新建瀝青路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)舊路改建路面設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書題 目 新建瀝青路面（水泥混凝土路面）設(shè)計(jì) 舊路改建路面設(shè)計(jì) 系 (部) 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程系 班 級(jí) 土木093橋一 學(xué)生姓名 羅緒昌 學(xué) 號(hào) 090711235 6 月 4 日至 6 月 9 日 共 1 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2012 年 6月 10日 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1、路基干濕類型及路基回彈模量的確定；2、瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；3、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；4、舊路改建路面結(jié)構(gòu)方案的確定及加鋪層厚度的計(jì)算。 設(shè)計(jì)原始資料： 新建瀝青路面（1），基本設(shè)計(jì)資料某公路設(shè)計(jì)為高速公路，設(shè)計(jì)年限為1

2、5年，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)車速為120KM/H，車輛荷載按公路I級(jí)荷載。（2），氣象，地質(zhì)資料公路地屬高原，西南潮暖區(qū)4區(qū)，路段地質(zhì)組為泥質(zhì)砂巖，夾石英砂巖，上覆亞粘土。路床頂面距地下水位2.0m。（3），交通資料交通調(diào)查資料為2002年（見下表），設(shè)計(jì)年限的起算年為2005年，交通量年平均增長(zhǎng)率為7%，2005年后的交通量增長(zhǎng)率為13%。 車型與交通量表序號(hào)汽車車型前軸重KN后軸重KN后軸數(shù)后軸組數(shù)后軸距 m作用次數(shù)次日1江淮AL66001726.51雙10502會(huì)客JT691231.265.61雙1803躍進(jìn)牌NJ13120.238.21雙7004東風(fēng)牌EQ14023.769.21雙5

3、005黃河牌JN-15049101.61雙5006日野KB22250.21041 雙1207太脫拉13851802雙32802、新建水泥混凝土路面設(shè)計(jì)資料公路自然區(qū)劃II4 區(qū)擬新建一條二級(jí)公路，路基為粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9m。路床頂面距地表長(zhǎng)期積水位2.3m。經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計(jì)車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為1800。交通量年增長(zhǎng)率為10%，試設(shè)計(jì)該路面。3、 舊路改建資料廣東省某二級(jí)公路，交通調(diào)查資料調(diào)查年為2003年，數(shù)值見表1所示，設(shè)計(jì)年限的起算年為2006年，交通量年增長(zhǎng)率為10%，該路段路基屬于干燥類型，在不利季節(jié)（干季）用標(biāo)準(zhǔn)軸測(cè)得的路段40個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值如表2，

4、測(cè)定時(shí)路表溫度與前5H平均氣溫之和為85C，原路面結(jié)構(gòu)如圖1所示, 原有路面厚度為 36 cm 石灰土底層，15cm水泥穩(wěn)定砂礫基層，6cm 瀝青混凝土。土基回彈模量為40MPa。表1車型黃河JN150交通SH141太脫拉138東風(fēng)SP9135輛/d5201200360220實(shí)測(cè)彎沉值（單位：0.01 mm） 表258 110 60 54 38 97 81 37 75 56 45 83 50 39 36 59 41 82 45 47 44 46 49 69 89 78 53 73 60 79 46 57 89 45 67 46 56 78 89 90三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1計(jì)算說明書部

5、分：1.1 路基干濕類型及路基回彈模量的確定；當(dāng)進(jìn)行新路設(shè)計(jì)時(shí)，土基的回彈模量：此時(shí)路基尚未建成，土基的回彈模量，要通過預(yù)估某路段路基修筑后，可能出現(xiàn)的路基土的平均稠度，辯證地確定土基的回彈模量值。實(shí)際中是適用查表法。 由路床表面至地下水位的高度H、地區(qū)所在的自然區(qū)劃及土質(zhì)查瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，確定土基的干濕類型。由土基的干濕類型，查設(shè)計(jì)規(guī)范得路基土的平均稠度C。由路基土的平均稠度，查設(shè)計(jì)規(guī)范得土基回彈模量E0。如果是高等公路，由瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范說明，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，土基回彈模量E0提高15%-30%。根據(jù)公路所處地區(qū)及路基填土土質(zhì)、路基填土高度情況，確定路基干濕類型及回彈模量。1.2、瀝青

