道路工程課程設(shè)計山東交通學(xué)院LUOYAN

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁課程設(shè)計任務(wù)書題目新建瀝青路面（水泥混凝土路面）設(shè)計舊路改建路面設(shè)計系(部)土木工程學(xué)院專業(yè)土木工程系班級土木093橋一學(xué)生姓名羅緒昌學(xué)號6月4日至6月9日共1周指導(dǎo)教師(簽字)系主任(簽字)2012年6月10日設(shè)計內(nèi)容及要求：1、路基干濕類型及路基回彈模量的決定；2、瀝青路面結(jié)構(gòu)計劃的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算；3、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)計劃的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算；4、舊路改建路面結(jié)構(gòu)計劃的決定及加鋪層厚度的計算。設(shè)計原始資料：新建瀝青路面（1），基本設(shè)計資料某馬路設(shè)計為高速馬路，設(shè)計年限為15年，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計車速為120KM/H，車輛荷載按馬路I級荷載。（2），氣象，地質(zhì)資料馬路地屬高原，西南潮暖區(qū)Ⅴ4區(qū)，路段地質(zhì)組為泥質(zhì)砂巖，夾石英砂巖，上覆亞粘土。路床頂面距地下水位2.0m。（3），交通資料交通調(diào)查資料為2002年（見下表），設(shè)計年限的起算年為2005年，交通量年平均增長率為7%，2005年后的交通量增長率為13%。車型與交通量表序號汽車車型前軸重KN后軸重KN后軸數(shù)后軸組數(shù)后軸距m作用次數(shù)次／日1江淮AL66001726.51雙10502會客JT691231.265.61雙1803躍進牌NJ13120.238.21雙7004東風(fēng)牌EQ14023.769.21雙5005黃河牌JN-15049101.61雙5006日野KB22250.21041雙1207太脫拉13851802雙≤32802、新建水泥混凝土路面設(shè)計資料馬路天然區(qū)劃II4區(qū)擬新建一條二級馬路，路基為粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9m。路床頂面距地表持久積水位2.3m。經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為1800。交通量年增長率為10%，試設(shè)計該路面。3、舊路改建資料廣東省某二級馬路，交通調(diào)查資料調(diào)查年為2003年，數(shù)值見表1所示，設(shè)計年限的起算年為2006年，交通量年增長率為10%，該路段路基屬于干燥類型，在不利時節(jié)（干季）用標(biāo)準(zhǔn)軸測得的路段40個測點的彎沉值如表2，測定時路表溫度與前5H平均氣溫之和為85`C，原路面結(jié)構(gòu)如圖1所示,原有路面厚度為36cm石灰土底層，15cm水泥穩(wěn)定砂礫基層，6cm瀝青混凝土。土基回彈模量為40MPa。表1車型黃河JN150交通SH141太脫拉138東風(fēng)SP9135輛/d5201200360220實測彎沉值（單位：0.01mm）表25811060543897813775564583503936594182454744464969897853736079465789456746567889906cm瀝青混凝土15cm水泥穩(wěn)定砂礫6cm瀝青混凝土15cm水泥穩(wěn)定砂礫36cm石灰土三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表1．計算說明書部分：1.1路基干濕類型及路基回彈模量的決定；當(dāng)舉行新路設(shè)計時，土基的回彈模量：此時路基尚未建成，土基的回彈模量，要通過預(yù)估某路段路基修筑后，可能浮上的路基土的平均稠度，辯證地決定土基的回彈模量值。實際中是適用查表法。⑴由路床表面至地下水位的高度H、地區(qū)所在的天然區(qū)劃及土質(zhì)查瀝青路面設(shè)計規(guī)范，決定土基的干濕類型。⑵由土基的干濕類型，查設(shè)計規(guī)范得路基土的平均稠度ωC。⑶由路基土的平均稠度，查設(shè)計規(guī)范得土基回彈模量E0。⑷倘若是高等馬路，由瀝青路面設(shè)計規(guī)范說明，采用重型擊實實驗時，土基回彈模量E0提高15%-30%。按照馬路所處地區(qū)及路基填土土質(zhì)、路基填土高度情況，決定路基干濕類型及回彈模量。1.2、瀝青路面結(jié)構(gòu)計劃的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算；①按照所給交通量和交通組成，計算累計軸載作用次數(shù)，結(jié)合馬路等級，決定路面等級，計算設(shè)計彎沉值；②按照當(dāng)?shù)刂凡牧锨闆r及天然氣候特點，擬定路面結(jié)構(gòu)計劃，決定路面材料的設(shè)計參數(shù)；③按照設(shè)計彎沉值計算路面厚度。需要時應(yīng)驗算拉應(yīng)力是否滿意容許拉應(yīng)力的要求。如不滿意要求，采取相應(yīng)措施舉行調(diào)節(jié)后再重新計算。上述計算應(yīng)采用彈性多層體系理論編制的程序舉行。④對于時節(jié)性冰凍地區(qū)的高級和次高級路面，應(yīng)驗算防凍厚度是否滿意要求。⑤按照馬路等級情況，需要時還應(yīng)決定路肩的路面結(jié)構(gòu)。1.3、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)計劃的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算；按照所給交通量和交通組成，計算累計軸載作用次數(shù)；初步擬定路面結(jié)構(gòu)：初選路面結(jié)構(gòu)層次、類型和材料組成，擬定各層的厚度、面板和接縫構(gòu)造；②決定材料參數(shù)，包括混凝土的設(shè)計彎拉強度和回彈模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當(dāng)量回彈模量；③計算荷載疲勞應(yīng)力；④計算溫度疲勞應(yīng)力；⑤檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)是否滿意設(shè)計要求，如不滿意要求，則采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施，重新擬定路面結(jié)構(gòu)，舉行設(shè)計。