路面结构设计及计算.docx

1、路面结构设计及计算路面结构设计及计算表 交通量构成表总重载重前轴重后轴重后轮前轮轴 距车 型(KN)(KN)(KN)后轴数轮组数轮组数(cm)交通量(KN)黄河 JN15049l双单760解放 CA10B401双单1710东风 EQ1401双单760太脱拉 1382 802双单132190标准轴载01001380轴载剖析路面设计以双轴组单轴载 100KN作为标准轴载a.以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。（ 1）轴载换算4.35轴载换算采纳以下的计算公式：Pi（）N C1C2Ni P式中： N标准轴载当量轴次，次 / 日ni 被换算车辆的各级轴载作用次数，次/ 日P标准轴

2、载， KNpi 被换算车辆的各级轴载， KNK被换算车辆的种类数c1 轴载系数， c1 1 1.2(m 1) ， m是轴数。当轴间距离大于 3m时，按独自的一个轴载计算；当轴间距离小于 3m时，应试虑轴数系数。c2 ：轮组系数，单轮组为 , 双轮组为 1，四轮组为。轴载换算结果如表所示：表轴载换算结果表车型pic1c2nic1c2 ni ( pi ) 4. 35P黄河 JN150前轴491760后轴11760解放 CA10B后轴111710东风 EQ140后轴11760太脱拉 138前轴1190后轴801190标准轴载380c1c2 ni ( pi ) 4. 35P注：轴载小于 25KN的轴载

3、作用不计。（2）累计当量轴数计算依据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为 15 年，四车道的车道系数取， = %，累计当量轴次：(1 ) t1 365 N1Ne（1150.042）1 365 1848.327 0.405484490 .次0.042验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次b.轴载换算验算半刚性基基层底拉应力公式为k8N c1 c2 ni ( pi )i 1P式中： c1为轴数系数， c11 2(m 1)c2 为轮组系数，单轮组为，双轮组为 1，四轮组为。表车型pic1c2nic1 c2 ni ( pi )8P黄河后轴11760JN150解放后轴111710CA10B东风1176

4、0后轴EQ140太脱拉1190前轴138后轴801190标准轴载380c1 c2 ni ( pi ) 8P注：轴载小于 50KN的轴载作用不计。(1 )t1 365 N1N e(10.042%) 1513651347.3130.403397845次0.042%结构组合与资料选用由上边的计算获得设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 700 万次左右，依据规范介绍结构，路面结构层采纳沥青混凝土（ 15cm）、基层采纳石灰粉煤灰碎石（厚度待定） 、底基层采纳石灰土（ 30cm）。规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层构成， 查规范，采纳三层沥青面层，表面层采纳细粒式密级配沥青混凝土（厚 4cm

5、），中间层采纳中粒式密级配沥青混凝土（厚 5cm），下边层采纳粗粒式密级配沥青混凝土（厚 6cm）。各层资料的抗压模量与劈裂强度查有关资料的表格得各层资料抗压模量（ 20）与劈裂强度表 路面资料技术指标20抗压模量资料名称（MPa）15弯拉模量15弯拉强度（Mpa）（ Mpa）Ep细粒沥青混凝土14002000中粒沥青混凝土12001600粗粒沥青混凝土9001200细粒式沥青15001800玛蹄脂碎石中粒式沥青130017001玛蹄脂碎石粗粒式沥青10001300玛蹄脂碎石水泥稳固碎石16001600石灰粉煤灰碎石15001500二灰土600600石灰土550550表沥青混淆料的压实最小厚度

6、和适合厚度沥青混淆料种类最大粒径公称最大符号压实最小适合厚度(mm)粒(mm)厚 (mm)(mm)密集配沥细粒式AC-102025-40中粒式1916AC-163540 -60青混淆料粗粒式AC-257070 - 120沥青玛蹄细粒式SMA-102525-50脂碎石混中粒式1916SMA-164040-70合料粗粒式SMA-258080 - 120土基回弹模量确实定该路段处于 4 区，为粉质土，稠度为，查有关表的土基回弹模量为。设计指标确实定关于一级公路， 规范要求以设计弯沉值作为设计指标， 并进行结构层层底拉应力的验算。a. 设计弯沉值（一级公路） :该公路为一级公路， 路面等级系数 Ac=

7、，面层是沥青混凝土路面 As 取，半刚性基层，底基层总厚度大于 20cm，基层种类系数 Ab=。设计弯沉值为：Ld960N0.2A A Aec sb96054844900.21.01.01.026.5(0.01)mmb.各层资料的允许层底拉应力RspK s（1）细粒式密级配沥青混凝土0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.054844900.221.02.734SP1.4R0.5MPaK S2.734（2）中粒式密级配沥青混凝土0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.05484490 0.222.7341.0SP10.36 MPaRK S2.734（3）粗粒式密级配沥青