6、路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；根據(jù)所給交通量和交通組成，計(jì)算累計(jì)軸載作用次數(shù)，結(jié)合公路等級(jí)，確定路面等級(jí)，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值；根據(jù)當(dāng)?shù)刂凡牧锨闆r及自然氣候特點(diǎn)，擬定路面結(jié)構(gòu)方案，確定路面材料的設(shè)計(jì)參數(shù)；根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度。需要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算拉應(yīng)力是否滿足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿足要求，采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整后再重新計(jì)算。上述計(jì)算應(yīng)采用彈性多層體系理論編制的程序進(jìn)行。對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級(jí)和次高級(jí)路面，應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否滿足要求。根據(jù)公路等級(jí)情況，需要時(shí)還應(yīng)確定路肩的路面結(jié)構(gòu)。1.3、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；根據(jù)所給交通量和交通組成，計(jì)算累計(jì)軸載作用次數(shù)； 初步擬

7、定路面結(jié)構(gòu)：初選路面結(jié)構(gòu)層次、類型和材料組成，擬定各層的厚度、面板和接縫構(gòu)造；確定材料參數(shù)，包括混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和回彈模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當(dāng)量回彈模量；計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力；計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力；檢驗(yàn)初擬路面結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如不滿足要求，則采取相應(yīng)的調(diào)整措施，重新擬定路面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.4、舊路改建路面結(jié)構(gòu)方案的確定及加鋪層厚度的計(jì)算。舊路改建以瀝青路面的改建為主，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：舊路的代表彎沉值的計(jì)算，根據(jù)所給的舊路彎沉調(diào)查資料，計(jì)算確定舊路面的代表彎沉值；舊路面當(dāng)量回彈模量的計(jì)算；擬定改建路面的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)層厚度的計(jì)算 1.5、要求應(yīng)附厚度計(jì)算，拉

8、應(yīng)力驗(yàn)算的微機(jī)計(jì)算結(jié)果。2圖紙部分：繪制路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)施工圖一張。四、進(jìn)程安排序號(hào)項(xiàng) 目時(shí)間(天)（一）新建瀝青路面設(shè)計(jì)1（二）新建水泥混凝土路面設(shè)計(jì)2（三）舊路改建路面設(shè)計(jì)1（四）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書0.5（五）施工圖繪制及裝訂成冊(cè)0.5五、主要參考資料：參考教材：道路建筑材料第三版 嚴(yán)家伋編著公路工程，人民交通出版社，張正林主編。道路工程，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，于書翰主編。參考資料：1、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）2、公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D40-2002）3、瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD50-2004）4、公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范（JTJ034-2000）5、公路

9、瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40-2004）6、公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范 （JTG F30-2003）第1章 新建瀝青路面設(shè)計(jì)1.1 確定路面等級(jí)和面層類型1.1.1 以設(shè)計(jì)彎沉為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算軸載換算軸載換算采用如下公式： 汽車型號(hào)PiC1C2ni 江淮AL6600 前軸 1716.41050_后軸26.51110503.3會(huì)客JT6912 前軸31.216.41807.3后軸65.61118028.8躍進(jìn)牌NJ131 前軸20.216.4700_后軸38.21170010.6東風(fēng)牌EQ140 前軸23.716.4500_后軸69.211500100.8黃河牌JN-15

10、0 前軸4916.4500143.7后軸101.611500535.7日野KB222 前軸50.216.412038.3后軸10411120142.3太脫拉138 前軸5116.428095.8后軸802.21280233.4當(dāng)量軸載累計(jì)1340根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一級(jí)公路的瀝青路面設(shè)計(jì)年限為15年，車道系數(shù)取0.5。交通調(diào)查資料為2002年，設(shè)計(jì)年限的起算年為2005年，交通量年平均增長(zhǎng)率為7%，2005年后的交通量增長(zhǎng)率為13% 2005年的交通量為：N1=1641.6次= =10897874.1次10897874.1>4000故屬于高級(jí)路面，該值可以用來計(jì)算路面的設(shè)計(jì)彎沉及瀝青層底拉應(yīng)力

