路面設(shè)計方案

1、.一、瀝青路面設(shè)計方案1路段所在地區(qū)基本資料公路等級：一級公路；ii2區(qū)；設(shè)計車速：80km/h；設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載：bzz-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，屬中濕狀態(tài)；年降雨量850mm；最高氣溫38，最低氣溫-25；多年最大凍深120cm；2土基回彈模量的確定設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘質(zhì)土，查表可得土基回彈模量值為40mpa3交通量資料（1）excel計算：(2)hpds2006軟件計算：一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量nh=1975,屬特重交通等級當(dāng)以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時:路面營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次:220

2、1設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次:1.009389e+07屬重交通等級當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時:路面營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次:1634設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次:7.49e+06屬中等交通等級路面設(shè)計交通等級為特重交通等級4初擬路面結(jié)構(gòu)擬定采用兩種路面結(jié)構(gòu)。按計算法確定方案一、方案二的路面厚度。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：方案一:4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+12cm粗粒式瀝青混凝土+300cm水泥穩(wěn)定碎石基層+？水泥石灰砂礫土層，以水泥石灰砂礫土為設(shè)計層。方案二:

3、4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+15cm密級配瀝青碎石+25cm水泥穩(wěn)定砂礫+20cm級配砂礫。路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定1試驗材料的確定（半剛性基層所用集料與結(jié)合料取自沿線料場，瀝青選用重交通90#石油瀝青，上面層采用sbs改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范jtjf40-2004）相關(guān)規(guī)定。2路面材料抗壓回彈模量的確定.（1）半剛性材料的抗壓回彈模量按照公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（jtj057-94）中規(guī)定的項目頂面法測定半剛性材料的抗壓回彈模量。（2）按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程jtj052-2000）中規(guī)定的方法測定瀝青混合料的抗壓回

4、彈模量，測定20、15的抗壓回彈模量，各種材料的試驗結(jié)果與設(shè)計參數(shù)見下表：半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值抗壓模量（mpa）材料名稱ep方差ep-2ep+2ep代水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土水泥穩(wěn)定砂礫318815912617782250234162410912148475220913086級配碎石級配沙礫400250瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值20抗壓模量（mpa）15抗壓回彈模量（mpa）材料名稱ep方差ep-2epaep方差ep-2ep+2ep代細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級配瀝青碎石19911425978124820110555116158912

5、158681016268021751320171534418760156199218011200140333682549144020273路面材料劈裂強(qiáng)度測定根據(jù)設(shè)計配合比，選取工程用各種原材料，測定規(guī)定溫度和齡期的材料劈裂強(qiáng)度。按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程與公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程中規(guī)定的方法進(jìn)行測定，結(jié)果見下表：路面材料劈裂強(qiáng)度材料名稱細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級配瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)水泥石灰定砂礫砂礫土二灰穩(wěn)定砂礫劈裂強(qiáng)度（mpa）1.21.00.80.60.60.50.40.6路面厚度設(shè)計（hpds軟件計算）（1）方案一路面結(jié)構(gòu)厚度計算公

6、路等級:一級公路新建路面的層數(shù):5.標(biāo)準(zhǔn)軸載:bzz-100路面設(shè)計彎沉值:23.8(0.01mm)路面設(shè)計層層位:5設(shè)計層最小厚度:150(mm)層位1結(jié)構(gòu)層材料名稱細(xì)粒式瀝厚度（mm）20平均抗壓模量（mpa）401991標(biāo)準(zhǔn)差（mpa）20115平均抗壓模量（mpa）2680標(biāo)準(zhǔn)差（mpa）344容許應(yīng)力（mpa）0.42青混凝土2中粒式瀝青混凝土80142510521751870.323粗粒式瀝青混凝土4水泥穩(wěn)定碎石5水泥石灰120978551320600.26300318878231887820.25？159125015912500.14砂礫土6新建路基40按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度

7、:ld=23.8(0.01mm)h(5)=150mmls=1.4(0.01mm)由于設(shè)計層厚度h(5)=hmin時ls7m行車道寬7m縱縫邊緣處0.170.220.34o39o540.62(1+g)-1365(1+0.07)1365g0.07由上表1，一級公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，安全等級為二級。由上表2，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取o.20。計算得到設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)為nt1316.1830-n=srh=0.2er=9.0810屬重交通等級。2.初擬路面結(jié)構(gòu)6次交通等級表3水泥混凝土面層厚度的參考范圍特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低

8、中面層厚度（mm）260250240270240260230250220交通等級公路等級二級中等三、四級三、四級輕三、四級變異水平等級面層厚度（mm）高240210中高230200中220200高230中220由表1，安全等級二級的變異水平等級為中級。根據(jù)一級公路、重交通等級和中級變異水平等級，查表3，初擬普通混凝土面層厚度為o.25m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5)，厚0.20m。墊層為o.18m低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。.3.路面材料參數(shù)確定表4中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗參考值范圍(mpa)公路自然

9、區(qū)劃土組土質(zhì)砂粘質(zhì)土粉質(zhì)土264225452246405030403254395025453050356030452743506030453045查表4，路基回彈模量取40mpa。查表5，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取700mpa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500mpa。表5墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗參考值范圍材料類型中、粗砂天然砂礫未篩分碎石級配碎礫石(墊層)回彈模量(脅)80100150200180220200250材料類型石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料水泥穩(wěn)定粒料瀝青碎石(粗粒式，20)瀝青混凝土(粗粒式，20)回彈模量(m)13001700130017006008008001200級配碎礫

