路面结构设计Word下载.docx
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后轴
18.0
8.04
江淮
17.0
230
0.66
AL6600
26.5
0.71
黄海
49.0
420
120.72
DD680
91.5
285.38
北京
13.4
240
0.25
BJ130
27.4
0.86
EQ140
23.6
670
8.02
69.3
135.91
黄河
58.6
828
518.28
JN163
114
1464.09
东风
50.7
320
106.69
SP9250
113.3
1652.61
N
C|C2njP/P
4.35
4303.60
2累计当量轴次
根据《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年,四车道的车道系数是取0.5。
累计当量轴次:
t
11365
NeNi
15
10.064491365
0.06449
2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
1轴载换算
验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式:
N'
C】C2n^R/P)8
计算结果如下表所示:
表5.2轴载换算结果(半刚性基层层底拉应力)
C'
ni(次/
GCni(Pi/P)8(次/日)
18.5
0.00
0.04
0.01
25.82
206.36
0.12
35.64
213.00
2361.94
5
129.23
4344.69
N'
GG'
nR/P
8
7316.87
②累计当量轴次
参数取值同上,设计年限是15年,车道系数取0.5
累计当量轴次:
10.064491
3657316.870.532165257(次)
5.1.2结构组合设计及材料选取
1)拟订路面结构组合方案
根据规定推荐结构,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应,路面结构面层采用沥青混凝土(取18cm),基层采用水泥碎石(取20cm),下基层采用石灰土(厚度待定)。
另设20cm厚的中粗砂垫层。
2)拟订路面结构层的厚度
由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次,按一级路的路面来设计,由设计规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。
采用三层式沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度为4cm),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度为6cm),下
面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度为8cm)。
5.1.3设计指标及设计参数确定
1)确定路面等级和面层类型
由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于500
万次。
根据规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》和设计任务书的要求
可确定路面等级为高级路面,面层类型采用沥青混凝土,设计年限为15年。
2)确定土基的回弹模量
1此路为新建路面,根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。
2根据设计资料,由设计规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》,
该路段处于II2a区,为粉质土,确定土基的稠度为1.05。
3查设计规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》中“二级自然区
划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”表并作提高得土基回弹模量为
E037.0MPa.
3)各层材料的设计参数(抗压模量与劈裂强度)
查设计规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》,得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。
抗压模量取20°
C和15oC的模量,各值均取规范给定范围的中值,因此得到20oC和15oC的抗压模量:
细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa和2000MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa和1800MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa和1400MPa,水泥碎石(20°
C或15oC)为1500MPa,石灰土(20oC或15oC)为550MPa,中粗砂(20oC或15oC)为90MPa。
各层材料的劈裂强度:
细粒式密级配沥青混凝土为1.2MPa,中粒式密级配沥青混凝土
为1.0MPa粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa,水泥碎石为0.5MPa,石灰土为
0.225MPa。
5.1.4路面结构厚度计算
1)根据设计弯沉值计算路面厚度
设计指标的确定,对于高速公路,规范要求以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构层底拉应力验算。
2)计算设计弯沉值
按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2006》中路面设计弯沉值公式Ld=600Ne°
'
2AcAsAb计算。
该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0,面层是沥青混凝土,面层类型系数取1.0,半刚性基层,基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为:
ld600Ne0.2AcAsAb600189188300.211121.03(0.01mm)
3)计算各层材料的容许层底拉应力
由RS/KS
沥青混凝土:
KS0.09Ne0.22/Ac0.09321652570.22/1.04.035
细粒式密级配沥青混凝土:
RS/KS1.2/4.0350.297MPa
中粒式密级配沥青混凝土:
RS/KS1.0/4.0350.248MPa
粗粒式密级配沥青混凝土:
Rs/KS0.8/4.0350.198MPa
水泥碎石:
Ks0.35Ne0.11/Ac0.35321652570"
1/1.02.344
s/Ks0.5/2.3440.213MPa
石灰土:
KsO.45Ne0.11/代0.4532165257111/1.03.013
Rs/Ks0.225/3.0130.075MPa
设计资料总结如下:
设计弯沉值为21.03(0.01mm),相关设计资料汇总如下表所示
表5.3设计资料汇总表
材料名称
h(cm)
20°
C模量
15°
容许拉应力
细粒式沥青混凝土
4
1400
0.297
中粒式沥青混凝土
6
1200
1800
0.248
粗粒式沥青混凝土
1000
0.198
水泥碎石
20
1500
0.213
石灰土
?
550
0.075
垫层
180
一
4)查图法求计算层厚度
①由上述计算可知设计弯沉值ld21.03(0.01mm),令Jld,求综合弯沉
系数F。
0.380.36
则F1.63鸟E°
2000P
21.0337.0
1.63
200010.650.7
0.4902
②计算实际弯沉系数
因为
h
0.38
10.65
E
E1
E0
37
0.031
E2
由h
、E2查图得
6.3
d
、旦查图得
K11.64
、E°
和K2
l4.3430.42,杳图得H5.8
K16.31.64
⑤
计算中层厚度
HH/5.810.6561.77cm
⑥计算石灰土层厚度
0.9Ek
\Ei1
5.1.5路面结构验算
5.1.5.1验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力
1)沥青面层层底拉应力验算(此时取15oC抗压模量)
①细粒式密级配沥青混凝土表层验算
h4cm
n1
由H=hk
ki1
图中没有所查的相应数据,即s、m1、m2均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求。
②中粒式密级配沥青混凝土表层验算
则hhk4叵4^2000610.1cm
k1k\'
Ei\1800
Hhk0.9Ek820091500370955042.7cm
m1、m2均小于零,因此可知层底不产生
ki1,Ei1.1400'
+h由一
10.1
H
0.95、H
42.7
4.01、
0.03和
0.78查图
图中没有所查的相应数据,即s、
拉应力,产生压应力,即满足要求。
3粗粒式密级配沥青混凝土表层验算
I
I-匚
则h人叶匕k1-Ei
42000Q41800°
4464——8
1400:
18.8cm
需1.07查图
2)水泥碎石基层层底拉应力验算
37cm
誥0.37查图
即满足要求。
3)石灰土基层层底拉应力验算
iIe
则hhk?
:
—Lk1\Ei
8414002038.44cm
H37cm
38.44
3.61,
H37
3.47、
0.07、和
10.
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