瀝青公路設(shè)計(jì)

瀝青路面設(shè)計(jì)交通調(diào)查與分析交通資料車型數(shù)量（輛／日）車型數(shù)量（輛／日）東風(fēng)SP9135B300風(fēng)東KM340531五十鈴NPR595G350黃河JN163368江淮HF140A400五十鈴EXR181L530江淮HF150406三菱FR415200根據(jù)交通調(diào)查，進(jìn)行綜合分析，交通調(diào)查資料為2003年，設(shè)計(jì)計(jì)算年限的起算年為2007年，預(yù)測(cè)其交通增長(zhǎng)率在前五年為10％、之后取8％。對(duì)水泥混凝土全設(shè)計(jì)年限內(nèi)均采用5%。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)，凡軸載大于25KN的各級(jí)軸載P1的作用次數(shù)n1應(yīng)按下述公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。eq\o\ac(○,1)軸載換算軸載換算采用如下公式：式中：N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日——被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次/日——標(biāo)準(zhǔn)軸載，——被換算車型的各級(jí)軸載，——軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)的軸數(shù)系數(shù)為m;當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按下式計(jì)算：——軸數(shù)；——輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38。當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸載大于50KN的各級(jí)軸載P1的作用次數(shù)n1應(yīng)按下述公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N’。eq\o\ac(○,1)軸載換算軸載換算采用如下公式：式中：——軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)的軸數(shù)系數(shù)為m;當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按下式計(jì)算：——輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。軸載換算分析車型后軸組數(shù)后軸數(shù)后軸距車型后軸組數(shù)后軸數(shù)后軸距東風(fēng)SP9135B224東風(fēng)KM340210五十鈴NPR595G210黃河JN163210江淮HF140A210五十鈴EXR181234江淮HF150210三菱FR415210軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層地拉應(yīng)力中累計(jì)當(dāng)量軸次。車型軸位東風(fēng)SP9135B前軸20.116.44400后軸72.621440218.6五十鈴NPR595G前軸23.516.45130后軸44.01151314.4江淮HF140A前軸18.916.45860后軸41.81158613.2江淮HF150前軸45.116.4595119.2后軸101.511595634.8東風(fēng)KM340前軸24.616.47770后軸67.811777143.3黃河JN163前軸58.616.4539337.4后軸114.011539953.1五十鈴EXR181前軸60.016.4776538.3后軸100.0317762328三菱FR415前軸30.016.429310后軸51.01129315.7累計(jì)換算軸次N=5326次/日=N0.50.5=1332次/日==1465次/日eq\o\ac(○,2)累積當(dāng)量軸次。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)。交通調(diào)查資料為2003年，設(shè)計(jì)年限的起算年為2007·，2009年以前，交通量年增長(zhǎng)率為10%，以后為8%。設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累積當(dāng)量軸次為：=5630365次驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中累計(jì)當(dāng)量軸次。車型軸位東風(fēng)SP9135B前軸20.1118.54400后軸72.62144067.9五十鈴NPR595G前軸23.5118.55130后軸44.0115130江淮HF140A前軸18.9118.55860后軸41.8115860江淮HF150前軸45.1118.55950后軸101.511595670.3東風(fēng)KM340前軸24.6118.57770后軸67.81177734.7黃河JN163前軸58.6118.5539138.7后軸114.0115391537.5五十鈴EXR181前軸60.0118.5776241.1后軸100.0317762328三菱FR415前軸30.0118.52930后軸51.0112931.3==5019次/日=0.50.5=1255次/日==1380次/日累積當(dāng)量軸次。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，高速設(shè)計(jì)年限15年，四車道的折減系數(shù)為0.4—0.5，取0.45.設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累積當(dāng)量軸次為：=5305336次規(guī)范規(guī)定高速公路、一級(jí)公路的面層由二層至三層組成。查規(guī)范中的第四節(jié)瀝青路面的4.2高級(jí)路面中的表4.2.1“瀝青混合料類型的選擇（方孔篩）”，采用三層瀝青面層，表面層采用抗滑表層（厚度為4cm），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度5cm），下面層采用粗粒式密集配瀝青混凝土（9cm）.各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度?？箟耗Ａ咳?0度的模量，各值均取規(guī)范給定的中值，細(xì)粒式瀝青混凝土為1400MPa,中粒式瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式瀝青混凝土為1000MPa,水泥碎石為1500MPa，石灰土為550MPa，各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式為14MPa,中粒式為1.0，粗粒式為0.8MPa，水泥穩(wěn)定碎石為0.5MPa，石灰土為0.225MPa.土基回彈模量該路段處于=2\*ROMANII區(qū)為粉質(zhì)土，稠度0.80，二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量為33.5MPa設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定。=1\*GB3①設(shè)計(jì)彎沉值：該公路為高速公路、公路等級(jí)系數(shù)為1.0面層是瀝青混凝土面層系數(shù)為1.0.半剛性基層，底基層總厚度大于20cm基層類型系數(shù)取1.0.=2\*GB3②設(shè)計(jì)彎沉值：=3\*GB3③各層材料的容許層底拉應(yīng)力為細(xì)粒式密集配瀝青混凝土：=0.091.0/1.0=2.71=1.4/2.71=0.5166MPa中粒式密集配瀝青混凝土=0.091.0/1.0=2.71=1.0/2.71=0.3690MPa粗粒式密集配瀝青混凝土：=0.091.1/1.0=2.99=0.8/2.995=0.2676MPa水泥碎石：=0.35/1.0=1.92=0.5/1.92=0.2604MPa石灰土：=0.45/1.0=2.47=0.225/2.47=0.0910MPa設(shè)計(jì)資料總結(jié)：設(shè)計(jì)彎沉值為19.87（0.01mm）相關(guān)設(shè)計(jì)資料如下表所示：材料名稱h/cm15度模量20度模量劈裂強(qiáng)度/MPa容許拉應(yīng)力/MPa細(xì)粒式瀝青混凝土3180014001.40.5166中粒式瀝青混凝土6160012001.00.3690粗粒式瀝青混凝土9120010000.80.2676水泥碎石1815000.50.2604石灰土185500.2250.0910土基425—（7）確定石灰土的土層厚度通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算得到石灰土的厚度為實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測(cè)彎沉值為26.49（0.01mm）瀝青面層的層底的均受壓應(yīng)力，水泥碎石層底的是大拉應(yīng)力為-0.026＜0.2203MPa石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.0111MPa＜0.0751MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。