路基路面課程設(shè)計(jì)---一級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

1、公路自然區(qū)劃W區(qū)一級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)The Design On The Road Surface Structure Of A Class-AHighway InIV Rank Nature Division For Highway作者姓名：張孝龍專業(yè)、班級(jí)：道橋0903學(xué) 號(hào)：8指導(dǎo)教師：魏海霞設(shè)計(jì)時(shí)間：2012-6-10河南理工大學(xué)Henan Polytech nic Un iversity目 錄1引言錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2新建瀝青路面設(shè)計(jì)及計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.1基本資料錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。自然地理?xiàng)l件 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.1.2 土基回彈模量 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。交通量及其年增長(zhǎng)率和

2、設(shè)計(jì)年限錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì)軸載錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.2初擬路面結(jié)構(gòu) .錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.3路面材料配合比設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。試驗(yàn)材料的確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。路面材料配合比設(shè)計(jì)（略）錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。路面材料抗壓回彈模量的確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。路面材料劈裂強(qiáng)度測(cè)定.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.4路面結(jié)構(gòu)層厚度確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。方案一的結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 .錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3、新建普通混凝土路面設(shè)計(jì)及計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.1基本資料錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。自然地理?xiàng)l件 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.1.2 土基回彈模量錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。交通量及其年增

3、長(zhǎng)率和設(shè)計(jì)年限 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽設(shè)計(jì)軸載錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.2初擬路面結(jié)構(gòu) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.3路面材料參數(shù)確定錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.4荷載疲勞應(yīng)力 .錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.5溫度疲勞應(yīng)力.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.6可靠度系數(shù)確定 .錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽3.7極限狀態(tài)方程驗(yàn)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽附圖.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽致謝.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽公路自然區(qū)劃IV區(qū)一級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)某地（IV區(qū)）擬建一級(jí)公路，設(shè)計(jì)年限為15年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度 為1.10，回彈模量取36MPa,路基干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)。有關(guān)資料如下：1.初始條件：在雙輪組（或多輪組）貨車型號(hào)中自行選取，型號(hào)不少

4、于7種（如表1），日交通量自擬，保證計(jì)算的交通等級(jí)屬于重交通或特重交通 表1交通組成型號(hào)刖 軸載（KN）后軸載（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cm)交通量（輛/日）三菱T653B29.348.01雙-黃河JN15049.0101.61雙-江淮HF15045.1101.51雙-解放CA15028.768.21雙-湘江HQP4023.173.22雙>3m東風(fēng)EQ14023.769.21雙-東風(fēng)加26.556.72雙-EQ1552公路技術(shù)等級(jí)為一級(jí)，為雙向四車道。3.交通組成如表1 (示例)所示，交通量年增長(zhǎng)率：丫 = 6%。擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)和混凝土路面結(jié)構(gòu)兩種路面類型進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)2新建瀝青路面

5、設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1基本資料自然地理?xiàng)l件新建一級(jí)公路地處IV區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì); 沿線土質(zhì)為粉質(zhì)土，屬中濕狀態(tài)。2.1.2 土基回彈模量設(shè)計(jì)路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)土，土基的稠度為1.10，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法確定土基回彈模量設(shè)計(jì)值為 36MPa。交通量及其年增長(zhǎng)率和設(shè)計(jì)年限根據(jù)工程可行性研究報(bào)告可知該路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見(jiàn)表2-1預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)率為6.0%。瀝青路面累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次按15年計(jì)。表2-1近期交通組成與交通量型號(hào)前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數(shù)輪組數(shù)后軸距(m)交通量(輛/日)交通SH14125.5555.10120750日野KB222

6、50.20104.301201300江淮HF15045.1101.51201500解放CA30A29.5036.75222960湘江HQP4023.173.222>3800沃洛沃N864855.00120.00120335黃河JN25355.0066.00222450設(shè)計(jì)軸載(1 )當(dāng)以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，按P378,式式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/日)ni各種被換算車輛的作用次數(shù)（次/日）PiC1-各種被換車型的軸載（kN） 標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）軸數(shù)系數(shù)C2輪組系數(shù)，雙輪組為1.0,單輪組為6.4,四輪組為0.38。N1 前=1X 6.4X 750X(25.55 4.

