路面結(jié)構(gòu)設計及計算

1、路面結(jié)構(gòu)設計及計算表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EQ14092.9050.0023.7069.201雙單760太脫拉138211.4120.0051.402 X 802雙單132190標準軸載010013807.1軸載分析路面設計以雙軸組單軸載100KN作為標準軸載a.以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次。(1)軸載換算 p 4.35軸載換算采用如下的計算公式：N

2、CCNi(7.1)P式中：N 標準軸載當量軸次，次/日ni被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日P標準軸載，KNPi被換算車輛的各級軸載，KN K 被換算車輛的類型數(shù)C1 軸載系數(shù)，&1 1.2(m °，m是軸數(shù)。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于3m時，應考慮 軸數(shù)系數(shù)。° :輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38(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 4.35 g nq)黃河JN150前軸4916.4760218.447后軸101.611760814.331解放CA10B后軸60.851117

3、10197.東風EQ140后軸69.21176012.930太脫拉138前軸51.416.419067.239后軸802.21190158.350標準軸載380380.000/ Pi 4.g m (萬).351848.327注：軸載小于25KN的軸載作用不計。(2)累計當量軸數(shù)計算根據(jù)設計規(guī)，一級公路瀝青路面的設計年限為15年，四車道的車道系數(shù)n取0.40，丫 =4.2 %，累計當量軸次:n (11365 N i(10.042 )151365 1848.327 0.400.042驗算半剛性基層層底拉應力的累計當量軸次b.軸載換算驗算半剛性基底層底拉應力公式為k8PiC1C2 n?'-)

4、式中：c1為軸數(shù)系數(shù)，c11 2(m05484490 .次(7.2)(7.3)i 1PC2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PiC1C2G O ni (書)8黃河JN150后軸101.611760862.906解放CA10B后軸60.8511171032.143東風EQ140后軸69.2117600.424太脫拉138前軸51.411.851901.712后軸802.2119070.129標準軸載380380.000GC2 ni 自 81347.313注：軸載小于50KN的軸載作用不計t'11365 N ,N e151 0.042

5、%1 365 1347.313 0.403397845 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計年限一個行車道上的累計標準軸次約為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， 外表層采用細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度查有關資料的表格得各層材料抗壓模量20C與劈裂強度表7.4路面材料技術(shù)指標材料名稱

6、20 C抗壓模量MPa15 C彎拉模量Mpa15 C彎拉強度MpaEp細粒瀝青混凝土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瀝青混合料類型最大粒徑(mm)公稱最大粒(mm)符號壓實最小厚(mm)適宜厚度(mm)密集配瀝 青混合料細粒式13.29.5AC-102025 - 40r中粒式1916AC-1635

7、40 -60r粗粒式31.526.5AC-257070 - 120瀝青瑪蹄脂 碎石混合料細粒式13.29.5SMA-102525 - 50中粒式1916SMA-164040 - 70粗粒式31.526.5SMA-258080 - 120表7.5瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度7.4 土基回彈模量確實定該路段處于川4區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.05，查相關表的土基回彈模量為51.5MP &7.5設計指標確實定對于一級公路，規(guī)要求以設計彎沉值作為設計指標，并進行結(jié)構(gòu)層層底拉應力的驗算a.設計彎沉值(一級公路)：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

8、性基層, 底基層總厚度大于20cm基層類型系數(shù)Ab=1.0 。設計彎沉值為:Ld 960Ne0.2AcAsAb960 5484490 0.2 1.0 1.0 1.0b.各層材料的容許層底拉應力26.5(0.01mm) (7.4)spR QKs(7.5)(1)細粒式密級配瀝青混凝土Ks(7.6)2.7340.09A aNe0.22Ac0.09 1.0 5484490 0.221. 0SPKs1.42.7340.5MPa(7.7)(2)中粒式密級配瀝青混凝土0.09AaNe'22 KsA:2.7340.09 1.0 5484490 0.221. 0SP0.36MP aKs 2.734(3)

9、粗粒式密級配瀝青混凝土0.09 AaNA20 220.09 1.1 5484490 .3.01sp 0.8Ks 3.010.26MP a1.0(4)細粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09A aN eKsAC0 220.09 1.0 5484490 .1.02.734_SP 1.4Ks2.734(5)中粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.5MPak 0.09 AN ; 22Ks“0 220.09 1.0 54844902 7341. 0sp R懇12.7340.36MP a(6)粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09AaNe'22 KsAc0.09 " 5484490 0.223.011.0sp 0.8Ks 3