10、石(基層)250350瀝青混凝土(中粒式，20)10001400石灰土石灰粉煤灰土200700600900多孔隙水泥碎石(水泥劑量9.511)多孔隙瀝青碎石(20，瀝青含量2.53.5)13001700600800計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2+h20.202+0.182=1142(mpa)h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.182.12+e1h1eheh3+eh3d=1122+x.(h+h)211-112422=15000.203+7000.18312=4.54(mnm)+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.1812dx3h=e()x

11、x1=1124.5431142=0.363(m)()ex1142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140-0.45=4.637exb=1-1.44eo-0.55=1-1.44(-1142)0.5540=0.7721bex3=4.6370.3630.7674011423=259.27(mpa)txoe401ee=ahoec3()普通混凝土面層的相對剛度半徑計算為1r=0.537h=0.5370.25et4荷載疲勞應(yīng)力.1310003259.27=0.677(m).標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為sps=0.077r0.6h-2=0.0770.6610.60.25-2=

12、0.961(mpa)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=o.87?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=nfen=(9.08106)0.057=2.492。根據(jù)公路等級，由下表，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)kc=1.25。綜合系數(shù)kc公路等級kc高速公路1.30一級公路1.25二級公路1.20三、四級公路1.10荷載疲勞應(yīng)力計算為s=kkks=0.872.4921.250.961=prrfcps2.6(mpa)5溫度疲勞應(yīng)力最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值tg公路自然區(qū)劃最大溫度梯度(/m)、88839095、86929398由上表，區(qū)最大溫度梯度取83(

13、m)。板長5m，l/r=50677=756，由書本483頁圖16-14可查普通混凝土板厚h=0.25m，bx=o.82。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為22s=acechtgtm110-5310000.2583b=0.82=x2.8(mpa)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，計算為(查書包484表16-29可得區(qū)回歸系數(shù)a=0828,b=0.041,c=1.323)ra(tm)c-b=0.828()1.323-0.041=0.613k=tfsstmf52.8r2.85計算溫度疲勞應(yīng)力為.s=ks=0.6132.8=1.72(mpa)trttm查表1，一級公路的安全等級為二級，相應(yīng)于二級安全等級的

14、變異水平等級為中級，目標(biāo)可靠度為90。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查書本484表16-22,確定可靠度系數(shù)g=1.15。rg(s+s)=1.15(1.72+2.6)=4.97mpaf=rprtrr5.0mpa因而，所選普通混凝土面層厚度(o.25m)可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。水泥混凝土路面方案二1交通分析由上表1，一級公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，安全等級為二級。由上表2，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取o.20。2初擬路面結(jié)構(gòu)由表1知，相應(yīng)于安全等級二級的變異水平等級為中級。根據(jù)一級公路重交通等級和低變異水平等級，查表3，初擬普通混凝土面層厚度為o.24m，

15、碾壓混凝土基層o.15m，底基層選用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5)，厚o.18m，墊層為o.15m低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。水泥混凝土上面層板的平面尺寸長為5.0m、寬從中央分隔帶至路肩依次為4.5m、4.5m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距(板長)4m。3路面材料參數(shù)確定按書本480頁表16-23和表16-25，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31gpa；碾壓混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為27gpa。查表4，路基土回彈模量取40mpa。查表5，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取70

16、0mpa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500mpa。計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2+h2h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.1820.202+0.182=1142(mpa).ehd=1122+eh12422.eh3+eh3(h+h)211-112x11=15000.203+7000.18312+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.18()12dx3124.541h=3=0.363(m)ex1142()ex-0.451142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140=4.637=4.54(mnm)1xeob=1-1.44

17、=1-1.44(-ex-0.551142)0.5540=0.7111423e=ahbex=4.6370.3630.76740txoe401e3=259.27(mpa)o4荷載疲勞應(yīng)力普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成分離式復(fù)合式面層。此時ku=o，hx=o。復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度，計算為eheh(h+h)eh3eh3+c101c202d=gc101c202010212124(eh+eh)c101c2022ku12+310000.24270000.16(0.24+0.112+270000.163=310000.2434(310000.24+270000.16)=44.928(mnm)復(fù)合式

18、混凝土面層的相對剛度半徑，計算為.r=1.233d/e=1.23331.395/259.27=0.686(m)ggt標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為sps1=0.077r0.6gehc101=0.0770.68612dg310000.240.6=0.848(mpa)1244.928sps2=0.077r0.6ge(0.5h+hk)27000(0.50.16+00)c202xu=0.0770.6866d644.928gk=n=(9.08106)0.057=2.49；碾壓混凝土基層，考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=n=(9.08106)0.065=2.8

19、33。根據(jù)公路等=0.492(mpa)普通混凝土面層，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)k=o87；碾壓混r凝土基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k。水泥混凝土面層，考慮設(shè)計r基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)nfenfe級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)后k=125。c普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計算為spr1=kkksrf1cps1=0.872.491.250.848=2.296(mpa)碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力計算為spr2=kksf2cps2=2.8331.250.492=1.742(mpa)可查區(qū)最大溫度梯度取83(m)。普通混凝土面層板長4m，l/r=4/0.694=5.768，由5溫度疲勞應(yīng)力g書本483頁圖16-14可由普通混凝土面層h01=o.22m，查得bx=0.69，cx=1.03。最大溫度梯度時普通混凝土上面層的溫度翹曲應(yīng)力計算為.x1=c+2.50.32-0.81ln(h01ec1h01)h02ec2h02=0.811xb=xb=0.8110.52=0.422x11x2b=st=acec1h01tgm1x1110-5310000.248820.6=1.38(mpa)普通混凝土面層的溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，計算為ta(tm1)tm1f-b=0.828()1.38-0.041k=tfsrsr