大同線路面計算書

大同線公路大同至XXX段新建工程路面設計計算書路線建設說明：擬建兩車道的二級公路。在使用期內的交通量年平均增長率為10%。該段路處于IIIa區(qū)，為粉質低液限粘土。當路面處于干濕狀態(tài)時：一.預測交通量組成：車型前軸重(KN))后軸重(KN))后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量(次/日日)黃河JN15049.0101.61雙150日野KB22250.2104.31雙150三菱T653B29.348.01雙120解放SP920031.378.03雙>3m100東風EQ15526.556.72雙>3m150軸載換算路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以設計彎沉值為指標，以驗算瀝青層層底抗拉應力為驗算內容進行設計。軸載換算公式：N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35計算結果如下：車型軸載類型Pi(KN)C1C2NiC1C2Ni(Pi/P)4..35黃河JN150前軸49.0111506.75后軸101.611150160.75日野KB222前軸50.2111507.5后軸104.311150180.1三菱T653B前軸29.3111200.48后軸48.0111204.93解放SP9200前軸31.3111000.64后軸78.031100101.8東風EQ155前軸26.5111500.47后軸56.72.2115028.0N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35=491.32累計當量軸次：據規(guī)范：二級公路瀝青路面設計年限取12年，雙車道的車道系數(shù)為：0.6–0.7，取0.65。Ne={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη={[(1+0.1)365-1]*365/0.1}*Ni*0.65=2492673次驗算半剛性基層層底抗拉應力的累計當量軸次。軸載換算：N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8軸載換算結果表（半剛性基層底層拉應力）。車型軸載類型Pi(KN)C1`C2`NiC1`C2`Ni(Pi/P)8黃河JN150后軸101.611150170.25日野KB222前軸50.2111500.604后軸104.311150210.1解放SP9200后軸78.03110041.1東風EQ155后軸56.7311504.81N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8=426.864累計當量軸次參數(shù)取同上值，設計年限為12年，車道系數(shù)為0.65。累計當量軸次為：Ne`={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη=2165661次二.結構組合與材料選取由上面計算得到設計年限內一個行車道上的累積標準軸次約為250萬左右，路面結構中面層采用瀝青混凝土(9cm)、基層采用水泥碎石(20cm)、底層采用石灰土。由規(guī)范規(guī)定瀝青混凝土面層的使用并結合工程實際，本路線采用雙層式設計。其中表面層采用細粒式級配瀝青混凝土（厚為3cm）[AC-13]；下面層采用粗粒式級配瀝青混凝土（厚為6cm）[AC-25]。各種材料抗壓模量與劈裂強度查公路《路基路面工程》（人民交通出版社）表14-13、14-14，得到各層材料的抗壓模量與劈裂強度?？箟耗Ａ咳?0oC時的模量，各值均取規(guī)范規(guī)定的中間值。因此，細粒式密級配瀝青混凝土為1400Mpa；粗粒式密級配瀝青混凝土為1000Mpa；水泥碎石為1500Mpa；石灰土為550Mpa。各層材料的劈裂強度為：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4Mpa；粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8Mpa；水泥碎石為0.5Mpa；石灰土為0.225Mpa。土基回彈模量的確定該段路處于IIIa區(qū)，為粉質低液限粘土。稠度取1.1。查表得土基回彈模量為61Mpa。三.設計指標確定規(guī)范規(guī)定對于二級公路規(guī)范要求設計彎沉值作為設計指標并進行結構層底拉應力驗算。設計彎沉值路面設計彎沉值根據公式：Ld=600Ne-0.2AcAsAb,二級公路其等級系數(shù)為：Ac=1.1；面層為瀝青混凝土As=1.0；底層厚度大于20cm，Ab=1.0。