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当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
1634
7.49E+06
属中等交通等级
路面设计交通等级为特重交通等级
4初拟路面结构
拟定采用两种路面结构。
按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。
根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素,初步确定路面结构组合与各层厚度如下:
方案一:
4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+12cm粗粒式沥青混凝土+300cm水泥稳定碎石基层+?
水泥石灰砂砾土层,以水泥石灰砂砾土为设计层。
方案二:
4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。
路面材料配合比设计与设计参数的确定
1试验材料的确定
半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场,沥青选用重交通90#石油沥青,上面层采用SBS改性沥青,技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)相关规定。
2路面材料抗压回弹模量的确定
(1)半刚性材料的抗压回弹模量按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。
(2)按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量,测定20℃、15℃的抗压回弹模量,各种材料的试验结果与设计参数见下表:
半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值
材料名称
抗压模量(MPa)
Ep
方差
Ep-2σ
Ep+2σ
σ
Ep代
水泥稳定碎石
3188
782
1624
4752
水泥石灰砂砾土
1591
250
1091
2091
水泥稳定砂砾
2617
234
2148
3086
级配碎石
400
级配沙砾
沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值
20℃抗压模量(MPa)
15℃抗压回弹模量(MPa)
Epa
细粒式沥青混凝土
1991
201
1589
2680
344
1992
3368
中粒式沥青混凝土
1425
105
1215
2175
187
1801
2549
粗粒式沥青混凝土
978
55
868
1320
60
1200
1440
密级配沥青碎石
1248
116
1016
1715
156
1403
2027
3路面材料劈裂强度测定
根据设计配合比,选取工程用各种原材料,测定规定温度和龄期的材料劈裂强度。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的方法进行测定,结果见下表:
二灰稳定
砂砾
劈裂强度(MPa)
1.2
1.0
0.8
0.6
0.5
0.4
路面材料劈裂强度
路面厚度设计(Hpds软件计算)
(1)方案一路面结构厚度计算
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
23.8(0.01mm)
路面设计层层位:
设计层最小厚度:
150(mm)
层位
结构层材料名称
厚度(mm)
20℃平均抗压模量(MPa)
标准差(MPa)
15℃平均抗压模量(MPa)
容许应力(MPa)
1
40
0.42
2
80
0.32
3
120
0.26
4
300
0.25
5
?
0.14
6
新建路基
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=23.8(0.01mm)
H(5)=150mmLS=1.4(0.01mm)
由于设计层厚度H(5)=Hmin时LS<
=LD,
故弯沉计算已满足要求.
H(5)=150mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
H(5)=150mm(第1层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=150mm(第2层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=150mm(第3层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=150mm(第4层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=150mm(第5层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
H(5)=150mm(仅考虑弯沉)
H(5)=150mm(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600mm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
中粒式沥青混凝土80mm
粗粒式沥青混凝土120mm
水泥稳定碎石300mm
水泥石灰砂砾土150mm
新建路基
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.2(0.01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.3(0.01mm)
第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.5(0.01mm)
第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.9(0.01mm)
第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=7.9(0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=145.6(0.01mm)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:
(未考虑综合影响系数)
第1层底面最大拉应力σ
(1)=-0.151(MPa)
第2层底面最大拉应力σ
(2)=-0.013(MPa)
第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.064(MPa)
第4层底面最大拉应力σ(4)=0.121(MPa)
第5层底面最大拉应力σ(5)=0.111(MPa)
(2)方案二路面结构厚度计算
公路等级:
0.36
0.3
150
0.18
0.24
级配砂砾
200
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.3(0.01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.5(0.01mm)
第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.8(0.01mm)
第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=2.8(0.01mm)
第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=10.3(0.01mm)
第1层底面最大拉应力σ
(1)=-0.188(MPa)
第2层底面最大拉应力σ
(2)=-0.019(MPa)
第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.046(MPa)
第4层底面最大拉应力σ(4)=0.217(MPa)
最小防冻600mm,满足要求
二、水泥混凝土路面设计方案
水泥混凝土路面方案一
1.交通分析
表1可靠度设计标准
公路技术等级
高速公路
一级公路
二级公路
三、四级公路
安全等级
一级
二级
三级
四级
设计基准期(a)
30
20
目标可靠度(%)
95
90
85
目标可靠指标
1.64
1.28
1.04
0.84
变异水平等级
低
低~中
中
中~高
表2车辆轮迹横向分布系数
公路等级
纵缝边缘处
高速公路、一级公路、收费站
0.17~0.22
二级及二级以下公路
行车道宽>
7m
0.34~O.39
行车道宽≤7m
O.54~0.62
由上表1,一级公路的设计基准期为30年,安全等级为二级。
由上表2,临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取O.20。
计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为
属重交通等级。
2.初拟路面结构
表3水泥混凝土面层厚度的参考范围
交通等级
特重
重
高速
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