路基路面课程设计文档格式.docx
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并由此至2017年的日交通量的增长率为9.88%,路基平均填土高度1.7米,平均地下水位1.0米,平均冻土深度0.65米,土质为中液限黏土。
三丶根据所给交通量确定道路等级
交通量计算
交通量换算表
载质量(t)
初始年平均日交通量
跃进NJ130
8.5
解放CA10B
4.00
黄河NJ150
8.26
依式兹TE30
1.66
日野KB211
8
太脱拉138
12.00
目前,我国《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)确定道路等级时规定的标准车辆是小客车,即将混合交通量换算成为小客车为标准的交通量。
我国各汽车代表车型与车辆折算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座客车和质量≤2t的货车
中客车
1.5
>19座客车和2t<载重量<7t货车
大型车
2.0
7t<载重量≤14t的货车
拖挂车
3.0
载重量>14t的货车
折算成小客车的初始年平均日交通量(交通当量)
No=404+3120+4200+1510+254+404=9892(辆/d)
计算远景设计年限平均日交通量:
Nd=No*(1+r)^n-1=9892*(1+9.88%)^10-1
=23097(辆/d)
根据《公路路线设计规范》JTG•D2001-2006之2.1.1(4)规定,远景设计年平均日交通量为20397辆,介于15000---30000辆之间,故拟定该条道路为四车道的一级公路。
四:
路基弹性模量选择
确定该路基的干湿类型:
该路处于中国公路自然区划分Ⅱ2区,路基土为粉质中液限粘土,潮湿路段,因路基的干湿类型必须是干燥或中湿,所以土基回弹模量取E0=30Mpa。
各层材料设计参数:
土基及路面材料的回弹模量及各强度值如下表:
材料
名称
抗压回弹模量值Mpa
劈裂强度Mpa
20℃
15℃
细粒式沥青混凝土(AC-13)
1400
2000
1.4
中粒是沥青混凝土(AC-16)
1200
1800
1
粗粒式沥青混凝土(AC-25)
1000
0.8
两灰碎石
1500
0.65
石灰土
550
0.225
土基
30
——
五:
确定路基宽度参数
根据《公路路线设计规范》JTGD2001--2006之间2.23规定,设计车速采用80Km/h,根据《公路路线设计规范》JTGD2001--2006之间3.13规定,设计采用的服务水平为一级,《公路路线设计规范》JTGD2001--2006之间6.11(3)规定采用整体式路基标准横断面组成由车道、硬路肩,《公路路线设计规范》JTGD2001--2006之间6.1.2路基宽度,路基宽度设计为24.5M。
行车道宽:
2*3.75=7.5M。
硬路肩:
2*3=6M。
其宽度参数列表如下:
路基宽度各参数表
一级公路、双向两车道、80km/h
行车道宽度(m)
中间带宽度(m)
硬路肩(m)
2*3.75
4.5
2*3
本设计中采用整体式路基,其标准横断面应由车道、中间段(中央分隔带左侧路缘带)、路肩(右侧硬路肩、土路肩)等部分组成。
本设计道路为一级公路、双向四车道、时速80Km/h,根据规范要求,其路基宽度为24.5m,行车道宽度采用3.5m,一级公路整体式路基必须设置中间带,中间带由两条左侧路缘带和中间分隔带组成。
中间带宽都一般为3.50m,其中中央分隔带宽度为2.00m,左侧路缘带宽度为0.75m,一级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带,其宽度为0.5m,右侧硬路肩宽度取一般值为3.00m,土路肩宽度取一般值0.5m,由于其右侧硬路肩宽度等于3.00m,可不设紧急停车带。
六:
容许弯沉值计算
路面设计指标lα=600NƐ-0.2AcAsAb
式中:
lα——设计弯沉值(0.01mm)
NƐ——设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数
AƐ——公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1,三、四级1.2
As——面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0,热拌沥青碎石冷拌沥青碎石,上拌下贯或贯入式路面,沥青表面处治为1.1.
