓實

7、最小厚(mm)適宜厚度(mm)密集配瀝 青混合料細(xì)粒式13.29.5AC-102025 - 40:中粒式1916AC-163540 -60P粗粒式31.526.5AC-257070 - 120瀝青瑪蹄 脂碎石混 合料細(xì)粒式13.29.5SMA-102525 - 50中粒式1916SMA-164040 - 70粗粒式31.526.5SMA-258080 - 1207.4 土基回彈模量的確定該路段處于川4區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為 1.05，查相關(guān)表的土基回彈模量為51.5MPa 。7.5設(shè)計指標(biāo)的確定對于一級公路，規(guī)要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)， 并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng) 力的驗算。a.設(shè)計彎沉值(一級公

8、路)：該公路為一級公路，路面等級系數(shù)Ac=1.0，面層是瀝青混凝土路面 As取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù)Ab=1.0。設(shè)計彎沉值為：Ld 960Ne0.2AcAsAb960 5484490 0.2 1.0 1.0 1.026.5(0.01mm)(7.4)b.各層材料的容許層底拉應(yīng)力spR懇(7.5)(1 )細(xì)粒式密級配瀝青混凝土0.220.09AaNeAcKs(7.6)0 220.09 1.0 5484490 .2.7341.0(7.7)KSP 益""Pa(2)中粒式密級配瀝青混凝土Ks0.09代”；22廠0.09 1.0 54844900

9、.221.02.734SPKs10.36MPa2.734(3)粗粒式密級配瀝青混凝土0.09 AaN；22 Ks0 220.09 1.1 5484490.3.011.0SP0.8R応麗O.26(4 )細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09AaNe0.22AKs0.09 1.0 54844900.221.02.734spk7丄=0.5MPa2.734中粒式瀝青瑪蹄脂碎石Ks0.220.09 AaNe廠0 220.09 1.0 5484490 .1.02.734SPKs-0.36MPa2.734粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石Ks0.09AN；22廠0.09 1.1 54844900.223.011.0spKs0.83

10、.010.26MPa(7)水泥碎石Ks0.35Ne0.11Ac0.35 54844900.111.93(7.8)SP0.51.930.27MPa石灰粉煤灰碎石O.45Ne0.11KSAc0.45 54844900'112.48(7.9)sp 0.672780.32MPa(10 )石灰土Ks0.45Ne0.11AT-0.45 54844900'112.48sp 0.2572780.1MPa(11)二灰土KsO.45Ne0.11AT-0.45 548449O0.112.48sp 0.3r 2.480.12MPa7.6設(shè)計資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚?公路等級一級公路公路等級系數(shù)1面

11、層類型系數(shù) 1基層類型系數(shù)1路面設(shè)計彎沉值：26.5 (0.01mm)表7.6 方案A材料名稱H（CM）劈裂強(qiáng)度(MPA)容許拉應(yīng)力(MPA)細(xì)粒式瀝青混凝土41.40.51中粒式瀝青混凝土51.00.36粗粒式瀝青混凝土60.80.26石灰粉煤灰碎石？0.60.32石灰土300.250.1十基按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度：LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 15 cmLS= 29.4 (0.01mm)H( 4 )= 20 cmLS= 25.9 (0.01mm)H( 4 )= 19.1 cm( 僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度：H( 4 )= 19.1 cm(第1層底面拉應(yīng)力

12、驗算滿足要求)H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm( 路面設(shè)計層厚度 :H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm( 驗算路面防凍厚度 :第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 )僅考慮彎沉 ) 同時考慮彎沉和拉應(yīng)力 )路面最小防凍厚度 60 cm驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下 :細(xì)粒

13、式瀝青混凝土4 cm中粒式瀝青混凝土5 cm粗粒式瀝青混凝土6 cm石灰粉煤灰碎石20 cm石灰土30 cm土基表 7.7 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算材料名稱20 C抗壓模量(MPa)15 C彎拉模量(Mpa )15 C彎拉強(qiáng) 度(Mpa )計算信息細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4計算應(yīng)力中粒瀝青混凝土120016001.0計算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計算應(yīng)力石灰土5505500.25計算應(yīng)力十基36計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值LS= 25.9 (0.01mm)LS= 28.7 (0.01mm)LS= 32.5

14、(0.01mm)LS= 37.2 (0.01mm)LS= 89.6 (0.01mm)第1層路面頂面竣工驗收彎沉值 第2層路面頂面竣工驗收彎沉值 第3層路面頂面竣工驗收彎沉值 第4層路面頂面竣工驗收彎沉值 第5層路面頂面竣工驗收彎沉值土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm)LS= 258.8 (0.01mm)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力：0( 1 )=-0.224 (MPa) o( 2 )=-0.069 (MPa)0 3 )=-0.042 (MPa)0 4 )= 0.123 (MPa)0 5 )= 0.076 (MPa)第1層底面最大拉應(yīng)力 第2層底面最大拉應(yīng)力 第3層

15、底面最大拉應(yīng)力 第4層底面最大拉應(yīng)力 第5層底面最大拉應(yīng)力萬案B :表7.8材料名稱H (CM )劈裂強(qiáng)度(MPA)容許拉應(yīng)力(MPA)細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石31.40.51中粒式瀝青瑪蹄脂碎石41.00.36粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石60.80.26水泥穩(wěn)定碎石?0.50.27一灰土300.30.12十基按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 15 cmLS= 29.4 (0.01mm)H( 4 )= 20 cmLS= 25.8 (0.01mm)H( 4 )= 19 cm( 僅考慮彎沉 ) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 :H( 4 )= 19 cm(H( 4 )=

16、19 cm(H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm( 路面設(shè)計層厚度 :第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 ) 第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求 )H( 4 )= 19 cm( 僅考慮彎沉 )H( 4 )= 19 cm( 同時考慮彎沉和拉應(yīng)力 ) 驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 60 cm驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石

17、3 cm中粒式瀝青瑪蹄脂碎石 4 cm粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石 6 cm水泥穩(wěn)定碎石 20 cm石灰粉煤灰土 30 cm土基竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值表7.9材料名稱20 C抗壓模量(MPa)15 C彎拉模量(Mpa )15 C彎拉強(qiáng) 度(Mpa )計算信息細(xì)粒式瀝青 瑪蹄脂碎石150018001.4計算應(yīng)力中粒式瀝青 瑪蹄脂碎石130017001計算應(yīng)力粗粒式瀝青 瑪蹄脂碎石100013000.8計算應(yīng)力水泥穩(wěn)定碎石160016000.5計算應(yīng)力一灰土6006000.3LS= 25.8 (0.01mm)LS= 27.9 (0.01mm)LS= 31 (0.01mm)LS= 35.5 (0.01mm)LS= 85.7 (0.01mm)第1層路面頂面竣工驗收彎沉值 第2層路面頂面竣工驗收彎沉值 第3層路面頂面竣工驗收彎沉值 第4層路面頂面竣工驗收彎沉值 第5層路面頂面竣