瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

路面設(shè)計7.1基本資料1.設(shè)計規(guī)范：《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2006）《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2002）《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2004）2.年平均增長率和交通組成序號車型名稱交通量序號車型名稱交通量1黃河JN1501907斯柯達(dá)706R942日野KF300D1708長征XD980733依士茲TD50609東風(fēng)CS938814標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ10063310尼桑CK10G695交通SH-1416211東風(fēng)SP9135866解放CA10B43612日野KB22297車道系數(shù)：二級公路雙向兩車道在0.6~0.7，取0.6年平均增長率：6%3.自然條件及氣象資料查詢相關(guān)資料知，該公路地處區(qū)，年降雨量為1000（mm/年），最高氣溫15.7℃，最低氣溫-4℃以上，日照21000多小時，屬東部濕潤季凍4.地質(zhì)資料與筑路材料沿線土質(zhì)為中液限粘性土，路基一般處于中濕狀態(tài)。公路沿線有豐富的沙礫，石料，筑路材料豐富。路面所需水泥和瀝青均需外購。5.路面設(shè)計方案本設(shè)計采用柔性路面和剛性路面即瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩種方案進(jìn)行設(shè)計，通過方案比選最終確定一種路面設(shè)計方案。7.2瀝青路面設(shè)計采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，確定設(shè)計年限12年，需進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計。（1）交通資料據(jù)設(shè)計任務(wù)書得知其交通組成與交通量如表所示，預(yù)測其交通量年增長率為6%。不同車型的交通參數(shù)見表。表7-1設(shè)計交通組成、交通量與不同車型的交通參數(shù)序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61雙輪組1902日野KF300D40.75792雙輪組<31703依士茲TD5042.2801雙輪組604標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ10001001雙輪組6335交通SH-1412363.52雙輪組>3626解放CA10B19.460.851雙輪組4367斯柯達(dá)706R50901雙輪組948長征XD98037.172.652雙輪組<3739東風(fēng)CS93824702雙輪組>38110尼桑CK10G39.25104.31雙輪組6911東風(fēng)SP913520.272.32雙輪組>38612日野KB22250.2761雙輪組97（2）計算標(biāo)準(zhǔn)軸載累計計算交通量Ne，確定交通等級a.用于彎沉驗(yàn)算和瀝青層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算的Ne（A）（7-1）式中：——輪組系數(shù)，雙輪組時為1.0，單輪組時為6.4，四輪組時為0.38；——軸數(shù)系數(shù)；當(dāng)軸間距大于3米時,按單獨(dú)的一個軸載計算,則C2=1m,當(dāng)軸間距小于3m時,按雙軸或多軸計算C2=1+1.2×(m-1)，m為軸數(shù)；表7-2用于彎沉驗(yàn)算和瀝青層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算的Ne（A）交通量計算參數(shù)黃河496.4119054.61JN150101.611190203.58日野KF300D40.756.4117021.917912.2170134.14依士茲TD5042.26.41609.0080116022.73標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ10006.416330.0010011633633.00交通SH-141236.42.2621.4663.511628.60解放CA10B19.46.414362.2360.851143650.24斯柯達(dá)706R506.419429.5090119459.44長征XD98037.16.41736.2672.6512.27340.01東風(fēng)CS938246.41811.047012.28137.76尼桑CK10G39.256.41697.5576116920.91東風(fēng)SP913520.26.41860.5272.312.28646.15日野KB22250.26.419730.98104.31197116.50合計1538.12計算得：取車道系數(shù)η=0.6，按下式計算即累計當(dāng)量軸次：次在中，屬中等交通。b.用于半剛性基層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算的標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N（7-2）式中：——輪組系數(shù),單輪組為18.5,雙輪組為1,四輪組為0.09；——軸數(shù)系數(shù)，=1+2（m-1）。表7-3用于半剛性基層的交通量計算參數(shù)黃河4918.5119011.68JN150101.611190215.73日野KF300D40.7518.511702.39791317077.37依士茲TD5042.218.51601.1280116010.07標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ100018.516330.0010011633633.00交通SH-1412318.53620.0363.511621.64解放CA10B19.418.514360.0260.85114368.20斯柯達(dá)706R5018.51946.7990119440.46長征XD98037.118.51730.4872.65137317.00東風(fēng)CS9382418.51810.0270138114.01尼桑CK10G39.2518.51690.727611697.68東風(fēng)SP913520.218.51860.0072.3138619.26日野KB22250.218.51977.24104.31197135.85合計 1210.74計算得：=1210.74驗(yàn)算半剛性基層拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次：取車道系數(shù)η=0.6，按下式計算==4473099次在中，屬中等交通。