沥青路面结构设计部分20.docx
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沥青路面结构设计部分20.docx
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沥青路面结构设计部分20
8.2沥青路面设计
8.2.1交通量分析
沥青路面设计初期交通量的轴载分配及换算表(以弯沉为标准时)
表8-2-1轴载换算次数表
轴载
日通过次数
C1
C2
(Pi/Ps)4.3
BZZ-100
Pi(kN)
Ni(次/d)
5
轴次(次/d)
20
633
1
1
0.00091
0.57
70
555
1
1
0.21
119.5
80
678
1
1
0.38
259.5
90
889
1
1
0.63
568.9
100
555
1
1
1
674
120
19
1
1
2.21
44
合计
6779.45
凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量
作用次数N的计算公式为:
k
⎛P⎫4.35
N=∑C1C2Niç
i
⎪
i=1
⎝P⎭
式中:
N——标准轴载当量轴次数(次/d);Ni——被换算的车型各级轴载作用次数(次/d);P——标准轴载(kN);Pi——被换算车型的各级轴载(kN);
C1——被换算车型的各级轴载系数,当其间距大于3m时,按单独的一个轴计算,轴数系数即为轴数m,当其间距小于3m时,按双轴或多轴计算,轴数系数为C1=1+1.2(m-1);
C2——被换算车型的各级轴载轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轮组为0.38。
沥青路面设计初期平均标准轴载当量轴次计算得:
N1=1667次/天该新建道路为城市主干道,采用沥青路面,设计年限为15年,交通增长率
为7%,既γ=0.07,又该路设计为双向六车道,车道系数η下规范取值见下表:
表8-2-2车道系数表
车道特征
η
车道特征
η
双向单车道
1.00
双向四车道
0.40~0.50
双向两车道(无分
0.60~0.70
双向六车道
0.30~0.40
隔带)
双向两车道(有分
0.50
双向八车道
0.25~0.35
隔带)
由上表可取车道系数η=0.35,行车道第一年轴载平均作用次数N1=1667次/天,计算设计年限(15年)内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne:
N
=[(i+γ)t-1]⨯365
Nη=[(1+0.07)15-1]⨯1667⨯365⨯0.35=5782293.8次/车道
e
γ
1
0.07
根据《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)的规定:
沥青路面的交通等级
划分为四级,见下表:
表8-2-3沥青路面交通等级
交通等级
BZZ—100累计标准轴次Ne
大客车及中型以上货车
(次/车道)
交通量Nn(辆/d/车道)
轻交通
<3×106
<600
中等交通
3×106~1.2×107
600~1500
重交通
1.2×107~2.5×107
1500~3000
特重交通
>2.5×107
>3000
因为3×106次/车道<5782293.8次/车道<1.2×107次/车道,所以该设计路段的交通等级属于中等交通。
8.2.2确定土基回弹模量
根据该路段的《岩土工程勘察报告》得知:
该路段高速公路路基宽度34.5米,其中左侧硬路宽度为2*1.25米,每条车道宽度为3.75米,双向6车道,硬路肩2*3米,土路肩2*0.75米中央分隔带宽度为2米,高速公路土基回弹模量为100Mpa.
8.2.3路面估计及路面类型的确定
拟建高速公路,交通等级为中等交通,更具本地原有材料,结合已有工程经验与典型结构,初步确定面层选用沥青混凝土三层结构。
8.2.4路面结构组合及各层厚度的确定
根据福山路功能性质及《城镇道路路面设计规范》(CJJ193-2012)综合考虑决定路面结构取6cm的密级配细粒式沥青混凝土(AC-13)+6cm密级配中粒式沥青混凝土(AC-20)+8cm密级配粗粒式沥青混凝土+?