7、35N2 前=1 X 6.4 X 1300X(空廣35=56.11;100 ' 10050.02 4 35104.30 4 35()=408.69, N2 后=1X 1 X 1300X ()=1561.28;100 100廣35 =12.69, N1 后=1 X 1X 750XN3前=1 X 6.4 X 1500X（歸叫30。57, 2后=1X 1X 1500X（盟宀160。36；29.50 43536.75 4 35N4前=1 X 6.4X 960X ()4.35 =30.35, N4后=2.2X 1 X 960X ()4.35 =27.14;100 100N5前=1 X 6.4 X

8、 800X (熬)4.35=8.73, N5后=2X1 X 1 X 800X (畫(huà)fl411.85；55.00 4 35120.00 4 35N6 前=1 X 64 X 335X (而).=15915,N6 后=1X 1X 335X (百).=74°.43;N7前=1 X 6.4X 450X(500)4,35 =213.78, N7后=2.2X 1X 450X)4.35 =164.42100 10077N=Ni 前 + Ni 后=5696i 1i 1查P379表14-31，取車道系數(shù)n =0.45，按式Ne=一1 X 365 N*n計(jì)算:r式中：Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道通過(guò)的累積標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)

9、量軸次（次） 設(shè)計(jì)年限（年）路面營(yíng)運(yùn)第一年雙向且平均當(dāng)量軸次 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均增長(zhǎng)率（%）n 與車道數(shù)有關(guān)的車輛橫向分布系數(shù)，簡(jiǎn)稱車道系數(shù)15年累計(jì)當(dāng)量軸次：15Ne=（16%）1 X 365X 5696X 0.45=.592178 萬(wàn)6%（2）當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，按P379,式8kPN= C1 ?C2 niL 計(jì)算：i 1P式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）ni各種被換算車輛的作用次數(shù)（次/日）Pi各種被換車型的軸載（kN）P標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）C1軸數(shù)系數(shù)C2輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5,四輪組為0.0925 55 855 10 8Ni前=1X 1

10、8.5X 750X ()8=0.25, Ni 后=1 X 1 X 750X ()8=6.37;100 100N2 前=1X 18.5X 1300 X(50.02)8(100 )=94.25, N2后=1X 1 X 1300X (104.30100)8=1820.61;45 1 8101 5 8N3前=1X 18.5X 1500X ()8 =47.50, N3后=1 X 1X 1500X (01)8 =1689.73;100 100N4前=1X 18.5X 960X (29.50)8 =5.25, N4后=3X 1 X 960X (6.75)8 =0.96;100 10023 173 2N5前=

11、1X 18.5X 800X ()8=0.12, N5后=2X 1 X 1X 800X ()8=131.89;10010055.00 8120.00 8N6前=1X 18.5X 335X()8=51.89,N6后=1 X 1X 335X ()8=1440.44;10010055.00 866.008N7前=1X 18.5X450X()8=69.71,N7后=3X 1 X450X ()8 =48.6110010077N=Ni 前 +Ni 后=5408i 1i 1查P379表14-3，取車道系數(shù)n =0.45。按式Ne=1 X 365 N*n計(jì)算可r得：15年累計(jì)當(dāng)量軸次：2仁(1 6%)15 1

12、X 365X 5408X 0.45=.11 2068 萬(wàn)6%1.2X 107 V2178萬(wàn)/2068 萬(wàn)v 2.5X 107，屬于重交通。累計(jì)軸次計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-2。表2-2軸載換算與累計(jì)軸次型號(hào)前軸載（KN）后軸載（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)后軸距（m）交通量（輛/日）交通SH14125.5555.10120750日野KB22250.20104.301201300江淮HF15045.1101.51201500解放CA30A29.5036.75222960湘江HQP4023.173.222>3800沃洛沃N864855.00120.00120335黃河JN25355.0066.00222450換

13、算方法彎沉以及瀝青層底拉應(yīng)力指7標(biāo)半剛性層底拉應(yīng)力指標(biāo)累計(jì)交通軸次2178 萬(wàn)2068 萬(wàn)2.2初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)與典型結(jié)構(gòu)，擬定了三個(gè)結(jié)構(gòu)組合方案。 按計(jì)算法確定方案一、方案二的路面厚度；按驗(yàn)算法驗(yàn)算方案三的結(jié)構(gòu)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 +6cm中粒式瀝青混凝土 +7cm粗粒式瀝青混凝土 +40cm水泥石灰沙礫土 +?水泥穩(wěn)定碎石層，以水泥穩(wěn)定碎石層為設(shè)計(jì)層。方案二：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土 +7cm中粒式瀝青混凝土 +18cm密級(jí)配瀝青碎石

