《路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》word版

1、4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書4.1.1 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)計(jì)算書1、軸載分析廣州市科學(xué)城某主干道級(jí)，設(shè)計(jì)年限為20 年，采用瀝青混凝土路面，為雙向六車道有分隔帶設(shè)計(jì)，其交通量年增長(zhǎng)率為7，取車道系數(shù)為0.35，路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸荷載100kN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載。2、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。軸載換算采用如下的計(jì)算公式：（4.1）計(jì)算結(jié)果如表 4.1：表 4.1 設(shè)計(jì)彎沉值的軸載換算車型/KN解放CA-10B后軸60.851150051.85黃河JN-150前軸49.001158017.07后軸101.6011580407.17交通SH-1

2、41后軸55.101185063.60前軸25.55118502.25東風(fēng)ZQ-140前軸23.70118501.33后軸69.2011850141.11柯士達(dá)706R后軸90.0011860430.00前軸50.001186033.34依士茲TD-50后軸80.001115056.82前軸42.20111503.52解放CA-15后軸70.3811600130.18前軸20.97116000.67日野KB11后軸104.3011810972.80前軸50.201181040.42112352.12注：軸載小于25kN 的軸載作用不計(jì)。（2）累計(jì)當(dāng)量軸次。根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知，二級(jí)公路瀝青路面的設(shè)

3、計(jì)年限為20 年，采用六車道有分隔帶，車道系數(shù)查表可得=0.35，交通量平均年增長(zhǎng)率為6%。累計(jì)當(dāng)量軸次為：=11053456.94次3、半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。（1） 軸載換算。驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為： (4.2)計(jì)算結(jié)果如表4.2：表 4.2 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算車型/KN解放CA-10B后軸60.85114508.46黃河JN-150后軸101.6011380431.45交通SH-141后軸55.10118507.22東風(fēng)ZQ-140后軸69.201170036.81柯士達(dá)706R后軸90.0011680292.72前軸50.00116802

4、.66依士茲TD-50后軸80.001115025.17解放CA-15后軸70.381160036.12日野KB11后軸104.30118101134.38前軸50.20118103.27111978.25注：軸載小于50kN 的軸載作用不計(jì)。（2） 累計(jì)當(dāng)量軸次為：=9296507.49次4、構(gòu)組合與材料選擇。由上面計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為 552673 次左右，由于本設(shè)計(jì)的城市道路為級(jí)公路，設(shè)計(jì)為六車道有中央分隔帶的路面，設(shè)計(jì)通行能力和交通量較高，所以選擇設(shè)計(jì)為技術(shù)等級(jí)中等的道路。由于這些原因，根據(jù)規(guī)范推薦的結(jié)構(gòu)和面層基層的要求，現(xiàn)選取以下結(jié)構(gòu)：路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青

5、混凝土（15cm），基層采用水泥碎石（取25cm），底基層采用石灰土（厚度待定）。 查城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范1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）”，一級(jí)公路采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式瀝青碎石（4cm），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度5cm），下面層采用粗粒式瀝青碎石（6cm）。5、層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度。查路基路面工程4表14-7 和表14-8，得到各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度，如表4.3： 材料名稱抗壓模量E1/（MPa）（20）劈裂強(qiáng)度/（MPa）細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土14001.4中粒式密級(jí)配瀝青混凝土12001.0粗粒式

6、密級(jí)配瀝青混凝土10000.8水泥碎石15000.5石灰土5500.2256、土基回彈模量確定該路段處于 7 IV 區(qū)，為粘性土，查表知稠度為1.0，查路基路面工程2表2-12“二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（MPa）”查得土基回彈模量為40MPa。7、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定（1）設(shè)計(jì)彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公式（14-16）計(jì)算，該路為級(jí)公路；公路等級(jí)系數(shù)Ac=1.0，面層是瀝青碎石，As=1.0，半剛性基層，總厚度大于20cm，Ab=1.0，則，計(jì)算彎沉值為：（0.01mm）（2）各層材料的容許層底拉應(yīng)力細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土=3.07=0.4560MPa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土=3.07=

7、0.3257 MPa粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土=3.38 =0.2367 MPa水泥碎石=2.04 =0.2451 MPa石灰土=2.63 =0.0856 MPa8、設(shè)計(jì)資料總結(jié)設(shè)計(jì)彎沉值為 24.24（0.01mm），相關(guān)資料匯總?cè)绫?.4：表 4.4 設(shè)計(jì)資料匯總材料名稱h/cm20模量/MPa容許拉應(yīng)力/MPa細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土414000.4560中粒式密級(jí)配瀝青混凝土512000.3257粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土610000.2367水泥碎石2515000.2451石灰土？5500.0856土基-40-9、確定石灰土層厚度如圖所示 4.1 所示，等效換算第三層。 圖 4.1 石灰土層等

