全過程精細講解路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算

1、路面結(jié)構(gòu)設(shè)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(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙單760太脫拉138211.4120.0051.402 X 802雙單132190標(biāo)準軸載010013807.1軸載分析路面設(shè)計以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準軸載a.以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)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、 C1C2Ni(7.1)P式中：N 標(biāo)準軸載當(dāng)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(biāo)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 1)，m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸間距離小于 3m時，應(yīng)考慮 軸數(shù)系數(shù)。2 :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 4.35g nq)黃河JN150前軸4916.4760218.447后軸101.611760814.331解放CA10B后軸60.85111710197.東風(fēng)

3、EQ140后軸69.21176012.930太脫拉138前軸51.416.419067.239后軸802.21190158.350標(biāo)準軸載380380.000/ Pi 4. 35g ni (萬)1848.327注：軸載小于25KN的軸載作用不計。(2)累計當(dāng)量軸數(shù)計算根據(jù)設(shè)計規(guī)，一級公路瀝青路面的設(shè)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(dāng)量軸次:N (11365 Ni5484490 .次 (7.2)(10.042)151365 1848.327 0.400.042驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計當(dāng)量軸次b.軸載換算驗算半剛性基底層底拉應(yīng)力公式為k8piC1C2 n

4、-)(7.3)i 1P式中：c1為軸數(shù)系數(shù)，c11 2(m C2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(fēng)EQ140后軸69.2117600.424太脫拉138前軸51.411.851901.712后軸802.2119070.129標(biāo)準軸載380380.000GC2 ni (自81347.313注：軸載小于50KN的軸載作用不計t(1)1365 N,Ne15（10.042%）1365 1347.313 0

5、.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(shè)計年限一個行車道上的累計標(biāo)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， 表面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(guān)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(biāo)材料名稱20 C抗壓

6、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表7.5瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度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-10202

7、5 - 40r中粒式1916AC-163540 -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 - 1207.4 土基回彈模量的確定該路段處于川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)計指標(biāo)的確定對于一級公路，規(guī)要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)，并進行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗算。a. 設(shè)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(shè)計彎沉值為：Ld 960Ne0.2AcAsAb960 5484490 0.2 1.0 1.0 1.026.5(0.01mm) (7.4)b. 各層材料的容許層底拉應(yīng)力spR 丁Ks(7.5)(1)細粒式密級配瀝青混凝土Ks0.09AaNe0.22(7.6)2.734SPKS1.42.7340.5MPa(7.7)(2)中粒式密級配瀝青混凝土Ks0.09AaNe220.09 1.0 54844900.221.02.734SPKs12.7340.36MPa0.09 1.0 54844900.221.0(3) 粗粒式密級配瀝青混凝土0.09

9、 AaNe22Ks0 223.010.09 1.1 5484490 .1.0sp 0.8Ks 3.010.26MPa(4) 細粒式瀝青瑪蹄脂碎石Ks0.09AaNeAC2.7340 220.09 1.0 5484490 .1.0SPKs1.42.7340.5MPa(5) 中粒式瀝青瑪蹄脂碎石K0.09 AN；22Ks“(6)(9)0 220.09 1.0 5484490 .2 734sp R懇1.010.36MPa2.734粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石水泥碎石KsKs0.09AaNe22AC0.09 54844900.223.01sp 0.8Ks 3.010.35Ne0.11AcSP0.51.931.

10、00.26MPa0.35 54844900.110.27MPa1.93(7.8)石灰粉煤灰碎石Ks0.45N；110.45 548449O0.112.48(7.9)sp 0.6r 2.480.32MPa(10)石灰土Ks0.45N：11AT-0.45 54844900112.48sp 0.25r 2.480.1MPa(11)二灰土Ks0.45N；11Ac0.45 54844900.112.48sp 0.3r 2.480.12MPa7.6設(shè)計資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚汗返燃壱患壒饭返燃壪禂?shù)1面層類型系數(shù)1基層類型系數(shù)1路面設(shè)計彎沉值：26.5 （0.01mm）材料名稱H (CM劈裂強度（

11、MPA）容許拉應(yīng)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土基表7.6 方案A按設(shè)計彎沉值計算設(shè)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)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.

12、1 cm( 路面設(shè)計層厚度:第1層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第2層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第3層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第4層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第5層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求）H( 4 )= 19.1 cm(H( 4 )= 19.1 cm( 驗算路面防凍厚度僅考慮彎沉）同時考慮彎沉和拉應(yīng)力）路面最小防凍厚度60 cm驗算結(jié)果表明，路面總厚度滿足防凍要求.通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)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(shè)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(yīng)

13、力計算材料名稱20 C抗壓模量(MPa15C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(yīng)力中粒瀝青混凝土120016001.0計算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計算應(yīng)力石灰土5505500.25計算應(yīng)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

14、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 (0.01mm)計算新建路面各結(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 (MPa)(T ( 5 )= 0.076 (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)力萬案B：表7.8材料名稱H( CM劈裂強度（MPA）容許拉應(yīng)力（MPA細粒式瀝青瑪蹄脂碎石31.40.51

15、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)計彎沉值計算設(shè)計層厚度LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 15 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)力驗算設(shè)計層厚度：H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm( 路面設(shè)計層厚度：H( 4 )= 19 cm(H( 4 )= 19 cm(驗算路面防

16、凍厚度第1層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第2層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第3層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第4層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求） 第5層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求）僅考慮彎沉）同時考慮彎沉和拉應(yīng)力）路面最小防凍厚度60 cm驗算結(jié)果表明，路面總厚度滿足防凍要求.通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)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(shè)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(yīng)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20 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150018001.4計算應(yīng)力中粒式瀝青 瑪蹄脂碎石130017001計算應(yīng)力粗粒式瀝青 瑪蹄脂碎石100013000.8計算應(yīng)力水泥穩(wěn)定碎石160016000.5計算應(yīng)力一灰土6006000.3LS= 25.8 (0.01mm)LS= 27.9 (0.01mm)LS= 31 (0.01mm)LS= 35.5 (0.01mm)LS= 85.7 (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