1.4、舊路改建路面結(jié)構(gòu)計劃的決定及加鋪層厚度的計算。舊路改建以瀝青路面的改建為主，主要設(shè)計內(nèi)容包括：①舊路的代表彎沉值的計算，按照所給的舊路彎沉調(diào)查資料，計算決定舊路面的代表彎沉值；②舊路面當(dāng)量回彈模量的計算；③擬定改建路面的補強結(jié)構(gòu)計劃，舉行補強層厚度的計算1.5、要求應(yīng)附厚度計算，拉應(yīng)力驗算的微機計算結(jié)果。2．圖紙部分：繪制路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計施工圖一張。四、進程安頓序號項目時光(天)（一）新建瀝青路面設(shè)計1（二）新建水泥混凝土路面設(shè)計2（三）舊路改建路面設(shè)計1（四）編寫設(shè)計計算說明書0.5（五）施工圖繪制及裝訂成冊0.5五、主要參考資料：參考教材：《道路建造材料》第三版嚴(yán)家伋編著《馬路工程》，人民交通出版社，張正林主編?！兜缆饭こ獭?，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，于書翰主編。參考資料：1、《馬路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）2、《馬路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2002）3、《瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2004）4、《馬路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）5、《馬路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）6、《馬路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF30-2003）朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第1章新建瀝青路面設(shè)計1.1決定路面等級和面層類型交通資料交通調(diào)查資料為2002年（見下表），設(shè)計年限的起算年為2005年，交通量年平均增長率為7%，2005年后的交通量增長率為13%。車型與交通量表序號汽車車型前軸重KN后軸重KN后軸數(shù)后軸組數(shù)后軸距m作用次數(shù)次／日1江淮AL66001726.51雙976.52會客JT691231.265.61雙192.63躍進牌NJ13120.238.21雙6514東風(fēng)牌EQ14023.769.21雙5355黃河牌JN-15049101.61雙4656日野KB22250.21041雙128.47太脫拉13851802雙≤3260.41.1.1以設(shè)計彎沉為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算eq\o\ac(○,1)軸載換算軸載換算采用如下公式：式中：N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)，次/日——標(biāo)準(zhǔn)軸載，——被換算車型的各級軸載，——軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時的軸數(shù)系數(shù)為m;當(dāng)軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按下式計算：——軸數(shù)；——輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38。a江淮AL6600b會客JT6912C躍進牌NJ131d東風(fēng)牌EQ140e黃河牌JN-150f日野KB222g太脫拉138朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁按照設(shè)計規(guī)范，一級馬路的瀝青路面設(shè)計年限為15年，車道系數(shù)。交通調(diào)查資料為2002年，設(shè)計年限的起算年為2005年，交通量年平均增長率為7%，2005年后的交通量增長率為13%2005年的交通量為：故屬于高級路面，該值可以用來計算路面的設(shè)計彎沉及瀝青層底拉應(yīng)力。1.1.2半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算軸載換算軸載換算采用如下公式：式中：——軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時的軸數(shù)系數(shù)為m;當(dāng)軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按下式計算：——輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。a江淮AL6600因前軸后軸都<50KN所以可以忽略不計b會客JT6912前軸<50KN所以忽略不計C躍進牌NJ131前后軸都小于50KN所以忽略不計d東風(fēng)牌EQ140e黃河牌JN-150f日野KB222g太脫拉138\eq\o\ac(○,2)累積當(dāng)量軸次。a.2005年的交通量為設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累積當(dāng)量軸次為：故該值可用來計算半剛性基層層底的拉應(yīng)力驗算。1.1.3路面的設(shè)計彎沉值的計算路面的設(shè)計彎沉值的大小隨路面等級、交通量、軸型、面層和基層類型等因素而異。按照大量的調(diào)查觀測資料，經(jīng)數(shù)學(xué)加工收拾，可得如下經(jīng)驗公式：式中：——路面設(shè)計彎沉值（0.01mm）；——馬路等級系數(shù)。高速馬路、一級馬路為1.00；二級馬路為1.10；三、四級馬路為1.20；——面層類型系數(shù)。瀝青混凝土為1.0；熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、瀝青貫入式、瀝青上拌下貫式為1.10；瀝青表面處治為1.10；低級路面為1.3。——基層類型系數(shù)。對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時，；若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級配碎石、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時，可取1.0；柔性基層、底基層；當(dāng)柔性基層厚度大于15cm，底基層為半剛性下臥層時，可取1.6.