路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算

1、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算表7.1交通量組成表車(chē)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(jì)以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載a.以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。(1)軸載換算 p 4.35軸載換算采用如下的計(jì)算公式：N

2、CCNi(7.1)P式中：N 標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，次/日ni被換算車(chē)輛的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次/日P標(biāo)準(zhǔn)軸載，KNPi被換算車(chē)輛的各級(jí)軸載，KN K 被換算車(chē)輛的類(lèi)型數(shù)C1 軸載系數(shù)，&1 1.2(m °，m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，應(yīng)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(chē)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(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.g m (萬(wàn)).351848.327注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)。(2)累計(jì)當(dāng)量軸數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)，一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限為15年，四車(chē)道的車(chē)道系數(shù)n取0.40，丫 =4.2 %，累計(jì)當(dāng)量軸次:n (11365 N i(10.042 )151365 1848.327 0.400.042驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次b.軸載換算驗(yàn)算半剛性基底層底拉應(yīng)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(jì)算結(jié)果如下表所示：表7.3車(chē)型PiC1C2G O ni (書(shū))8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 ni 自 81347.313注：軸載小于50KN的軸載作用不計(jì)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(jì)算得到設(shè)計(jì)年限一個(gè)行車(chē)道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為700萬(wàn)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(jí)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(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土厚 4cm,中間層采用中粒式密級(jí)配瀝青 混凝土厚5cm，下面層 米用粗粒式密級(jí)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抗壓模量20C與劈裂強(qiáng)度表7.4路面材料技術(shù)指標(biāo)材料名稱(chēng)

6、20 C抗壓模量MPa15 C彎拉模量Mpa15 C彎拉強(qiáng)度MpaEp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瀝青混合料類(lèi)型最大粒徑(mm)公稱(chēng)最大粒(mm)符號(hào)壓實(shí)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 - 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(xì)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(shí)最小厚度和適宜厚度7.4 土基回彈模量確實(shí)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51.5MP &7.5設(shè)計(jì)指標(biāo)確實(shí)定對(duì)于一級(jí)公路，規(guī)要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算a.設(shè)計(jì)彎沉值(一級(jí)公路)：該公路為一級(jí)公路，路面等級(jí)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(lèi)型系數(shù)Ab=1.0 。設(shè)計(jì)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(yīng)力26.5(0.01mm) (7.4)spR QKs(7.5)(1)細(xì)粒式密級(jí)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(jí)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(jí)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(xì)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(shè)計(jì)資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤? 公路等級(jí)一級(jí)公路 公路等級(jí)系數(shù)1面層

11、類(lèi)型系數(shù)1基層類(lèi)型系數(shù)1材料名稱(chēng)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土基路面設(shè)計(jì)彎沉值：26.5 0.01mm表7.6方案A按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)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(yīng)力驗(yàn)算滿足要求第 2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求第3H 4 = 19.1cm路面設(shè)計(jì)層厚H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1路面最小防凍厚度60 cm驗(yàn)算結(jié)果說(shuō)明，路面總厚度滿足防凍要求 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì) 人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下細(xì)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(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算材料名稱(chēng)20 C抗壓模 量(MPa15 C彎拉模量(Mpa15C彎拉強(qiáng)度(Mpa計(jì)算信息細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4計(jì)算應(yīng)力中粒瀝青混凝土12001

13、6001.0計(jì)算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計(jì)算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計(jì)算應(yīng)力石灰土5505500.25計(jì)算應(yīng)力十基36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(yàn)收彎沉值 第2層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 第3層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 第4層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 第5層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 322.9 (0.01mm)LS= 258.8 (0.01m

14、m)計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)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(yīng)力 第2層底面最大拉應(yīng)力 第3層底面最大拉應(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(wàn)案B:表7.8材料名稱(chēng)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土基按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)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(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度：H 4 = 19 cm 第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算H 4 = 19 cm滿足要求第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求第4層底面H 4 = 19 cm拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求第5層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求H 4 = 19 cmH 4 = 19 cm路面設(shè)計(jì)層厚度：僅考慮彎沉同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(路面最小防凍厚度60 cm驗(yàn)算結(jié)果說(shuō)明，路面總厚度滿足防凍要求通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以

16、及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下細(xì)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(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值表7.9材料名稱(chēng)2° C抗壓模 量(MPa15C彎拉模量(Mpa15C彎拉強(qiáng)度(Mpa計(jì)算信息細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石150°18°°1.4計(jì)算應(yīng)力中粒式瀝青瑪蹄脂碎石130°170°1計(jì)算應(yīng)力粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石1°°°13°°

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