14、+ ?水泥穩(wěn)定砂礫+20cm級(jí)配礫石墊層，以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計(jì)層。方案三：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土 +8cm中粒式瀝青混凝土 +2 x 13cm密級(jí)配瀝青碎石 +35cm級(jí)配碎石。2.3路面材料配合比設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定試驗(yàn)材料的確定半剛性基層所用集料取自沿線料場(chǎng)，結(jié)合料瀝青選用A級(jí)90號(hào)，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)據(jù)符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-204)相關(guān)規(guī)定。路面材料配合比設(shè)計(jì)(略) 路面材料抗壓回彈模量的確定(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，選取工程用各種原材料制作，測(cè)定設(shè)計(jì)參數(shù)。按照公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 057- 94)中規(guī)定的項(xiàng)目頂 面法測(cè)定半剛性

15、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(yàn)規(guī)程(JTJ 052-2000)中規(guī)定的方法測(cè) 定瀝青混合料的抗壓回彈模量，測(cè)定20C、15C的抗壓回彈模量，各種材料的試驗(yàn)結(jié)果 與設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2-3和表2-4。表2-3瀝青材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值20C抗壓回彈模量(MPa)15C抗壓回彈模量(MPa)方差Ep - 2 a方差E p - 2 aE p +2 a(T(T細(xì)粒式瀝青混凝土19112011589268034419923368細(xì)粒式瀝青混凝土14251051215217518718012549細(xì)粒式瀝青混凝土9785586813206012001440密級(jí)配瀝青碎石12

16、481161016171515614032027表2-4半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值材料名稱抗壓模量（MPa）方差E p - 2 aE p +2 aa水泥穩(wěn)定碎石318878210244752水泥石灰沙礫土15912501091291水泥穩(wěn)定沙礫261723421483086級(jí)配碎石400級(jí)配沙礫250路面材料劈裂強(qiáng)度測(cè)定根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，選取工程用各種原材料，測(cè)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(yàn)規(guī)程與公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī) 程中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表 2-5。表2-5路面材料劈裂強(qiáng)度細(xì)粒式瀝中粒式瀝粗粒式瀝密級(jí)配水泥穩(wěn)水泥穩(wěn)水泥

17、石灰二灰穩(wěn)材料名稱青混凝土青混凝土青混凝土瀝青碎石定碎石定沙礫沙礫土定沙礫劈裂強(qiáng)度（Mpa）1.21.00.80.60.60.50.40.62.4路面結(jié)構(gòu)層厚度確定方案一的結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的公路等級(jí)系數(shù)為1.0，面層類型系數(shù)為1.0，基層類型系數(shù)為1.0，用式J 600Ne°.2AcAsAB計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值可得：式中：ld 設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）Ne 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累積當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載通行次數(shù)；Ac 公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0,二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)公路為1.2；As 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝青碎石、上拌下

18、貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；Ab 路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，剛性基層、半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基層瀝青路面為1.6。若基層由半剛性材料層與柔性材料層組合而成，則其介于 兩者之間總過(guò)線性內(nèi)插決定。Id =600NeO2AcAsAB =600X .59 0.2 X 1.0X 1.0X 1.0=20.44 （0.01mm）故設(shè)計(jì)彎沉值為20. 44 （0.01mm）。用式0.22Ks 0.09Ne /Ac（瀝青混凝土面層）0 11KS 0.35Ne . /Ac（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料）0 11KS 0.45Ne . /Ac（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土）式中：sp 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa，

19、由實(shí)驗(yàn)室按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得;R路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限Ne次加載的疲勞彎拉應(yīng)力（Mpa ；Ks 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。計(jì)算容許拉應(yīng)力可得：細(xì)粒式瀝青混凝土：R1sp1sp1= 0 220.09Ne . /代1.20.09 21776252.590.22/1.0=0.32 (MPa)中粒式瀝青混凝土:sp2sp2R2= Ks2 =0.09Ne0.22/Ac = 0.091.00 2221776252.59 . /1.0=0.27 (MPa)粗粒式瀝青混凝土:R3sp3kzsp3 0 220.09Ne . /Ac 0.090.821776252.590.22 /1.0=0.22