；——設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累積當(dāng)量軸次。1.2土基回彈模量的決定按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段(在普通情況下路段長度不應(yīng)小于500米)決定各路段土基彈性模量。1.2.1路基干濕類型的決定馬路地屬高原，西南潮暖區(qū)Ⅴ4區(qū)，路段地質(zhì)組為泥質(zhì)砂巖，夾石英砂巖，上覆亞粘土。路床頂面距地下水位2.0m查《道路工程》表2-2-3路基臨界高度參考值表得：粘性土路基的臨界高度為: 查《道路工程》表2-2-2路基路基干濕類型表得所以路基干濕類型為干燥。1.2.2路床表面以下80cm深度內(nèi)平均稠度查《道路工程》表2-2-1土基干濕狀態(tài)的稠度建議值表得：該路段的分界稠度為：1.2.3土基回彈模量的決定《道路工程》表2-2-5得土基的回彈模量為由瀝青路面設(shè)計規(guī)范說明，采用重型擊實實驗時，土基回彈模量提高15%-30%。1.3路面結(jié)構(gòu)的組合與厚度計劃（計劃一）1.3.1路面結(jié)構(gòu)計劃初定及初定計劃各層拉應(yīng)力計算路面結(jié)構(gòu)見表1.3.1-1表1.3.1.-1路面結(jié)構(gòu)細粒式瀝青砼中粒式瀝青砼粗粒式瀝青砼石灰粉煤灰碎石石灰土劈裂強度1.41.00.80.60.25路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力是指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下達到臨界破壞狀態(tài)時容許的最大拉應(yīng)力。式中：——容許拉應(yīng)力（Mpa）；——瀝青混凝土或半剛性材料在規(guī)定溫度或齡期的劈裂強度（MPa）；——抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)對于瀝青混凝土面層：對于無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對于無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類：已知A=1.0Ne=8.3細粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：中粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：粗粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：石灰粉煤灰碎石層底容許拉應(yīng)力計算：已知A=1.0Ne=8.3石灰土層底容許拉應(yīng)力計算：1.3.2新建瀝青路面計劃的電算過程附圖1.3.2.1交通量年增長率分段數(shù)據(jù)1．3．2.2瀝青路面車輛與交通量參數(shù)1．3．2.3瀝青路面材料參數(shù)1．3．2.4瀝青路面設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算程序軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1江淮AL66001726.51雙輪組1196.32會客JT691231.265.61雙輪組235.93躍進NJ13120.238.21雙輪組797.54東風(fēng)EQ14023.769.21雙輪組655.45黃河JN15049101.61雙輪組569.646日野KB22250.2104.31雙輪組157.37太脫拉13851.4802雙輪組<3319設(shè)計年限15車道系數(shù).5交通量平均年增長率13％當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:1603設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:1.182403E+07當(dāng)舉行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:1147設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:馬路等級高速馬路馬路等級系數(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:23.1(0.01mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強度(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)1細粒式瀝青混凝土1.4.432中粒式瀝青混凝土1.313粗粒式瀝青混凝土.8.224石灰粉煤灰碎石.6.35石灰土.25.11．3．2.5瀝青路面設(shè)計程序1．3．2.6瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)節(jié)新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級:高速馬路新建路面的層數(shù):5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計彎沉值:23.1(0.01mm)路面設(shè)計層層位:5設(shè)計層最小厚度:15(cm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)容許應(yīng)力(MPa)(20℃)(15℃)1細粒式瀝青混凝土414002000.82中粒式瀝青混凝土612001600.73粗粒式瀝青混凝土89001200.64石灰粉煤灰碎石2215001500.145石灰土?550550.086土基50.6按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:LD=23.1(0.01mm)H(5)=20cmLS=23.9(0.01mm)H(5)=25cmLS=22.1(0.01mm)H(5)=22.2cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度:H(5)=22.2cm(第1層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=22.2cm(第2層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=22.2cm(第3層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=22.2cm(第4層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=22.2cm(第5層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)路面設(shè)計層厚度:H(5)=22.2cm(僅考慮彎沉)H(5)=22.2cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度40cm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿意防凍要求.1．