式中Ne——設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次；t——設(shè)計年限；——設(shè)計年限內(nèi)的交通量平均增長率；——車道系數(shù)；計算的Ne(軸次);=4473099(軸次)屬于中等輕交通。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合與材料的選?。罕?-4瀝青路面設(shè)計參數(shù)層位材料名稱h（mm）20℃抗壓回彈模量（MPa15℃抗壓回彈模量（MPa劈裂強(qiáng)度（MPa）面層細(xì)粒式瀝青混凝土60140020001.5中粒式瀝青混凝土100120016001.1粗粒式瀝青混凝土12090012000.9基層石灰土穩(wěn)定碎石200110020000.4底基層石灰25新建路基—36—土基回彈模量：36MPa1、設(shè)計彎沉值：（0.01mm）式中：Ld——路面彎沉設(shè)計值，0.01mm；Ne——設(shè)計年限內(nèi)一個車道上標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計當(dāng)量軸次；Ac——道路等級系數(shù)，高速和一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2；As——面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0；Ab——基層類型系數(shù)，對半剛性基層Ab=1.0，柔性基層Ab=1.6。2、計算確定容許彎拉應(yīng)力根據(jù)公式：σR=σS/KS式中：σR——路面結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力；σS——瀝青混凝土和半剛性基層的劈裂強(qiáng)度（MPa）。對瀝青混凝土指15℃時的劈裂強(qiáng)度，二灰穩(wěn)定類材料為齡期為180天的劈裂強(qiáng)度；KS——抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。1,、細(xì)粒式瀝青混凝土面層計算：KS0.09Ne0.22/AcMPa2、中粒式瀝青混凝土面層計算：KS0.09Ne0.22/Ac0.44MPa3、粗粒式瀝青混凝土面層計算：KS0.09Ne0.22/AcMPa式中：——瀝青混合料級配的系數(shù)（細(xì)、中粒式瀝青混凝土為1.0粗粒式瀝青混凝土為1.1）4、石灰土穩(wěn)定碎石計算：KS=0.35Ne0.11/AcMPa5、石灰土計算：KS=0.45Ne0.11/AcMPa表7-5結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力σR材料名稱極限彎拉強(qiáng)度（Mpa）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)K容許彎拉應(yīng)力σR（Mpa）細(xì)粒式瀝青混凝土1.52.500.6中粒式瀝青混凝土1.12.500.44粗粒式瀝青混凝土0.92.500.36石灰穩(wěn)定碎石0.41.760.23石灰土0.252.260.112、路面厚度計算計算路表彎沉（采用三層體系計算，通過查諾謨圖方法）令實(shí)際彎沉，則彎沉綜合修正系數(shù)式中：——路面彎沉值，（0.01mm）；P——標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)（MPa）；P=0.7MPa——當(dāng)量圓半徑（cm）；=10.65cmF——彎沉綜合修正系數(shù)；——理論彎沉系數(shù)?！粱貜椖Ａ恐涤捎谏鲜街袕澇辆C合修正系數(shù)與路面彎沉值本身有關(guān)，必須試算。計算0.55將多層體系照彎沉等效的原則換算為三層，上面層為一層，地基為一層，中部為一層。第二層層底拉應(yīng)力計算：由三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖：=6.1=1.4由得查諾謨圖得所以17.66取18cm轉(zhuǎn)化為三層體系如下：--------------------------------------------------------------------------------上層，E1=1400MPa,h=60mm--------------------------------------------------------------------------------中層，E2=1200MPa,H=521.85mm--------------------------------------------------------------------------------土基，E0=36MPa底層拉應(yīng)力驗(yàn)算：面層為一層，基層為一層，地基為一層。轉(zhuǎn)化為三層體系如下：--------------------------------------------------------------------------------面層，E1=1400MPa,h=280mm--------------------------------------------------------------------------------基層，E2=1100MPa,H=380mm--------------------------------------------------------------------------------土基，E0=36MPa由三層連續(xù)體系底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖查得：=0.04，m1=0.8,m2=0.88,由以上數(shù)據(jù)可算得三層體系中上層底面拉應(yīng)力為：б=pm1m2=0.7×0.04×0.8