20、 (MPa)水泥石灰沙礫土:sp4R4 =Ks4sp4= 0.110.45Ne/Ac0.40.45* 20675206.110.11 /1.0=0.14 (MPa)水泥穩(wěn)定碎石層:R5sp5Ks5sp5_0110.35Ne . / Ac0.350.60 1120675206.110 /1.0=0.27 (MPa)計(jì)算機(jī)計(jì)算過(guò)程如圖2-2所示：利用設(shè)計(jì)程序計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求的水泥石灰沙礫土層厚度為15cm ;滿足層底拉應(yīng)力要求的水泥石灰沙礫土層厚度為15cm。設(shè)計(jì)厚度取水泥石灰沙礫土層為15cm,路表計(jì)算彎沉為14.7( 0.01mm)。表2-6結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果序號(hào)結(jié)構(gòu)層 材料名稱20

21、'C抗壓模量(MPa)15C抗壓模量(MPa)劈裂強(qiáng)度(MPa)厚度(cm)層底拉應(yīng)力(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差1細(xì)粒式瀝青混凝土199120126083441.24-0.1860.322中粒式瀝 青混凝土142510521751871.060.0130.273粗粒式瀝 青混凝土978551320600.87-0.030.224水泥石灰 沙礫土159125015912500.4400.0250.145水泥穩(wěn)定碎石318878231887820.6150.1580.276土基360因所設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)位于公路自然區(qū)劃W區(qū)一一東南濕熱區(qū)，氣溫高，熱季長(zhǎng)，不會(huì) 出現(xiàn)凍脹和

22、翻漿現(xiàn)象，故不需進(jìn)行防凍厚度驗(yàn)算。使用HPDS2003計(jì)算軟件計(jì)算結(jié)果：*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交通SH14125.5555.11雙輪組7502日野KB22250.2104.31雙輪組13003江淮HF15045.1101.51雙輪組15004解放CA30A29.536.752雙輪組<39605湘江HQP4023.173.22雙輪組>38006沃洛沃N8648551201雙輪組3357黃河JN25355662雙輪組<3450設(shè)計(jì)年限15車道系數(shù).45交通量平均

23、年增長(zhǎng)率6 %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：5700設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次：2.E+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：5406設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次：2.E+07公路等級(jí)一級(jí)公路公路等級(jí)系數(shù) 路面設(shè)計(jì)彎沉值 層位結(jié)構(gòu)面層類型系數(shù) 1基層類型系數(shù) 120.4 (0.01mm) 材料名稱劈裂強(qiáng)度 (MPa)容許拉應(yīng)力 (MPa)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 水泥石灰砂礫土 水泥穩(wěn)定碎石1.2.32.8.4.6.27.2.14.27二、新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí):

24、 新建路面的層數(shù) : 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載: 路面設(shè)計(jì)彎沉值 路面設(shè)計(jì)層層位 設(shè)計(jì)層最小厚度 結(jié)構(gòu)層材料名一級(jí)公路5BZZ-10020.44 (0.01mm)515 (cm)厚度 (cm)容許應(yīng)力 (MPa)(20 C )(15C )1細(xì)粒式瀝青混凝土4199126801.22中粒式瀝青混凝土61425217513粗粒式瀝青混凝土79781320.84水泥石灰砂礫土4015911591.45水泥穩(wěn)定碎石?31883188.66土基36按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 :LD= 20.44 (0.01mm)H( 5 )= 15 cm LS= 14.7 (0.01mm)抗壓模量 (MPa)抗壓模量 (MPa)

25、層位稱由于設(shè)計(jì)層厚度 H( 5 )=Hmin 時(shí) LS<=LD, 故彎沉計(jì)算已滿足要求 .H( 5 )= 15 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 )= 15 cm( 第H( 5 )= 15 cm( 第H( 5 )= 15 cm( 第H( 5 )= 15 cm( 第H( 5 )= 15 cm( 第路面設(shè)計(jì)層厚度 :層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H( 5 )= 15 cm( 僅考慮彎沉 )H( 5 )= 15 cm( 同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力 )驗(yàn)算路面防凍厚度 :路

26、面最小防凍厚度 50 cm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)果如下粗粒式瀝青混凝土4 cm中粒式瀝青混凝土6 cm粗粒式瀝青混凝土 7 cm水泥石灰砂礫土 40 cm水泥穩(wěn)定碎石 15 cm土基三、 竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算公路等級(jí): 一級(jí)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)1 細(xì)粒式瀝青混凝土42 中粒式瀝青混凝土63 粗粒式瀝青混凝土74 石灰粉煤灰碎石405 石灰土256 土基計(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 第 2 層路