Ld=6002492673-0.2*1.1*1.0*1.0=34.69(10-2mm)各層材料的容許底層拉應力：σR=σSP/KS細粒式密級配瀝青混凝土：KS=0.09AaNe0.22/Ac=0.09*1.0*24926730.22/1.1=2.090σR=σSP/KS=1.4/2.090=0.670Mpa粗粒式密級配瀝青混凝土：KS=0.09AaNe0.22/Ac=0.09*1.1*24926730.22/1.1=2.299σR=σSP/KS=0.8/2.299=0.348Mpa水泥碎石：KS=0.35Ne0.11/Ac=0.35*24926730.11/1.1=1.608σR=σSP/KS=0.5/1.608=0.298Mpa石灰土：KS=0.45Ne0.11/Ac=0.45*24926730.11/1.1=2.068σR=σSP/KS=0.225/2.068=0.1088Mpa設計資料總結：材料名稱h(cm)20oC模量((MPa))容許拉應力(MMPa)細粒式314000.670粗粒式610000.348水泥碎石2015000.298石灰土？5500.1088土基——61——確定路面厚度綜合修正系數(shù)：F=1.63[Ls/(2000δ)]0.38*(E0/P)0.36(P為輪胎接地壓強)取Ls=Ld=34.69、P=0.7Mpa、δ=0.5*單輪傳壓面當量直徑=0.5*21.3=10.65F=1.63*[34.69/(2000*10.65)]0.38*(61/0.7)0.36=0.710理論彎沉系數(shù)：aL=Ls*E1/(PdF)=(34.69*1400*10-3)/(0.7*21.3*0.71)=4.588由E2/E1=1000/1400=0.714h1/δ=3/10.65=0.282查圖：a=7.59；由E0/E2=61/1000=0.061h1/δ=3/10.65=0.282查圖：K1=0.87；則K2=aL/aK2=4.588/(7.59*0.87)=0.695由表查得：h/δ=4.6則H=δ*4.9=10.65*4.6=48.99=6+20*1.184+h4*0.78所以得出h4=24.7≈25cm四.驗算部分整體性材料基層拉應力驗算瀝青混凝土劈裂強度為δspa=1.2Mpa；韌性材料劈裂強度為δspa=1.2Mpa。瀝青混凝土面層底面彎拉應力計算：結構層等效換算算細粒式h1E1=1400粗粒式h2E2=1000水泥碎石h3E3=1500石灰土h4E4=550土基E0=61=9.26H=30.73又因為h/δ=9.26/10.65=0.8695E2`/E1`=E3/E2=1.5查圖得σ為負值，則彎拉應力為負，因此面層彎拉應力滿足要求。驗算基層底面拉應力h=？E=1500MMPa石灰土H=25E=550MPPa土基E=61MPaah=2.949+5.42+25=33.37又因為h/δ=33.37/10.65=3.3E1`/E2`=550/1500=0.3667查表得：δ=0.16由E0/E2`61/550=0.1109得：m1=1.10m2=0.79σM=0.7*0.16*1.1*0.79=0.097328<0.1071即石灰土所受承載力小于允許承載力，故滿足要求。當路面處于中濕狀態(tài)時：當土基處于中濕狀態(tài)時，取Wc=1.0,則E0=48MPa一.預測交通量組成：車型前軸重(KN))后軸重(KN))后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量(次/日日)黃河JN15049.0101.61雙150日野KB22250.2104.31雙150三菱T653B29.348.01雙120解放SP920031.378.03雙>3m100東風EQ15526.556.72雙>3m1501.軸載換算路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以設計彎沉值為指標，以驗算瀝青層層底抗拉應力為驗算內容進行設計。軸載換算公式：N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35計算結果如下：車型軸載類型Pi(KN)C1C2NiC1C2Ni(Pi/P)4..35黃河JN150前軸49.0111506.75后軸101.611150160.75日野KB222前軸50.2111507.5后軸104.311150180.1三菱T653B前軸29.3111200.48后軸48.0111204.93解放SP9200前軸31.3111000.64后軸78.031100101.8東風EQ155前軸26.5111500.47后軸56.72.2115028.0N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35=491.32累計當量軸次：據規(guī)范：二級公路瀝青路面設計年限取12年，雙車道的車道系數(shù)為：0.6–0.7，取0.65。Ne={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη={[(1+0.1)365-1]*365/0.1}*Ni*0.65=2492673次2.驗算半剛性基層層底抗拉應力的累計當量軸次。