8、效換算示意圖查標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)表 14-5 得：當(dāng)量圓半徑=21.30/2=10.65cm，P=0.70MPa由： 查路基路面工程2中諾謨圖得=5.88,K1=1.43令Ls=Ld=24.24（0.01mm），則彎沉綜合修正系數(shù)為：=0.53又：=24.24（0.01mm）代入數(shù)據(jù)得： =4.29=0.51查圖可得： 所以：51.23又： ，則： 18.38cm所以可取石灰土層厚度為 20cm。10、驗(yàn)算（1）實(shí)測(cè)彎沉值驗(yàn)算H = 38 + 0.7220 = 52.40cm4.92查圖可得： K2 = 0.50,K1 =1.43,= 5.88滿足要求11、瀝青面層底面拉應(yīng)力計(jì)算(1)驗(yàn)算細(xì)粒式

9、密級(jí)配瀝青混凝土層（第一層）：首先把多層體系按照上層底面彎拉應(yīng)力的方法換算成三層體系，根據(jù)換算公式三層體系的抗壓模量分別為： =50.34cm三層體系的抗壓模量分別為：=1400=1200=40拉應(yīng)力的計(jì)算公式為 由， ，結(jié)果無(wú)法從路基路面工程2諾謨圖查出1 m 的數(shù)值，所以可以確定第一層細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土底層不受拉應(yīng)力的作用，只受到壓力的作用。(2)驗(yàn)算中粒式密級(jí)配瀝青混凝土層（第二層）：同理將多層體系換算成三層體系：18.13=55.52cm三層體系的抗壓模量分別為：=1400=1200=40由， ，結(jié)果無(wú)法從路基路面工程2諾謨圖查出1 m 的數(shù)值，所以可以確定第二層中粒式密級(jí)配瀝青混

10、凝土底層不受拉應(yīng)力的作用，只受到壓力的作用。(3)驗(yàn)算粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土層（第三層）：同理將多層體系換算成三層體系：=15.58 cm由 ， ， ，結(jié)果無(wú)法從路基路面工程2諾謨圖查出1 m 的數(shù)值，所以可以確定第三層粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土底層不受拉應(yīng)力的作用，只受到壓力的作用。（4）驗(yàn)算石灰土碎石基層的底面容許拉應(yīng)力如圖 4.2 所示，換算等效層高度 圖 4.2 石灰土碎石基層等效換算示意圖a 圖 4.3 石灰土碎石基層等效換算示意圖b 查圖可得：，則有： 滿足設(shè)計(jì)要求。（5）驗(yàn)算石灰土底基層底面容許拉應(yīng)力 圖 4.4 石灰土底基層等效換算示意圖 查圖可得：，則有： 綜合上述計(jì)算得知該路面

11、結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)完全符合規(guī)范要求，可以采用，路面結(jié)構(gòu)圖如圖4.5。粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土6cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土5cm細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土4cm水泥碎石25cm石灰土120cm滿足壓實(shí)要求的土基圖4.5 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)示意圖12、面層剪應(yīng)力驗(yàn)算， 計(jì)算正應(yīng)力和剪應(yīng)力H / = 33.17/10.65 = 3.11， = 1500 /1400 = 1.071E0 /E2 =40/1500=0.03， h / =14.20 /10.65 =1.33查城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范1中的三層體系表面最大剪應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，因而得 f=0.3 時(shí)：緩慢制動(dòng)時(shí)（即 f=0.2）：由實(shí)驗(yàn)已知瀝青混凝土面層，則因而 緊

12、急制動(dòng)時(shí)（f=0.5）確定面層層底的容許剪應(yīng)力參考路基路面工程2：停車站在設(shè)計(jì)年限內(nèi)停車標(biāo)軸數(shù)現(xiàn)按雙車道總累積淀15%計(jì)，次 緩慢制動(dòng)時(shí)（f=0.2）緊急制動(dòng)時(shí)（f=0.5）驗(yàn)算：緩慢制動(dòng)時(shí)緊急制動(dòng)時(shí) 在綜上所述，路面的上層的剪應(yīng)力設(shè)計(jì)滿足要求4.2 路面工程量計(jì)算廣州市白云區(qū)某主干道C標(biāo)道路全長(zhǎng)2093.125m，采用四幅路，設(shè)計(jì)為雙向六車道，其中：行車道寬63.75=22.5m，非機(jī)動(dòng)車道寬26.5=13m，中央綠化分隔帶寬4m，兩側(cè)分隔帶23=6m，設(shè)施帶款21.5=3m，人行道寬23.5=7m。道路全寬55.5m。本設(shè)計(jì)采用瀝青混凝土路面，人行道基層采用5cm厚的中粗砂，墊層采用16c