3．2.7竣工驗算設(shè)計程序1．3．2.8瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)節(jié)竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算公路等級:高速馬路新建路面的層數(shù):5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)計算信息(20℃)(15℃)1細粒式瀝青混凝土414002000計算應(yīng)力2中粒式瀝青混凝土612001600計算應(yīng)力3粗粒式瀝青混凝土89001200計算應(yīng)力4石灰粉煤灰碎石2215001500計算應(yīng)力5石灰土22.2550550計算應(yīng)力6土基50.6計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值:第1層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=23.1(0.01mm)第2層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=25.5(0.01mm)第3層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=29.6(0.01mm)第4層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=35.9(0.01mm)第5層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=104(0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值LS=234.6(0.01mm)(按照“基層施工規(guī)范”第88頁公式)LS=184.1(0.01mm)(按照“測試規(guī)程”第56頁公式)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力:第1層底面最大拉應(yīng)力σ(1)=-.211(MPa)第2層底面最大拉應(yīng)力σ(2)=-.042(MPa)第3層底面最大拉應(yīng)力σ(3)=-.027(MPa)第4層底面最大拉應(yīng)力σ(4)=.121(MPa)第5層底面最大拉應(yīng)力σ(5)=.069(MPa)1.3.4新建瀝青路面結(jié)構(gòu)附圖石灰土22.2石灰粉煤灰碎石22cm粗粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土石灰土22.2石灰粉煤灰碎石22cm粗粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土6cm細粒式瀝青混凝土4cm圖1.3.2-1路面結(jié)構(gòu)朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁1.4路面結(jié)構(gòu)的組合與厚度計劃（計劃二）1.4.1路面結(jié)構(gòu)計劃初定及初定計劃各層拉應(yīng)力計算路面結(jié)構(gòu)見表1.3.1-1表1.3.1.-1路面結(jié)構(gòu)細粒式瀝青砼中粒式瀝青砼粗粒式瀝青砼石灰粉煤灰砂礫土石灰碎石土劈裂強度1.41.00.80.50.25路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力是指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下達到臨界破壞狀態(tài)時容許的最大拉應(yīng)力。式中：——容許拉應(yīng)力（Mpa）；——瀝青混凝土或半剛性材料在規(guī)定溫度或齡期的劈裂強度（MPa）；——抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對于瀝青混凝土面層：對于無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對于無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類：細粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：中粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：粗粒式瀝青混凝土層底容許拉應(yīng)力計算：石灰粉煤灰砂礫土底容許拉應(yīng)力計算：石灰碎石土底容許拉應(yīng)力計算：1.4.2新建瀝青路面計劃的電算過程附圖1.4.2.1交通量年增長率分段數(shù)據(jù)1.4.2.2瀝青路面車輛與交通量參數(shù)1.4.2.3瀝青路面材料參數(shù)1.4.2.4瀝青路面設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算程序軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1江淮AL66001726.51雙輪組1196.32會客JT691231.265.61雙輪組235.93躍進NJ13120.238.21雙輪組797.54東風(fēng)EQ14023.769.21雙輪組655.45黃河JN15049101.61雙輪組569.646日野KB22250.2104.31雙輪組157.37太脫拉13851.4802雙輪組<3319設(shè)計年限15車道系數(shù).5交通量平均年增長率13％當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:1603