水泥稳定碎石基层+20cm石灰土垫层。
表8-2-4面层材料设计参数
材料名称
厚度
抗压模量(Mpa)
劈裂强度(MPa)
20℃
15℃
15℃
密级配细粒式沥青混
4cm
1400
2000
1.4
凝土
密级配中粒式沥青混
6cm
1200
1800
1.0
凝土
密级配粗粒式沥青混
8cm
1000
1200
0.8
凝土
表8-2-5
基层,垫层材料设计参数
材料名称
抗压模量(Mpa)
抗压模量(Mpa)
劈裂强度MPa
(弯沉计算用)
(计算弯拉应力
用)
5%水泥稳定碎石
1500
3600
0.5
10%的石灰土
550
1500
0.225
各层具体尺寸如图8-2-1所示:
5
图8-2-1沥青混凝土路面结构初拟图
8.2.4设计指标的确定
设计道路为城市主干路,面层为沥青混凝土,采用半刚性基层:
Ld=600Ne-0.2AcAsAb=600⨯5782293.8-0.2⨯1.0⨯1.0⨯1.0=34.69(0.01mm)
式中:
Ld——路面设计弯沉值(0.01mm);
Ac——公路等级系数,快速路、主干路为1.0,次干路为1.1,支路为1.2;
As——面层类型系数,沥青混凝土路面取1.0;
Ab——基层类型系数,无机结合料类(半刚性)基层为1.0,沥青类基层和粒料类基层为1.6。
各层材料按容许拉应力σR计算,公式如下:
σ=σsp
Ks
sR——路面结构材料的容许拉应力(MPa)
ssp——路面材料的极限抗拉强度(MPa);
Ks——抗拉强度结构系数。
根据结构层材料不同,按以下公式计算Ks值。
细粒式密集配沥青混凝土:
K
s
=0.09N0.22
A
(沥青混凝土面层)
e
c
Ks=0.35Ne0.11Ac(无机结合料稳定集料)
Ks=0.45Ne0.11Ac(无机结合料稳定细粒土)
由上述公式计算各层材料容许层底拉应力:
细粒式密级配沥青混凝土:
Ks=0.09Ne0.22Ac=0.09⨯5782293.80.22/1.0=2.76
σR=
σsp
=
1.4
=0.507(MPa)
Ks
2.76
中粒式密级配沥青混凝土:
Ks=0.09Ne0.22Ac=0.09⨯5782293.80.221.0=2.76
σR=
σsp
=
1.0
=0.362(MPa)
Ks
2.76
粗粒式密级配沥青混凝土:
Ks=0.09Ne0.22Ac=0.09⨯5782293.80.221.0=2.76
σR=
σsp
=
0.8
=0.290(MPa)
Ks
2.76
水泥稳定碎石:
Ks=0.35Ne0.11Ac=0.35⨯5782293.80.111.0=1.94
σR=
σsp
=
0.5
=
0.258(MPa)
Ks
1.94
二灰土:
K
=0.45N0.11
A=0.45⨯5782293.80.11
1.0=2.49
s
e
c
σR=
σsp
=
0.225
=0.090MPa)
Ks
2.49
表8-2-5结构容许拉应力
材料名称
σs(Mpa)
Ks
σR(Mpa)
细粒式沥青混凝土
1.4
2.48
0.565
中粒式沥青混凝土
1.0
2.48
0.403
粗粒式沥青混凝土
0.8
2.48
0.323
水泥稳定碎石
0.5
1.84
0.272
二灰土
0.225
2.36
0.095
8.2.6结构厚度计算
8.262结构厚度计算
(1)计算路表回弹弯沉综合修正系数F
F=1.63
⎛
L
⎫0.38
⎛
E
⎫0.36
⎛
34.69
⎫0.38
⎛
100
⎫0.36
ç
s
⎪
ç
0
⎪
=1.63
⨯ç
⎪
ç
⎪
=0.35
P
2000⨯10.65
0.7
⎝
2000δ⎭
⎝
⎭
⎝
⎭
⎝
⎭
式中:
Ls——路面实测弯沉值(根据多层弹性理论,在双圆均布荷载作用
下,轮隙中心处实测路面弯沉Ls等于设计弯沉值Ld的原则进行计算);
F——弯沉综合修正系数;
P——标准轴载的轮胎压强。
P=0.7Mp;
d——标准轴载单轮轮迹当量圆半径。
(2)理论弯沉系数
αc=
LdE1
=
3.47⨯1500
=1.0
2000PδF
2000
⨯0.7
⨯10.65
⨯0.35
为求出水泥石灰砂砾垫层的厚度,需要将该五层结构换算成三层结构,求出三层体系的中层厚度H,以第一层为表层如图8-2-2:
(a)路面结构
(b)当量三层体系
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