8、混凝土0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.154844900.221.03.01SP0.80.26MPaRK S3.01（4）细粒式沥青玛蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.054844900.221.02.734SP1.4R0.5MPaK S2.734（5）中粒式沥青玛蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.054844900.221.02.734SP10.36 MPaRK S2.734（6）粗粒式沥青玛蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.154844900.221.03.01SP0.80.26MPaRK S

9、3.01（7）水泥碎石K S0.35N e0.110.35 5484490 0.111.93AcSPRR0.50.27MPa1.93（9）石灰粉煤灰碎石K S0.45Ne0.110.112.48Ac0.45 5484490SPRR0.60.32 MPa2.48（10）石灰土K S0.45Ne0.110.112.48Ac0.45 5484490SPRR0.252.480.1MPa（11）二灰土K S0.45Ne0.110.112.48Ac0.45 5484490SPRR0.30.12 MPa2.48设计资料总结有关资料汇总以下表：公路等级 一级公路公路等级系数 1面层种类系数 1基层种类系数 1

10、路面设计弯沉值 : (0.01mm)表方案A资料名称劈裂强度允许拉应力H（CM）（ MPA）(MPA)细粒式沥青混凝土4中粒式沥青混凝土5粗粒式沥青混凝土6石灰粉煤灰碎石石灰土30土基按设计弯沉值计算设计层厚度:LD= (0.01mm)H( 4 )= 15 cmLS= (0.01mm)H( 4 )= 20 cmLS= (0.01mm)H( 4 )= 19.1 cm(仅考虑弯沉 )按允许拉应力验算设计层厚度:H( 4 )= 19.1 cm(第 1层底面拉应力验算知足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 2层底面拉应力验算知足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 3层底面拉应力验算知足

11、要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 4层底面拉应力验算知足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 5层底面拉应力验算知足要求 )路面设计层厚度 :H( 4 )= 19.1 cm(仅考虑弯沉 )H( 4 )= 19.1 cm(同时考虑弯沉和拉应力 )验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 60 cm验算结果表示 , 路面总厚度知足防冻要求 .经过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的改正 , 最后获得路面结构设计结果以下 :-细粒式沥青混凝土4 cm-中粒式沥青混凝土5 cm-粗粒式沥青混凝土6 cm-20 cm石灰粉煤灰碎石-石灰土30 cm-土基表 完工查收弯沉值和层底拉应

12、力计算资料名称20抗压模15弯拉模量15弯拉强度量（ MPa）（ Mpa）计算信息（ Mpa）细粒沥青混凝土14002000计算应力中粒沥青混凝土12001600计算应力粗粒沥青混凝土9001200计算应力石灰粉煤灰碎石15001500计算应力石灰土550550计算应力土基36计算新建路面各结构层及土基顶面完工查收弯沉值 :第 1 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 2 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 3 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 4 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 5 层路面顶面完工查收弯沉值

13、LS= (0.01mm)土基顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm)LS= (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )= (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )= (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= (MPa)方案 B：表资料名称H（ CM）劈裂强度允许拉应力(MPA)（MPA）细粒式沥青玛蹄脂碎石3中粒式沥青玛蹄脂碎石4粗粒式沥青玛蹄脂碎石6水泥稳固碎石二灰土30土基按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= (0.0

14、1mm)H(4)=15 cmLS= (0.01mm)H(4)=20 cmLS= (0.01mm)H(4)=19 cm(仅考虑弯沉 )按允许拉应力验算设计层厚度 :H(4)=19 cm(第 1层底面拉应力验算知足要求 )H(4)=19 cm(第 2层底面拉应力验算知足要求 )H(4)=19 cm(第 3层底面拉应力验算知足要求 )H(4)=19 cm(第 4层底面拉应力验算知足要求 )H(4)=19 cm(第 5层底面拉应力验算知足要求 )路面设计层厚度 :H(4)=19 cm(仅考虑弯沉 )H(4)=19 cm(同时考虑弯沉和拉应力 )验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 60 cm验算结果表

15、示 , 路面总厚度知足防冻要求 .经过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的改正,最后获得路面结构设计结果以下 :-细粒式沥青玛蹄脂碎石3 cm-中粒式沥青玛蹄脂碎石4 cm-6 cm粗粒式沥青玛蹄脂碎石-水泥稳固碎石20 cm-30 cm石灰粉煤灰土-土基完工查收弯沉值和层底拉应力计算计算新建路面各结构层及土基顶面完工查收弯沉值 :表资料名称20抗压模15弯拉模量15弯拉强度计算信息量（ MPa）（ Mpa）（ Mpa）细粒式沥青15001800计算应力玛蹄脂碎石中粒式沥青130017001计算应力玛蹄脂碎石粗粒式沥青10001300计算应力玛蹄脂碎石水泥稳固碎石16001600计算

16、应力二灰土600600第 1 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 2 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm)第 3 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= 31 (0.01mm)第 4 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm) 第 5 层路面顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm)土基顶面完工查收弯沉值 LS= (0.01mm)LS= (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )= (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )= (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= (MPa)方案比选经剖析， A 方案路面结构造价低于 B 方案。同时考虑长久使用效能及本公路的交通情况，故采纳 A 方案。