設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:1.182403E+07當(dāng)舉行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:1147設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:馬路等級高速馬路馬路等級系數(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:23.1(0.01mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強度(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)1細粒式瀝青混凝土1.4.432中粒式瀝青混凝土1.313粗粒式瀝青混凝土.8.224石灰粉煤灰砂礫土.5.195石灰碎石土.25.11.4.2.5瀝青路面設(shè)計程序1.4.2.6瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)節(jié)新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級:高速馬路新建路面的層數(shù):5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計彎沉值:23.1(0.01mm)路面設(shè)計層層位:5設(shè)計層最小厚度:15(cm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)容許應(yīng)力(MPa)(20℃)(15℃)1細粒式瀝青混凝土414002000.82中粒式瀝青混凝土612001600.73粗粒式瀝青混凝土89001200.64石灰粉煤灰砂礫土2315001500.145石灰碎石土?550550.086土基50.6按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:LD=23.1(0.01mm)H(5)=20cmLS=23.3(0.01mm)H(5)=25cmLS=21.6(0.01mm)H(5)=20.6cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度:H(5)=20.6cm(第1層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=20.6cm(第2層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=20.6cm(第3層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=20.6cm(第4層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(5)=20.6cm(第5層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)路面設(shè)計層厚度:H(5)=20.6cm(僅考慮彎沉)H(5)=20.6cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度40cm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿意防凍要求.1.4.2.7竣工驗算設(shè)計程序1.4.2.8瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)節(jié)竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算公路等級:高速馬路新建路面的層數(shù):5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)計算信息(20℃)(15℃)1細粒式瀝青混凝土414002000計算應(yīng)力2中粒式瀝青混凝土612001600計算應(yīng)力3粗粒式瀝青混凝土89001200計算應(yīng)力4石灰粉煤灰砂礫土2315001500計算應(yīng)力5石灰碎石土20.6550550計算應(yīng)力6土基50.6計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值:第1層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=23.1(0.01mm)第2層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=25.5(0.01mm)第3層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=29.7(0.01mm)第4層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=36(0.01mm)第5層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=112.5(0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值LS=234.6(0.01mm)(按照“基層施工規(guī)范”第88頁公式)LS=184.1(0.01mm)(按照“測試規(guī)程”第56頁公式)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力:第1層底面最大拉應(yīng)力σ(1)=-.211(MPa)第2層底面最大拉應(yīng)力σ(2)=-.042(MPa)第3層底面最大拉應(yīng)力σ(3)=-.027(MPa)第4層底面最大拉應(yīng)力σ(4)=.123(MPa)第5層底面最大拉應(yīng)力σ(5)=.069(MPa)細粒式瀝青混凝土4cm細粒式瀝青混凝土4cm石灰碎石土20.6石灰粉煤灰砂礫土23cm粗石灰碎石土20.6石灰粉煤灰砂礫土23cm粗粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土6cm朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第2章水泥混凝土路面設(shè)計2.1.2設(shè)計使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)累積當(dāng)量軸次的計算設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土路面臨界荷位處所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)可按下式計算：經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為1800。