AB-----路面结构类型系数,刚性基层,半刚性基层沥青路面为1.0,柔性基层沥青路面为1.6,。
若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成,而AB处于两者之间通过线性内插确定。
七:
容许弯拉应力计算
各层材料的容许拉应力
σsp----路面结构材料的极限抗拉强度(MPa)
σR-----路面结构材料的容许拉应力,即材料能承受的设计年限。
Ks-----抗拉强度结构系数。
一级公路,取
,面层为沥青混凝土,取
,半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,按内插法确定基层类型系数为
。
设计弯沉:
计算各层材料的容许层底拉应力
细粒式密集配沥青混凝土面层:
中粒式密集配沥青混凝土:
粗粒式密集配沥青混凝土:
二灰碎石:
石灰稳定土:
路面结构材料容许拉应力结果汇总表
结构层
Ac
Ne
Ks
σ平极限抗拉强度(MPa)
σR容许拉应力
沥青混凝土面层
上面层
4082944
2.56
0.55
中面层
0.39
下面层
0.31
无机结合料稳定集料基层
二灰稳定碎石
1624557
2.17
0.30
水泥稳定碎石
0.10
八.进行标准轴载换算
8.1以弯况为指标的标准轴载换算
汽车的路面设计参数表
轴载作用
次数(次/d)
轴重力(Mpa)
前轴重力(KN)
后轴重力(KN)
后轴数
轮组数
轴距
1380
85.00
15.30
38.30
双
1027
40.00
19.40
60.85
100
82.60
49.00
101.60
依土兹TE30
2227
76.60
42.20
80.00
530
47.75
100.00
<3
50
120.00
51.40
2x80.00
2
132.0
设计年限内一个车道的累计当量轴次计算轴载分析,路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载
当以设计弯沉为指标及计算沥青层层拉应力时各级轴载换算采用
Ns=
Ns—以弯沉为指标的标准轴载的当量轴次(次/d)
Ni—被换算车型的各级轴载作用次数(KN)
P—标准轴载(KN)
Pi—被换算车型的各级轴载(KN)
Ci—轴载系数
C2—轮组系数,单轮组6.4双轮组1,四轮组0.38
当轴间距大于3m时,应该单独的一个轴载进行计算,此时轴数m=1,当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算,轴数系数为;
C1=1+1.2(m-1)
m—轴数
计算(小于25的轴数不计)计算结果列表所示
轴载换算结果汇总表(以弯沉为标准时)
Pi(kN)
C1
C2
Ni(次/d-1)
C1C2ni(PI/P)4.35
前轴
后轴
59.7
275
29.2
1002
115.45
黄河NJ15
1100
6.4
28.74
107.15
2202
330.45
834.18
99.7
65
64.2
80.80
2.2
41.67
合计:
N1=
1568.73
一级公路的沥青公路路面的设计年限为10年,双向四车道的车道系数η=0.45.则设计使用期累计当量轴次为
Nε=365N1[(1+r)t]/r×
η
式中;
Nε—路面设计年限内一个车道上的累计标准轴载做作用次
t—设计年限(年)
N1—路面竣工后第一年双向平均标准轴载作用次数(次/d)
r—设计年限内的交通量(标准轴载作用次数)平均增长率(﹪)
η—沥青混凝土路面称为车道系数,水泥混凝土路面称为轮迹横向分布系数。
8.2以底层拉应力为指标的标准轴载换算
当验算半刚性基层层底拉应力时各级轴载在换算时采用
计算小于50的轴载不计结果列表如下
轴载换算结果汇总表(以底拉应力为标准)
59.7O
18.83
113.54
依土兹
369.43
99.70
63.5
太拖拉
18.5
4.51
3
25.17
624.18
一级公路的沥青路面的设计年限为10年,双向四车道的车到系数η=0.45,则设计使用期累计当量轴次为:
=
9.路面组合结构层次及个结构层厚度设计及验算
路面结构组合方案,经过计算路面设计年限内一个车道上的累计标准轴载作用次数为
左右,查表得路面为高级路面,面层采用沥青混凝土,又因为该路是一级公路,因此采用双层式结构,初步拟定的组合结构形式和结构层厚度为:
4cm细粒式密级配沥青混凝土(AC-13)+6cm中粒式密级配沥青混凝土(AC-16)+8cm粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25)+25cm水泥稳定碎石+待定厚度=灰(石灰粉煤灰)稳定级配碎石,以二灰石灰粉煤灰稳定级配碎石为设计层。
路面组合结构形式以及各结构层厚度设计
路面结构材料及候补情况表
路面结构
结构形式
结构厚度
面层
细粒式密级配沥青混凝土(AC-13)
4cm
中粒式密级配沥青混凝土(AC-16)
6cm
粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25)
8cm
基层
上基层
石灰粉煤灰稳定级配碎石
待定
底基层
水泥稳定级配碎石
40cm
10、设计弯沉值和容许拉应力计算
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:
设计年限为一个车道上的累计当量轴次:
4082945属中等交通等级。
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
设计年限内一个车道上的累计当量轴次:
1624557属中等交通等级。
路面设计交通等级为中等交通等级。
公路等级:
一级公路。
公路等级数:
Ⅰ面层类型系数:
Ⅰ路面结构类型系数:
Ⅰ
路面设计弯沉值:
28.57(0.01mm)
路面结构材料参数表
层位
结构材料名称
劈裂强度(Mpa)
容许拉应力(Mpa)
细粒式沥青混凝土
中粒式沥青混凝土
粗粒式沥青混凝土
4
石灰粉煤灰碎石
5
11、路面结构厚度计算
新建路面的层数:
标准轴载:
BZZ-100
路面设计层层位:
设计层最小厚度:
150(mm)
路面结构层厚度初步拟定情况表
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)
40
60
80
250
6
新建路基
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28.57(0.01mm)
H⑷=200mm,Ls=28.8(0.01mm)
H⑷=250mm,Ls=25.2(0.01mm)
H⑷=214mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
H(4)=214mm(第一层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=214mm(第二层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=214mm(第三层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=214mm(第四层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=214mm(第五层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
H(4)=214mm(仅考虑弯沉)
H(4)=214mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度:
验算结果表明,路面总厚度比路面最小防冻厚度小156mm,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补齐,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60mm
粗粒式沥青混凝土80mm
石灰粉煤灰碎石370mm
水泥稳定碎石250mm
十二:
验收弯沉值和层底拉应力计算
路面各结构层厚度表
综合影响系数
厚度(mpa)
20℃平均抗压模量(mpa)
标准差(mpa)
15℃平均抗压模量(mpa)
370
计算新建路面各结构层及路基顶面验收弯沉值:
第一层:
路面顶面验收弯沉值Ls=28.57(0.01mm)
第二层:
路面顶面验收弯沉值Ls=31.57(0.01mm)
第三层:
路面顶面验收弯沉值Ls=35.67(0.01mm)
第四层:
路面顶面验收弯沉值Ls=43.57(0.01mm)
第五层:
路面顶面验收弯沉值Ls=123.57(0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=310.5(0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)LS=383.1(0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)计算路面各结构层底面最大拉应力为:
(未开率综合影响系数)
第1层底面最大拉应力δ
(1)=0.225)(mpa)
第2层底面最大拉应力σ
(2)=0.064(MPa)
第3层底面最大拉应力σ(3)=0.018(MPa)
第4层底面最大拉应力σ(4)=0.126(MPa)
第5层底面最大拉应力σ(5)=0.078(MPa)
十三丶验算防冻厚度
该公路地处懂不温润季冻中湿区(Ⅱ2),路基土为粉质土,路面结构总厚度为80cm,根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)能满足最小防冻厚度的要求。
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