27、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)收彎沉值抗壓模量 (MPa)抗壓模量 (MPa)計(jì)算信息(20 C )(15C)19912680計(jì)算應(yīng)力14252175計(jì)算應(yīng)力9781320計(jì)算應(yīng)力15911591計(jì)算應(yīng)力31883188計(jì)算應(yīng)力36LS= 12.3 (0.01mm)LS= 13.2 (0.01mm)LS= 14.3 (0.01mm)LS= 15.6 (0.01mm)LS= 47.6 (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= 2

28、58.8 (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 :b ( 1 )=-.169 (MPa) b ( 2 )= .022 (MPa) b ( 3 )=-.027 (MPa) b ( 4 )= .004 (MPa) b ( 5 )= .121 (MPa)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3、新建普通混凝土路面設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 基本資料自然地理?xiàng)l件新建一級(jí)公路地處 IV 區(qū)，為雙向四車道，擬采用普通混凝土路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖 設(shè)計(jì)；沿線土質(zhì)為粉質(zhì)土，屬中濕狀態(tài)。設(shè)

29、計(jì)路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)土，土基的稠度為1.10，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法確定土基回彈模量設(shè)計(jì)值為 36MPa。交通量及其年增長(zhǎng)率和設(shè)計(jì)年限根據(jù)工程可行性研究報(bào)告可知該路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見(jiàn)表3-1.預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)率前十年為8.0%，中十年為7.0%，后十年為6.0%?；炷谅访胬塾?jì)標(biāo)準(zhǔn) 軸次按30年計(jì)。表3-1近期交通組成與交通量型號(hào)前軸載（KN）后軸載（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)后軸距（m）交通量（輛/日）交通SH14125.5555.10120750日野KB22250.20104.301201300江淮HF15045.1101.51201500解放CA30A29.5036.752

30、22960湘江HQP4023.173.222>3800沃洛沃N864855.00120.00120335黃河JN25355.0066.00222450設(shè)計(jì)軸載16nP（1）按 P457,式 NS川（一）i1100式中：Ns 100kN的單軸一雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù);Pi 各類軸一輪型i級(jí)軸載的總重（kN）； n 軸型和軸載級(jí)位數(shù)；N i 各類軸一輪型i級(jí)軸載的通行次數(shù)； i軸一輪型系數(shù)。單軸一雙輪組：i=1,0單軸一單輪組：j=2.2X 103Pi"0.43雙軸一雙輪組：i=1.07X 10-5P-0.22三軸一雙輪組：i=2.24X 10-8P-0.22計(jì)算可得：N1 前=

31、(2.22X 103 X 25.55 0.43 )X 750X (555)16 =3.8X10 4，100N1 后=1 X 750X(55.10(100N2前=(2.22X 103 X 50.20 043 )X 1300X (50.20)16 =8.7,100N2后=1 X 1300X (104.30)16 =2549.7;10045 1N3前=(2.22X 103 X45.1 0.43 )X 1500X ()16=1.9,100101 5N3后=1 X 1500X ()16 =1903.5;100N4前=(2.22X 103 X29.50 043 ) X 960X (9.50)16 =1.6

32、X 10-3,100N4后=2 X ( 1.07X 10 5 X 36.75 022 ) X 960X (6)16 =1.0 X 10-9 ；10023 1N5前=(2.22X 103 X 23.1 0.43 ) X 800X ()16=3.0X 10 5,10073 2N5后=2 X ( 1.07X 10 5 X 73.2 0.22 ) X 800X ()16=4.5X 10 5;10055 00N6前=(2.22X 103 X 55.00 043 )X 335X()16 =9.3,100120.00 16N6后=1 X 335X () =5193.6;100N7前=(2.22X 103 X

33、 55.00 043 ) X 450X (500)16 =12.5,100N7后=2 X ( 1.07X 10 5 X 66.00 022 ) X 450X (-66.00)16=5.0 X 10-6100由于公路通行車輛在橫斷面上分布是不均勻的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，車道數(shù)不同，分布 概率也不一樣，為安全考慮，將分布概率集中的車道作為設(shè)計(jì)車道。因此，上述調(diào)查獲 得的雙向年平均日貨車交通量，還應(yīng)乘以方向系數(shù)(通常為0.5)和車道分布系數(shù)才能得到設(shè)計(jì)車道在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期初期的年平均日貨車交通量。車道分布系數(shù)查P458,表16-21，取 0.8。77Ns=0.5X 0.9X(Ni前 +Ni后)=0.5X 0.