交通量年增長率為10%所以可以判斷交通等級為特重設(shè)計使用年限為三十年交通等級初期車道標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)設(shè)計使用年限特重>150030重200~150030中等5~20020輕<=520查表2.1.2-2得臨界荷位的車輛車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.36表2.1.2-2車輪輪跡橫向分布系數(shù)馬路等級縱縫邊緣處高速馬路、一級馬路0.17~0.22二級、三級、四級馬路行車道寬>7m0.34~0.39行車道寬7m0.54~0.62>0次2.2初擬路面結(jié)構(gòu)斷面（計劃一）按照路基土質(zhì)和水溫情況，路面材料的性質(zhì)與供養(yǎng)情況以及交通的繁重程度初擬路面結(jié)構(gòu)為：面層水泥混凝土250mm基層級配碎礫石160mmE1=350墊層石灰粉煤灰土200mmE2=700混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2.2.1決定基層頂面的當(dāng)量回彈模量式中：——基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa);——路床頂面的回彈模量(MPa);——基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa);——基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa);——基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)算;——基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m);——基層和底基層或墊層的厚度(m);a,b——與有關(guān)的回歸系數(shù)計算。滿意要求朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁2.2.2荷載疲勞應(yīng)力的計算地基的計算回彈模量式中n--地基回彈模量修正系數(shù)，計算荷載應(yīng)力時，h混凝土板厚（cm)Et地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量Etc地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量計算可得n=10.22Etc=10.22Et=1514.5普通混凝土面層相對剛度半徑為r考慮行車荷載重復(fù)作用疲勞損耗的荷載應(yīng)力，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力由下式計算：式中：——標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳荷能力的荷載應(yīng)力（Mpa）；——考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？v縫為設(shè)拉桿的平縫或縮縫時，可取為0.87-0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時，為1.0；——考慮設(shè)計使用年限內(nèi)荷載應(yīng)力的累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；——設(shè)計使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)（次）；——考慮超載和動載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)。按交通等級由表2.4.1取用。表2.4.1綜合影響系數(shù)交通等級特重重中等輕1.451.351.201.05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?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。按照馬路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)kc=1.45（見表2.4.1）荷載疲勞應(yīng)力計算為：2.2.3溫度疲勞應(yīng)力的計算Ⅱ區(qū)最大溫度梯度見表2.5.1表2.5.1-1最大溫度梯度計算值馬路天然區(qū)劃Ⅱ，ⅤⅢⅣ，ⅥⅦ0.83~0.880.90~0.950.86~0.920.93~0.98取已知板長為5m由圖2.5.1可查到普通混凝土板厚，Bx=0.504.4234.423圖2.5.1-1溫度應(yīng)力系數(shù)Bx圖混凝土路面板內(nèi)的溫度梯度歷經(jīng)著周期性的日變化和年變化，溫度引起的板內(nèi)應(yīng)力也相應(yīng)的變化，對板產(chǎn)生疲勞損耗。所以，溫度疲勞應(yīng)力的計算公式為：式中：——最大溫度梯度時混凝土板的溫度應(yīng)力（Mpa）——混凝土的線膨脹系數(shù),通常可取為——混凝土彎拉彈性模量（Mpa）；h——混凝土板的厚度（cm）；——所在地的混凝土面板的最大溫度梯度。——考慮溫度沿板厚的非線性分布的溫度應(yīng)力系數(shù)。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)表2.5.1-2回歸系數(shù)a、b、c系數(shù)馬路天然區(qū)劃ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8730.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270計算的溫度疲勞應(yīng)力為：表2.6-1可靠度系數(shù)變異等級目標(biāo)可靠度（%）95908580低1.20~1.331.09~1.161.04~1.08-中1.331.16~1.231.08~1.131.04~1.07高-1.23~1.331.13~1.181.07~1.112.2.4應(yīng)力驗算通過查表2.1.2-1得一級馬路的安全等級為二級，相對于二級的安全等級的變異水平等級為“中”目標(biāo)的可靠度為90%，再查表目標(biāo)可靠度和變異水平等級，可得可靠度系數(shù)為因而，所選普通混凝土面層厚度(0.25m)可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。