10、.010.26MP a水泥碎石Ks0.35N e011Ac0.35 5484490 0.111.93(7.8),、亠sp0.51.930.27MP a(9)石灰粉煤灰碎石Ks0.45N :110.45 548449O 0.112.48(7.9)sp 0.6r 2.480.32MP a(10)石灰土Ks0.45N :110.45 5484490 0J12.48AT-sp 0.25r 2.480.1MPa(11)二灰土Ks0.45N :11 /0.45 5484490 0.112.48AcSP0.30.12MP a2.487.6設計資料總結(jié)相關資料匯總?cè)缦卤? 公路等級一級公路 公路等級系數(shù)1面層

11、類型系數(shù)1基層類型系數(shù)1材料名稱H (CM劈裂強度MPA容許拉應力MPA細粒式瀝青混凝土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土基路面設計彎沉值：26.5 0.01mm表7.6方案A按設計彎沉值計算設計層厚度LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 15 cm LS= 29.4 (0.01mm)H( 4 )= 20 cm LS= 25.9 (0.01mm)H( 4 )= 19.1 cm( 僅考慮彎沉)收(彳蘆例1師(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(第1層底面拉

12、應力驗算滿足要求第 2層底面拉應力驗算滿足要求第3H 4 = 19.1cm路面設計層厚H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1路面最小防凍厚度60 cm驗算結(jié)果說明，路面總厚度滿足防凍要求 通過對設計層厚度取整以及設計 人員對路面厚度進一步的修改最后得到路面結(jié)構(gòu)設計結(jié)果如下細粒式瀝青混凝土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十基表7.7竣工驗收彎沉值和層底拉應力計算材料名稱20 C抗壓模 量(MPa15 C彎拉模量(Mpa15C彎拉強度(Mpa計算信息細粒瀝青混凝土140020001.4計算應力中粒瀝青混凝土12001

13、6001.0計算應力粗粒瀝青混凝土90012000.8計算應力石灰粉煤灰碎石150015000.6計算應力石灰土5505500.25計算應力十基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 (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 (0.01m

14、m)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應力(T ( 1 )=-0.224(MPa)(T ( 2 )=-0.069 (MPa)(T ( 3 )=-0. (MPa)(T ( 4 )= 0.123第1層底面最大拉應力 第2層底面最大拉應力 第3層底面最大拉應力 第4層底面最大拉應力 第5層底面最大拉應力萬案B:表7.8材料名稱H( CM劈裂強度MPA容許拉應力MPA細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土基按設計彎沉值計算設計層厚度LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 1

15、5 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力驗算設計層厚度：H 4 = 19 cm 第1層底面拉應力驗算滿足要求第2層底面拉應力驗算H 4 = 19 cm滿足要求第3層底面拉應力驗算滿足要求第4層底面H 4 = 19 cm拉應力驗算滿足要求第5層底面拉應力驗算滿足要求H 4 = 19 cmH 4 = 19 cm路面設計層厚度：僅考慮彎沉同時考慮彎沉和拉應力H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(路面最小防凍厚度60 cm驗算結(jié)果說明，路面總厚度滿足防凍要求通過對設計層厚度取整以

16、及設計人員對路面厚度進一步的修改最后得到路面結(jié)構(gòu)設計結(jié)果如下細粒式瀝青瑪蹄脂碎石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2° C抗壓模 量(MPa15C彎拉模量(Mpa15C彎拉強度(Mpa計算信息細粒式瀝青瑪蹄脂碎石150°18°°1.4計算應力中粒式瀝青瑪蹄脂碎石130°170°1計算應力粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石1°°°13°°

17、;°.8計算應力水泥穩(wěn)定碎石16°°16°°°.5計算應力一灰土6°°6°°°.3第1層路面頂面竣工驗收彎沉值 第LS= 25.8 (°.°1mm)2層路面頂面竣工驗收彎沉值 第3 LS= 27.9 (°.°1mm)層路面頂面竣工驗收彎沉值 第4層LS= 31 (O.Smm)路面頂面竣工驗收彎沉值 第5層路LS= 355 (°.°1mm)面頂面竣工驗收彎沉值 土基頂面竣LS= 857 (°.°1mm)工驗收彎沉值 LS= 322.