34、8X 9679=3871.6i 1i 1查 P459表 16-31，取車道系數(shù) n =0.17,按式 NeNs (1 gr) -1 365 式中：grN e 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù)；t 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(年)gr交通量年平均增長(zhǎng)率；臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)計(jì)算可得：30年累計(jì)當(dāng)量軸次：Ne = (16%)'°1 x 365X 3871.6X 0.17=.86 1899 1046%由于100X 104 v 1899 104 V2000X 104，故屬于重交通，累計(jì)軸次計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-2表3-2軸載換算與累計(jì)軸次型號(hào)前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數(shù)輪組數(shù)后軸距(m)交通量(

35、輛/日)交通SH14125.5555.10120750日野KB22250.20104.301201300江淮HF15045.1101.51201500解放CA30A29.5036.75222960湘江HQP4023.173.222>3800沃洛沃N864855.00120.00120335黃河JN25355.0066.00222450累計(jì)交通軸次1899 萬(wàn)3.2初擬路面結(jié)構(gòu)由P479,表16-20可知，一級(jí)公路對(duì)應(yīng)的變異水平等級(jí)為低 中級(jí)。根據(jù)一級(jí)公 路，重交通等級(jí)和低中級(jí)變異水平等級(jí)，查 P477,表16-171，初擬普通混凝土面層 厚度為0.242m?？紤]到排水需求，基層選用多孔隙

36、水泥碎石，厚0.15m。墊層為0.16m天然砂礫。普通混凝土板的尺寸為寬 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。3.3路面材料參數(shù)確定按P480,表16-231和P481,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。已知路基回彈模量為36 Mpa。查P482,表16-271多孔隙水泥碎石基層回彈模量取 1450MPa,天然砂礫墊層回彈模量取 160MPa。按P481,式16-531計(jì)算基層頂面當(dāng)量 回彈模量如下：Dx2 2h1 E1 h2 E22 2h1h2= 14500.1520.152160 0.1620.16

37、2=763.43MpaE1h32+ EA + 也 h2)121241E1h11E2h23= 1450 0.151232160 0.16(0.15 0.16)+ +12411450 0.15=1.01MN mhX=312Dx/Ex =112 1.01/763.43 =0.251( m)Ex 0 45763.43 0 45a=6.221 1.51( -)=6.22 X 1 1.51 X () 0.45 =3.84E。36Ex 0 55763.43 0 55b=1 1.44( -) 0.55 =1 1.44X () 0.55 =0.732E036Et = ahxbE°(旦)1/3 =3.8

38、4 0.2510.693 36 (7633)1/3 =484.76MPaE036普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按 P481，式r 0.537h (空)1/3Et式中：r 混凝土板的相對(duì)剛度半徑(m)；h 混凝土板的厚度(m);Ec 水泥混凝土的彎拉彈性模量(Mpa);Et 基層頂面當(dāng)量回彈模量，分新建公路與歸路改建兩類。計(jì)算為r =0.537h3 Ec/Et =0.537X 0.242X 3 31000/484.76 =0.520m3.4荷載疲勞應(yīng)力按 P481，式 ps O.O77r0.60h-2 ,式中：式ps 標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps (Mpa)在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力。 標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界

39、荷位處差生的荷載應(yīng)力計(jì)算為pa=O.O77r0.60h 2 =0.077X 0.5200'600.242 2=0.89MPapa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。考慮荷載基準(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)Kf = N；二(1.21 X 107 ) 0.057 =2.533。根據(jù)公路等級(jí)，由P481,表16-241，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù) Kc=1.25。按P481，式16-491，荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為pr=KcK f Kr pa=0.87X 2.533X 1.25X 0.89=2.45 MPa3.5溫度疲勞應(yīng)力由 P483,表 16-28，IV 區(qū)最大溫度梯度取 92C /m）。板長(zhǎng) 5m, l/r =5/0.833=6.00,由 P483,圖 16-141可查普通混凝土板厚 0.22m, Bx =0.6。按 P483,式 tmcEchTgBx/2 ,式中：c 混凝土的溫度線膨脹系數(shù)（1/C），通常可取為1 10-5/ C；T g 最大溫度梯度；Bx 綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可按l/r和h查圖