***************************新建路面設(shè)計(jì)成果文件匯總***************************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東風(fēng)SP9135B20.172.62雙輪組>33002五十鈴NPR59523.5441雙輪組3503江淮HF140A18.941.81雙輪組4004江淮HF15045.1101.51雙輪組4065東風(fēng)KM34024.667.81雙輪組5316黃河JN16358.61141雙輪組3687五十鈴EXR181601003雙輪組>35308三菱FR41530511雙輪組200設(shè)計(jì)年限15車道系數(shù).4序號(hào)分段時(shí)間(年)交通量年增長(zhǎng)率1510％2108％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:3652設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次:1.546878E+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:3442設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次:1.457929E+07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:21.9(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)粒式瀝青混凝土1.4.412中粒式瀝青混凝土1.293粗粒式瀝青混凝土.8.214石灰粉煤灰碎石.6.285石灰土.25.096天然砂礫新建路面結(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):6標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計(jì)彎沉值:21.9(0.01mm)路面設(shè)計(jì)層層位:4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314002000.412中粒式瀝青混凝土412001600.293粗粒式瀝青混凝土69001200.214石灰粉煤灰碎石2015001500.285石灰土25550550.096天然砂礫151501507土基36按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD=21.9(0.01mm)H(4)=25cmLS=23.7(0.01mm)H(4)=30cmLS=21.3(0.01mm)H(4)=28.8cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H(4)=28.8cm(第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=28.8cm(第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=28.8cm(第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=28.8cm(第4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=28.8cm(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(4)=28.8cm(僅考慮彎沉)H(4)=28.8cm(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80cm驗(yàn)算結(jié)果表明,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,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3cm---------------------------------------中粒式瀝青混凝土4cm---------------------------------------粗粒式瀝青混凝土6cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石29cm---------------------------------------石灰土25cm---------------------------------------天然砂礫15cm---------------------------------------土基竣工驗(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):6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314002000計(jì)算應(yīng)力2中粒式瀝青混凝土412001600計(jì)算應(yīng)力3粗粒式瀝青混凝土69001200計(jì)算應(yīng)力4石灰粉煤灰碎石2915001500計(jì)算應(yīng)力5石灰土25550550計(jì)算應(yīng)力6天然砂礫15150150不算應(yīng)力7土基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:第1層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=21.7(0.01mm)第2層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=23.1(0.01mm)第3層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=25(0.01mm)第4層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=27.9(0.01mm)第5層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=83.4(0.01mm)第6層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=287.2(0.01mm)土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=322.9(0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁(yè)公式)LS=258.8(0.01mm)(根據(jù)“測(cè)試規(guī)程”第56頁(yè)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σ(1)=-.233(MPa)第2層底面最大拉應(yīng)力σ(2)=-.101(MPa)第3層底面最大拉應(yīng)力σ(3)=-.056(MPa)第4層底面最大拉應(yīng)力σ(4)=.105(MPa)第5層底面最大拉應(yīng)力σ(5)=.054(MPa)***************************新建路面設(shè)計(jì)成果文件匯總***************************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東風(fēng)SP9135B20.172.62雙輪組>33002五十鈴NPR59523.5441雙輪組3503江淮HF140A18.941.81雙輪組4004江淮HF15045.1101.51雙輪組4065東風(fēng)KM34024.667.81雙輪組5316黃河JN16358.61141雙輪組3687五十鈴EXR181601003雙輪組>35308三菱FR41530511雙輪組200設(shè)計(jì)年限15車道系數(shù).4序號(hào)分段時(shí)間(年)交通量年增長(zhǎng)率1510％2108％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:3652設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次:1.546878E+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:3442設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次:1.457929E+07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:21.9(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)粒式瀝青混凝土1.4.412中粒式瀝青混凝土1.293粗粒式瀝青混凝土.8.214石灰粉煤灰碎石.6.285石灰土.25.09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:21.9(0.01mm)路面設(shè)計(jì)層層位:4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414002000.412中粒式瀝青混凝土512001600.293粗粒式瀝青混凝土89001200.214石灰粉煤灰碎石2015001500.285石灰土25550550.096土基36按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD=21.9(0.01mm)H(4)=25cmLS=24.2(0.01mm)H(4)=30cmLS=21.7(0.01mm)H(4)=29.6cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H(4)=29.6cm(第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=29.6cm(第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=29.6cm(第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=29.6cm(第4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H(4)=29.6cm(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(4)=29.6cm(僅考慮彎沉)H(4)=29.6cm(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80cm驗(yàn)算結(jié)果表明,路面總厚度比路面最小防凍厚度小8.4cm,程序?qū)⒆詣?dòng)在上述剛設(shè)計(jì)的路面最下層厚度中予以補(bǔ)足.通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整和將路面防凍厚度不足部分增補(bǔ)到路面最下層,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4cm---------------------------------------中粒式瀝青混凝土5cm---------------------------------------粗粒式瀝青混凝土8cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石30cm---------------------------------------石灰土