11、。1.1.2 半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算1. 軸載換算軸載換算采用如下公式：汽車型號(hào)Pini江淮AL6600 前軸 17118.51050_后軸26.5111050_會(huì)客JT6912 前軸 31.2118.5180_后軸65.6111806.17躍進(jìn)牌NJ131 前軸 20.2118.5700_后軸38.211700_東風(fēng)牌EQ140 前軸 23.7118.5500_后軸69.21150026.29黃河牌JN150 前軸 49118.5500_后軸101.611500567.7日野KB222 前軸 50.2118.51208.95后軸10411120164.23太脫拉138 前軸 51118.5

12、28023.71后軸8031280140.93當(dāng)量軸載累計(jì)937.98累積當(dāng)量軸次。a. 2005年的交通量為N1=1149.1設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累積當(dāng)量軸次為：= =7628379.1次故該值可用來計(jì)算半剛性基層層底的拉應(yīng)力驗(yàn)算。1.1.3 路面的設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算通過上述已知條件從而得到Ac=1.0,As=1.0,Ab=1.0;1.2 土基回彈模量的確定按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段(在一般情況下路段長(zhǎng)度不應(yīng)小于500米)確定各路段土基彈性模量。1.2.1 路基干濕類型的確定公路地屬高原，西南潮暖區(qū)4區(qū)，路段地質(zhì)組為泥質(zhì)砂巖，夾石英砂巖，上覆亞粘土。路床頂面距地下水位2.0m查

13、道路工程表2-2-3路基臨界高度參考值表得：粘性土路基的臨界高度為: 查道路工程表2-2-2路基路基干濕類型表得所以路基干濕類型為干燥。1.2.2 路床表面以下80cm深度內(nèi)平均稠度查道路工程表2-2-1土基干濕狀態(tài)的稠度建議值表得：該路段的分界稠度為： 1.2.3 土基回彈模量的確定道路工程表2-2-5得土基的回彈模量為由瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范說明，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，土基回彈模量提高15%-30%。1.3 路面結(jié)構(gòu)的組合與厚度方案（方案一）路面結(jié)構(gòu)方案初定及初定方案各層拉應(yīng)力計(jì)算路面結(jié)構(gòu)見表表路面結(jié)構(gòu)細(xì)粒式瀝青砼中粒式瀝青砼粗粒式瀝青砼石灰粉煤灰碎石石灰土劈裂強(qiáng)度1.41.00.80.60.25

14、路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力是指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)容許的最大拉應(yīng)力。式中：容許拉應(yīng)力（Mpa）； 瀝青混凝土或半剛性材料在規(guī)定溫度或齡期的劈裂強(qiáng)度（MPa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)對(duì)于瀝青混凝土面層： 對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類： 對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類： 已知 A=1.0 Ne=11778148.3細(xì)粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算： =中粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：=粗粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：=石灰粉煤灰碎石層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：已知 A=1.0 Ne=10897874.1/=石灰土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：=1.3.2 新建瀝青路面方案的電算過程附圖1.

15、3.2.1 交通量年增長(zhǎng)率分段數(shù)據(jù) 132.2 瀝青路面車輛與交通量參數(shù)132.3瀝青路面材料參數(shù)132.4瀝青路面設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算程序 軸載換算及設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算 序號(hào) 車 型 名 稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 江淮AL6600 17 26.5 1 雙輪組 1286.3 2 會(huì)客JT6912 31.2 65.6 1 雙輪組 220.5 3 躍進(jìn)NJ131 20.2 38.2 1 雙輪組 857.5 4 東風(fēng)EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 612.5 5 黃河JN150 49 101.6 1 雙輪組 612.5

16、 6 日野KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 147 7 太脫拉138 51.4 80 2 雙輪組 <3 343 設(shè)計(jì)年限 15 車道系數(shù) .45 交通量平均年增長(zhǎng)率 13 當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) : 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1664 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 1.104658E+07 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) : 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1194 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 7926451 公路等級(jí) 高速公路 公路等級(jí)系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 23.4 (0.0