2.3初擬路面結(jié)構(gòu)斷面（計劃二）按照路基土質(zhì)和水溫情況，路面材料的性質(zhì)與供養(yǎng)情況以及交通的繁重程度初擬路面結(jié)構(gòu)為：面層水泥混凝土240mm基層水泥穩(wěn)定碎石180mm墊層石灰土200mm混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2.3.1決定基層頂面的當(dāng)量回彈模量滿意要求。2.3.2荷載疲勞應(yīng)力的計算地基的計算回彈模量式中n--地基回彈模量修正系數(shù)，計算荷載應(yīng)力時，h混凝土板厚（cm)Et地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量Etc地基（基層頂面）當(dāng)量回彈模量計算可得n=8.35Etc=8.35Et=1530普通混凝土面層相對剛度半徑為r考慮行車荷載重復(fù)作用疲勞損耗的荷載應(yīng)力，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力由下式計算：式中：——標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳荷能力的荷載應(yīng)力（Mpa）；——考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？v縫為設(shè)拉桿的平縫或縮縫時，可取為0.87-0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時，為1.0；——考慮設(shè)計使用年限內(nèi)荷載應(yīng)力的累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；——設(shè)計使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)（次）；——考慮超載和動載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)。按交通等級由表2.4.1取用。表2.4.1綜合影響系數(shù)交通等級特重重中等輕1.451.351.201.05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?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。按照馬路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)kc=1.45（見表2.4.1）荷載疲勞應(yīng)力計算為：2.2.3溫度疲勞應(yīng)力的計算Ⅱ區(qū)最大溫度梯度見表2.5.1表2.5.1-1最大溫度梯度計算值馬路天然區(qū)劃Ⅱ，ⅤⅢⅣ，ⅥⅦ0.83~0.880.90~0.950.86~0.920.93~0.98取已知板長為5m由圖2.5.1可查到普通混凝土板厚，4.950.574.950.57圖2.5.1-1溫度應(yīng)力系數(shù)Bx圖最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)表2.5.1-2回歸系數(shù)a、b、c系數(shù)馬路天然區(qū)劃ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8730.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270計算的溫度疲勞應(yīng)力為：2.3.4應(yīng)力驗算通過查表2.1.2-1得一級馬路的安全等級為二級，相對于二級的安全等級的變異水平等級為“中”目標(biāo)的可靠度為90%，再查表目標(biāo)可靠度和變異水平等級，可得可靠度系數(shù)為表2.6-1可靠度系數(shù)因而，所選普通混凝土面層厚度(0.28m)可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁2.4新建混泥土層面結(jié)構(gòu)圖計劃一水泥混凝土240cm石灰土200cm土基水泥穩(wěn)定碎石180cm土基石灰粉煤灰土200cm水泥混凝土240cm石灰土200cm土基水泥穩(wěn)定碎石180cm土基石灰粉煤灰土200cm級配碎礫石160cm水泥混凝土250cm朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第3章舊路改建路面結(jié)構(gòu)計劃軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61雙輪組5202交通SH14125.5555.11雙輪組12003太脫拉13851.4802雙輪組<33604東風(fēng)SP913520.272.32雙輪組>3220設(shè)計年限12車道系數(shù).5交通量平均年增長率10％當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:1353設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:當(dāng)舉行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時:路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:879設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次:3.1.2路面彎沉值的計算馬路等級二級馬路馬路等級系數(shù)1.1面層類型系數(shù)1基層類型系數(shù)1路面設(shè)計彎沉值:29.9(0.01mm)3.2路面結(jié)構(gòu)（計劃一）層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強度(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)1中粒式瀝青混凝土1.412細粒式瀝青混凝土.8.323水泥石灰碎石土.6.283.2.1改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計算原路面實測彎沉值(0.01mm)581106054389781377556458350393659418245474446496989785373607946578945674