軸載換算：N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8軸載換算結果表（半剛性基層底層拉應力）。車型軸載類型Pi(KN)C1`C2`NiC1`C2`Ni(Pi/P)8黃河JN150后軸101.611150170.25日野KB222前軸50.2111500.604后軸104.311150210.1解放SP9200后軸78.03110041.1東風EQ155后軸56.7311504.81N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8=426.864累計當量軸次參數(shù)取同上值，設計年限為12年，車道系數(shù)為0.65。累計當量軸次為：Ne`={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη=2165661次二.結構組合與材料選取由上面計算得到設計年限內一個行車道上的累積標準軸次約為250萬左右，路面結構中面層采用瀝青混凝土(9cm)、基層采用水泥碎石(20cm)、底層采用石灰土。由規(guī)范規(guī)定瀝青混凝土面層的使用并結合工程實際，本路線采用雙層式設計。其中表面層采用細粒式級配瀝青混凝土（厚為3cm）[AC-13]；下面層采用粗粒式級配瀝青混凝土（厚為6cm）[AC-25]。各種材料抗壓模量與劈裂強度查公路《路基路面工程》（人民交通出版社）表14-13、14-14，得到各層材料的抗壓模量與劈裂強度。抗壓模量取20oC時的模量，各值均取規(guī)范規(guī)定的中間值。因此，細粒式密級配瀝青混凝土為1400Mpa；粗粒式密級配瀝青混凝土為1000Mpa；水泥碎石為1500Mpa；石灰土為700Mpa。各層材料的劈裂強度為：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4Mpa；粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8Mpa；水泥碎石為0.5Mpa；石灰土為0.225Mpa。土基回彈模量的的確定該段路處于IIIIa區(qū)，為粉粉質低液限限粘土。稠稠度取1.1。查表得得土基回彈彈模量為48MMpa。三.設計指標確定規(guī)定對于二級公公路規(guī)范要要求設計彎彎沉值作為為設計指標標并進行結結構層底拉拉應力驗算算。路面設計彎沉值值根據公式式：Ld==600NNe-0..2AcAsAb,二級公路路其等級系系數(shù)為：Ac=1.1；面層為瀝瀝青混凝土土As=1.0；底層厚度度大于200cm，Ab=1.0。Ld=600224926673-00.2**1.1**1.0**1.0==34.669(100-2mm)各層材料的容許許底層拉應應力：σR=σSP/KS細粒式密級配瀝瀝青混凝土土：KS=0.09AAaNee0.222/Acc=0.009*1..0*2449267730.222/1..1=2..090σR=σSP/KS=11.4/22.0900=0.6670MMpa粗粒式密級配瀝瀝青混凝土土：KS=0.09AAaNee0.222/Acc=0.009*1..1*2449267730.222/1..1=2..299σR=σSP/KS=00.8/22.2999=0.3348MMpa水泥碎石：KS=0.35Ne0..11//Ac=00.35**2492267300.11//1.1==1.6008σR=σSP/KS=00.5/11.6088=0.2298MMpa石灰土：KS=0.45Ne0..11//Ac=00.45**2492267300.11//1.1==2.0668σR=σSP/KS=00.2255/2.0068=00.10888Mppa設計資料總結：：材料名稱h(cm)20oC模量((MPa))容許拉應力(MMPa)細粒式314000.670粗粒式610000.348水泥碎石2015000.298石灰土？7000.1088土基——48——確定路面厚度綜合修正系數(shù)：：F=1.63[[Ls/((20000δ)]0.338*(EE0/P))0.366(P為輪胎接接地壓強)取Ls=Ld=334.699、P=0..7Mpaa、δ=0.55*單輪傳傳壓面當量量直徑=00.5*221.3==10.665F=1.63**[34..69/((20000*10..65)]]0.388*(488/0.77)0.336=0.66503理論彎沉系數(shù)：：aL=Ls*E1/((PdF))=(344.69**14000*10--3)/((0.7**21.33*0.66503))=5.00089由E2/E1=10000/14400=00.7144h1/δ=3/110.655=0.2282查查圖：a=7..59；由E0/E2=48//10000=0..048h1/δ=3/110.655=0.2282查查圖：K1=1.007；則K2=aL/aK2=55.00889/(77.59**1.077)=0..61688由表查得：h//δ