17、1mm) 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強(qiáng)度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.4 .44 2 中粒式瀝青混凝土 1 .31 3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .23 4 石灰粉煤灰碎石 .6 .3 5 石灰土 .25 .1 132.5瀝青路面設(shè)計(jì)程序132.6瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 23.1 (0.01mm) 路面設(shè)計(jì)層層位 : 5 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 15 (cm) 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗

18、壓模量(MPa) 容許應(yīng)力(MPa) (20) (15) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 2000 .8 2 中粒式瀝青混凝土 6 1200 1600 .7 3 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1200 .6 4 石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500 .14 5 石灰土 ? 550 550 .08 6 土基 50.6 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 23.1 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 23.9 (0.01mm) H( 5 )= 25 cm LS= 22.1 (0.01mm) H( 5 )= 22.2 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 :

19、H( 5 )= 22.2 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 22.2 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 22.2 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 22.2 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 22.2 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 5 )= 22.2 cm(僅考慮彎沉) H( 5 )= 22.2 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗(yàn)算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 40 cm 驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .132.7竣工驗(yàn)算設(shè)計(jì)程序132.8瀝青路面

20、結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計(jì)算信息 (20) (15) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 2000 計(jì)算應(yīng)力 2 中粒式瀝青混凝土 6 1200 1600 計(jì)算應(yīng)力 3 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1200 計(jì)算應(yīng)力 4 石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500 計(jì)算應(yīng)力 5 石灰土 22.2 550 550 計(jì)算應(yīng)力 6 土基 50.6 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 :第 1 層路

21、面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 23.1 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 25.5 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 29.6 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 35.9 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 104 (0.01mm)土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 234.6 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 184.1 (0.01mm)(根據(jù)“測(cè)試規(guī)程”第56頁公式) 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-.211 (MPa

22、) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.042 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-.027 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .121 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= .069 (MPa)新建瀝青路面結(jié)構(gòu)附圖石灰土 22.2石灰粉煤灰碎石22cm粗粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土6cm細(xì)粒式瀝青混凝土4cm 圖1.3.2-1 路面結(jié)構(gòu) 1.4 路面結(jié)構(gòu)的組合與厚度方案（方案二）路面結(jié)構(gòu)方案初定及初定方案各層拉應(yīng)力計(jì)算路面結(jié)構(gòu)見表1.3.1-1 表路面結(jié)構(gòu)細(xì)粒式瀝青砼中粒式瀝青砼粗粒式瀝青砼石灰粉煤灰砂礫土石灰碎石土劈裂強(qiáng)度1.4

23、1.00.80.50.25路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力是指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)容許的最大拉應(yīng)力。式中：容許拉應(yīng)力（Mpa）； 瀝青混凝土或半剛性材料在規(guī)定溫度或齡期的劈裂強(qiáng)度（MPa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對(duì)于瀝青混凝土面層： 對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類： 對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類： 細(xì)粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：中粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：粗粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計(jì)算：石灰粉煤灰砂礫土底容許拉應(yīng)力計(jì)算： 石灰碎石土底容許拉應(yīng)力計(jì)算：1.4.2 新建瀝青路面方案的電算過程附圖1.4.2.1 交通量年增長(zhǎng)率分段數(shù)據(jù)1.4.2.2 瀝青路面車輛與交通量

24、參數(shù)瀝青路面材料參數(shù)瀝青路面設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算程序軸載換算及設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算序號(hào) 車 型 名 稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 江淮AL6600 17 26.5 1 雙輪組 1196.3 2 會(huì)客JT6912 31.2 65.6 1 雙輪組 235.9 3 躍進(jìn)NJ131 20.2 38.2 1 雙輪組 797.5 4 東風(fēng)EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 655.4 5 黃河JN150 49 101.6 1 雙輪組 569.64 6 日野KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 157.3 7 太脫拉138 51