656788990原路面有效彎沉數(shù):40原路面平均彎沉值:62(0.01mm)原路面彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差:19(0.01mm)測定汽車軸載100kN改建馬路等級二級馬路保證率系數(shù)1.5原瀝青面層厚度6(cm)測定時路表溫度與測定前5d日平均氣溫的平均值之和85(℃)原路面基層類型:粒料類或瀝青穩(wěn)定類基層時節(jié)影響系數(shù)1.2濕度影響系數(shù)1溫度修正系數(shù).83原路面計算彎沉值:90(0.01mm)原路面當(dāng)量回彈模量:182.2(MPa)3.2.2改建路面補強厚度計算公路等級:二級馬路加鋪路面的層數(shù):3標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計彎沉值:29.9(0.01mm)路面設(shè)計層層位:3設(shè)計層最小厚度:15(cm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)容許應(yīng)力(MPa)(20℃)(15℃)1中粒式瀝青混凝土512001600.412細粒式瀝青混凝土39001200.323水泥石灰碎石土?15001500.284改建前原路面182.2按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:LD=29.9(0.01mm)H(3)=15cmLS=31.5(0.01mm)H(3)=20cmLS=25.7(0.01mm)H(3)=16.4cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度:H(3)=16.4cm(第1層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(3)=16.4cm(第2層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)H(3)=16.4cm(第3層底面拉應(yīng)力驗算滿意要求)路面設(shè)計層厚度:H(3)=16.4cm(僅考慮彎沉)H(3)=16.4cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度50cm改建前原路面總厚度57cm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿意防凍要求.通過對設(shè)計層厚度取整,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3cm中粒式瀝青混凝土5cm水泥石灰碎石土17cm改建前原路面3.2.3竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算公路等級:二級馬路加鋪路面的層數(shù):3標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)計算信息(20℃)(15℃)1中粒式瀝青混凝土512001600計算應(yīng)力2細粒式瀝青混凝土39001200計算應(yīng)力3水泥石灰碎石土1715001500計算應(yīng)力4改建前原路面182.2計算改建路面各加鋪層頂面竣工驗收彎沉值:第1層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=28.9(0.01mm)第2層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=35.8(0.01mm)第3層路面頂面竣工驗收彎沉值LS=40.1(0.01mm)計算改建路面各加鋪層底面最大拉應(yīng)力:第1層底面最大拉應(yīng)力σ(1)=-.199(MPa)第2層底面最大拉應(yīng)力σ(2)=-.099(MPa)第3層底面最大拉應(yīng)力σ(3)=.215(MPa)原路基細粒式瀝青混凝土3cm水泥石灰碎石土17cm原路基細粒式瀝青混凝土3cm水泥石灰碎石土17cm中粒式瀝青混凝土5cm朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁3.2.5電算過程附圖3.2.5.1交通量年增長率分段數(shù)據(jù)3.2.5.2瀝青路面車輛與交通量參數(shù)3.2.5.3瀝青路面材料參數(shù)輸入窗口3.2.5.4瀝青路面設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算程序3.2.5.5改建路段原路面彎沉測定值3.2.5.6改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計算朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁3.3路面結(jié)構(gòu)（計劃二）層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強度(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)1中粒式瀝青混凝土1.412細粒式瀝青混凝土.8.323石灰粉煤灰碎石土.6.283.2.1改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計算原路面實測彎沉值(0.01mm)581106054389781377556784583503936594182454744464969897853736079465789456746568990原路面有效彎沉數(shù):40原路面平均彎沉值:62(0.01mm)原路面彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差:19(0.01mm)測定汽車軸載100kN改建馬路等級二級馬路保證率系數(shù)1.5原瀝青面層厚度6(cm)測定時路表溫度與測定前5d日平均氣溫的平均值之和85(℃)原路面基層類型:粒料類或瀝青穩(wěn)定類基層時節(jié)影響系數(shù)1.2濕度影響系數(shù)1溫度修正系數(shù).83原路面計算彎沉值:90(0.01mm)原路面當(dāng)量回彈模量:182.2(MPa)3.2.2改建路面補強厚度計算公路等級:二級馬路加鋪路面的層數(shù):3標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計彎沉值:29.9(0.01mm)路面設(shè)計層層位:3設(shè)計層最小厚度:15(cm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(M