13、m 厚的石灰土，其中人行道路面和路緣帶的結(jié)構(gòu)工程量是相同的,故不重復(fù)計(jì)算，根據(jù)交通部頒公路工程概算定額6，各層的工程量計(jì)算如下4.2.1 行車道路面工程量計(jì)算1、道路面層面積=（行車道寬+路緣帶寬+非機(jī)動(dòng)車道款）道路總長(zhǎng)=（22.5+3.5+13）2093.125=81631.875 m22細(xì)粒式（4cm）瀝青混凝土路面層總量：0.0481631.875 =3265.275m3中粒式（5cm）瀝青混凝土路面層總量：0.0581631.875 =4081.594m3粗粒式（6cm）瀝青混凝土路面層總量：0.0681631.875 =4897.913m3工程的瀝青路面行車道結(jié)構(gòu)工程的用量見表4.5

14、：表4.5 瀝青路面行車道面層結(jié)構(gòu)工程量表材料名稱定額：每1000m2路面實(shí)體用量單位工程的材料總用量細(xì)粒式中粒式粗粒式細(xì)粒式中粒式粗粒式石油瀝青122.54113.46105.86t400.127463.098518.493砂471.22389.79296.66m31538.6631590.9641453.015礦粉128.40117.7296.10t419.261480.485470.689石屑261.18226.75168.89m3852.825925.501827.208路面用碎石（1.5cm）723.22334.74259.89m32361.5121366.2731272.918路面

15、用碎石（2.5cm）520.05299.07m32122.6331464.819路面用碎石（3.5cm）469.28m32298.4922、道路基層面積=（道路面層總寬+0.252）道路總長(zhǎng)=(39+0.256)2093.125=84771.482m2水泥灰碎石基層（25cm）結(jié)構(gòu)用量見表4.6：表4.6 道路基層結(jié)構(gòu)工程量表材料名稱定額：每1000m2路面實(shí)體用量單位工程的材料總用量32.5 級(jí)水泥27.69t2347.322碎石363.54m330817.825（3）道路底基層面積=(道路基層總寬+0.152）道路總長(zhǎng)=(40.5+0.156)2093.125=86655.375m2石灰土

16、底基層（16cm）結(jié)構(gòu)用量見表4.7：表4.7 道路底基層結(jié)構(gòu)工程量表材料名稱定額：每1000m2路面實(shí)體用量單位工程的材料總用量生石灰33.65t2915.953土274.10m323752.2384.2.2 人行道路面結(jié)構(gòu)工程量計(jì)算人行道面積=人行道寬道路總長(zhǎng)=3.522093.125=14651.875m2,采用水泥混凝土預(yù)制塊。人行道工程量見表4.8：表4.8 人行道路面結(jié)構(gòu)工程量表材料名稱定額：每1000m2路面實(shí)體用量單位工程的材料總用量M7.5水泥砂漿10m3146.519C25普通砼32.5級(jí)水泥2cm碎石50.5m3739.920型鋼0.15t2.198鋼板0.01t0.14

17、7電焊條3.7kg54.212鐵件28.7t420.50932.5級(jí)水泥21.24t311.206生石灰14.11t206.738土132.1m31935.513中（粗）砂35.14m3514.867碎石（2cm）40.4m3591.9364.2.3 路緣帶結(jié)構(gòu)工程量計(jì)算分隔帶兩邊采用C 型道牙0.100.30。道牙的面積=0.03m2路緣石的總體積=2093.1250.038=502.35m3。路緣石的工程量見表4.9：表4.9 人行道路面結(jié)構(gòu)工程量表材料名稱定額：每10m3路面實(shí)體用量單位工程的材料總用量M10水泥砂漿0.68m334.160C25普通砼32.5級(jí)水泥2cm碎石10.10m3507.374型鋼0.02t1.005電焊條0.1kg5.024鐵件1.9kg95.44732.5級(jí)水泥3.6t180.846中（粗）砂5.58m3280.311碎石（4cm）8.38m3420.9694.2.4 工程量匯總工程所用材料工程量匯總見表4.10：表4.10 工程量匯總表材料名稱單位工程的材料總用量材料名稱單位工程的材料總用量石油瀝青t1381.718