25、.4 80 2 雙輪組 <3 319 設(shè)計(jì)年限 15 車道系數(shù) .5 交通量平均年增長(zhǎng)率 13 當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1603 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 1.182403E+07 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1147 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 8460487 公路等級(jí) 高速公路公路等級(jí)系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 23.1 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強(qiáng)度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式

26、瀝青混凝土 1.4 .43 2 中粒式瀝青混凝土 1 .31 3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .22 4 石灰粉煤灰砂礫土 .5 .19 5 石灰碎石土 .25 .1 瀝青路面設(shè)計(jì)程序?yàn)r青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 23.1 (0.01mm) 路面設(shè)計(jì)層層位 : 5 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 15 (cm) 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應(yīng)力(MPa) (20) (15) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 2000 .8

27、 2 中粒式瀝青混凝土 6 1200 1600 .7 3 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1200 .6 4 石灰粉煤灰砂礫土 23 1500 1500 .14 5 石灰碎石土 ? 550 550 .08 6 土基 50.6 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 23.1 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 23.3 (0.01mm) H( 5 )= 25 cm LS= 21.6 (0.01mm) H( 5 )= 20.6 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 5 )= 20.6 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 20.6 cm(第

28、 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 20.6 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 20.6 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 5 )= 20.6 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 5 )= 20.6 cm(僅考慮彎沉) H( 5 )= 20.6 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗(yàn)算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 40 cm 驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .竣工驗(yàn)算設(shè)計(jì)程序?yàn)r青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整 竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : B

29、ZZ-100 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計(jì)算信息 (20) (15) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 2000 計(jì)算應(yīng)力 2 中粒式瀝青混凝土 6 1200 1600 計(jì)算應(yīng)力 3 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1200 計(jì)算應(yīng)力 4 石灰粉煤灰砂礫土 23 1500 1500 計(jì)算應(yīng)力 5 石灰碎石土 20.6 550 550 計(jì)算應(yīng)力 6 土基 50.6 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 23.1 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 25.5

30、(0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 29.7 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 36 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 112.5 (0.01mm) 土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 234.6 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 184.1 (0.01mm)(根據(jù)“測(cè)試規(guī)程”第56頁公式) 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-.211 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.042 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-.

31、027 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .123 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= .069 (MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土4cm1.4.4 路面結(jié)構(gòu)附石灰碎石土20.6石灰粉煤灰砂礫土23cm粗粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土6cm 第2章 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)2.1.2 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)累積當(dāng)量軸次的計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土路面臨界荷位處所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)可按下式計(jì)算： 經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計(jì)車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為1800。交通量年增長(zhǎng)率為10% 所以可以判斷交通等級(jí)為特重 設(shè)計(jì)使用年限為三十年交通等級(jí)初期車道標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 設(shè)計(jì)

32、使用年限特重 >150030重 200150030中等 520020輕 <=520 查表得臨界荷位的車輛車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.36 表2.1.2-2 車輪輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路0.170.22二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路行車道寬>7m0.340.39行車道寬7m0.540.62 >20000000次2.2 初擬路面結(jié)構(gòu)斷面（方案一）根據(jù)路基土質(zhì)和水溫狀況，路面材料的性質(zhì)與供應(yīng)情況以及交通的繁重程度初擬路面結(jié)構(gòu)為： 面層 水泥混凝土 250mm基層 級(jí)配碎礫石 160mm E1=350墊層 石灰粉煤灰土 200mm E2=700混凝土板的平面尺寸

33、為寬4.5m，長(zhǎng)5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2.2.1 確定基層頂面的當(dāng)量回彈模量 式中： 基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa); 路床頂面的回彈模量(MPa); 基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa); 基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa) ; 基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)算; 基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m); 基層和底基層或墊層的厚度(m);a,b與有關(guān)的回歸系數(shù)計(jì)算。滿足要求2.2.2 荷載疲勞應(yīng)力的計(jì)算地基的計(jì)算回彈模量式中 n-地基回彈模量修正系數(shù)，計(jì)算荷載應(yīng)力時(shí)，h-混凝土板厚（cm)Et-地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量Etc-地基（基層頂面）

34、當(dāng)量回彈模量計(jì)算可得n=10.22Etc=10.22Et=1514.5普通混凝土面層相對(duì)剛度半徑為r考慮行車荷載重復(fù)作用疲勞損耗的荷載應(yīng)力，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力由下式計(jì)算： 式中：標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳荷能力的荷載應(yīng)力（Mpa）； 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？v縫為設(shè)拉桿的平縫或縮縫時(shí)，可取為0.87-0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時(shí)，為1.0； 考慮設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)荷載應(yīng)力的累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)； 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)（次）； 考慮超載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)。按交通等級(jí)由表取

35、用。表2.4.1 綜合影響系數(shù)交通等級(jí)特重重中等輕1.451.351.201.05因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kr=0.87?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) 。根據(jù)公路等級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)kc=1.45（見表）荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為：2.2.3 溫度疲勞應(yīng)力的計(jì)算 區(qū)最大溫度梯度見表2.5.1 表2.5.1-1 最大溫度梯度計(jì)算值公路自然區(qū)劃，0.830.880.900.950.860.920.930.98取已知板長(zhǎng)為5m 由圖可查到普通混凝土板厚，Bx=0.504.423圖2.5.1-1 溫度應(yīng)力系數(shù)Bx圖混凝土路面板內(nèi)的溫

36、度梯度歷經(jīng)著周期性的日變化和年變化，溫度引起的板內(nèi)應(yīng)力也相應(yīng)的變化，對(duì)板產(chǎn)生疲勞損耗。所以，溫度疲勞應(yīng)力的計(jì)算公式為： 式中：最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度應(yīng)力（Mpa） 混凝土的線膨脹系數(shù),通常可取為混凝土彎拉彈性模量（Mpa）；h混凝土板的厚度（cm）；所在地的混凝土面板的最大溫度梯度?？紤]溫度沿板厚的非線性分布的溫度應(yīng)力系數(shù)。最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)表2.5.1-2 回歸系數(shù)a、b、c系數(shù)公路自然區(qū)劃a0.8280.8550.8410.8710.8730.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.323

37、1.2871.3821.270計(jì)算的溫度疲勞應(yīng)力為：表2.6-1 可靠度系數(shù)變異等級(jí)目標(biāo)可靠度（%）95908580低1.201.331.091.161.041.08-中1.331.161.231.081.131.041.07高-1.231.331.131.181.071.112.2.4 應(yīng)力驗(yàn)算通過查表得一級(jí)公路的安全等級(jí)為二級(jí)，相對(duì)于二級(jí)的安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為“中”目標(biāo)的可靠度為90%，再查表目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，可得可靠度系數(shù)為因而，所選普通混凝土面層厚度(0.25m)可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。2.3初擬路面結(jié)構(gòu)斷面（方案二）根據(jù)路基土質(zhì)和水溫狀況，路

38、面材料的性質(zhì)與供應(yīng)情況以及交通的繁重程度初擬路面結(jié)構(gòu)為： 面層 水泥混凝土 240mm 基層 水泥穩(wěn)定碎石 180mm 墊層 石灰土 200mm 混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長(zhǎng)5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。確定基層頂面的當(dāng)量回彈模量 滿足要求。荷載疲勞應(yīng)力的計(jì)算地基的計(jì)算回彈模量式中 n-地基回彈模量修正系數(shù)，計(jì)算荷載應(yīng)力時(shí)，h-混凝土板厚（cm)Et-地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量Etc-地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量計(jì)算可得n=8.35Etc=8.35Et=1530普通混凝土面層相對(duì)剛度半徑為r考慮行車荷載重復(fù)作用疲勞損耗的荷載應(yīng)力，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力由下式計(jì)算： 式中：標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳荷能力的荷載應(yīng)力（Mpa）； 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？v縫為設(shè)拉桿的平縫或縮縫時(shí)，可取為0.87-0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時(shí)，為1.0； 考慮設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)荷載應(yīng)力的累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)； 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)（次）； 考慮超載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)。按交通等級(jí)由表取用。表2.4.1 綜合影響系數(shù)交通等級(jí)特重重中等輕1.451.351.20