路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算的設(shè)計(jì)書

1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算的設(shè)計(jì)方案 基本資料 :新建高速公路地處 3 區(qū)，為雙向四車道（單向路面寬為 間帶寬 3m，沿線土質(zhì)為中液限粘土，填方路基高 3m，地下水位為地面以下 表長期積水距路床 中濕狀態(tài)，年降雨量為 470高氣溫 38 ，最低氣溫 ，多年最大凍深為 120均凍結(jié)指數(shù)為 700 ，最大凍結(jié)指數(shù)為 1150 。此地有大量碎石集料，并有石灰水泥供應(yīng)。瀝青路面設(shè)計(jì)年限（基準(zhǔn)期）為 15 年。 一 、 軸載分析 1、 預(yù)測交通量組成表 序號(hào) 汽車型號(hào) 前軸重（ 后軸重（ 后軸數(shù) 輪組數(shù) 輪距（ m） 交通量 （輛 /日） 1 小客車 雙 0 2580 2 交通 雙 0 869 3 四平8 雙 4 458 4 北京 雙 0 1768 5 解放 雙 0 556 2 6 東風(fēng) 雙 0 897 7 黃河 雙 0 726 8 日野 雙 0 654 9 拖掛五十鈴 83 雙 2 62 路基為中濕， E=35通量年平均增長率 軸載換算表 （以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)的軸載換算系數(shù)） 車型 i（ 次 /d) 2 (i/P) 次 /d) 合計(jì) （次 /d） 交通軸 69 軸 1 869 平軸 38 1 58 軸 1 458 京軸 768 軸 1 1768 放軸 56 軸 1 556 3 東風(fēng)軸 97 軸 1 897 河軸 26 軸 1 726 野軸 54 軸 1 654 掛車五十鈴 前軸 83 1 2 軸 62 計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次的計(jì)算：設(shè)計(jì)年限為t=15 年， =雙向四車道，故車道系數(shù)取 1365)1)1( 次）（ 1 3 8 50 . 4 52 7 8 2 . 6 49 . 4 % 3 6 51 4 %1 15 軸載換算結(jié)果（半剛性基層層底拉應(yīng)力） 車型 i（ ) 2 (i/P)8 (次 /d) 合計(jì) （次 /d） 交通軸 69 軸 1 869 平軸 38 1 58 軸 1 458 京軸 768 0 后軸 1 1768 4 解放軸 56 軸 1 556 風(fēng)軸 97 軸 1 897 河 軸 26 軸 1 726 野軸 54 軸 1 654 掛車五十鈴 前軸 83 1 2 軸 1 62 計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次的計(jì)算： 1365)1)1( 次1 1 1 3 0%1-%) 15 取兩者中的大值 次，屬于重交通等級(jí) 二、擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案及厚度 組合方案，擬定了兩種，其簡圖如下所示： 方案一： 細(xì)粒式瀝青混凝土 4粒式瀝青混凝土 5粒式瀝青混凝土 泥穩(wěn)定碎石 34 5 % 石灰土 ? 5 方案二： 細(xì)粒式瀝青混凝土 4粒式瀝青混凝土 6粒式瀝青混凝土 泥穩(wěn)定碎石 20灰土 0配碎石 ? 三、各層材料的抗壓模量與劈裂 強(qiáng)度、土基的回彈模量的確定。 1）確定各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度。查表可得下列這幾參數(shù)，會(huì)表如下： 材料名稱 抗壓回彈模量（ 15劈裂強(qiáng)度（ 20 15 細(xì)粒式瀝青混凝土 1400 2000 粒式瀝青混凝土 1200 1800 粒式瀝青混凝土 1000 1400 泥穩(wěn)定碎石 1500 灰土 250 配碎石 300 二灰土 750 、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定。 對于高速公路，規(guī)范要求以 設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu) 6 底層拉應(yīng)力驗(yàn)算。 1、 設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算： 00N 2.0公路等級(jí)系數(shù) 是瀝青混凝土面層，故面層類型系數(shù) .0， 故 00N 2.000 13850000 、各層材料的容許拉應(yīng)力計(jì)算如下表所示： 材料名稱 s (k/ (細(xì)粒式瀝青混凝土 粒式瀝青混凝土 粒式瀝青混凝土 泥穩(wěn)定碎石 灰土 灰土 、確定設(shè)計(jì)層的厚度。 1、方案一計(jì)算：（采用三層體系為計(jì)算體系） 7 1）令實(shí)際彎沉ds ,則彎沉綜合修正系數(shù) F=2000 (性體系的實(shí)際彎沉000 12 故理論彎沉系數(shù) 1 =0. 49210 . 650. 720 00 14 0022 . 38 =）將多層體系照彎沉等效的原則換算為三層體系，如下圖所示： 則中層厚度換算公式為： H= Eh kk k= 5+2001000+344.2001500+ 200250= () h/ = =4/ =35/1200=三層體系表 面彎沉系數(shù)諾莫圖可得 2 / 1200/1400= 查諾莫圖可得 =1 4 5 34 4 H 由三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖上的計(jì)算理論彎沉的公式可得l= 2 ，故 查諾莫圖可得 H/ = H= H= 由此解得： 5案二計(jì)算 :（采用三層體系為計(jì)算體系） 1）將多層體系照彎沉等效的原則換算為三層體系，如下圖所示： 則中層厚度換算公式為： H= Eh kk k= 6+2001000+ 204.2001500+ 200750+ 200300= () h/ = =4/ =35/1200=三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖可得 1 h 1 = H= 4 6 20 0 4 H 1200/1400=查諾莫圖可得 =三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖上的計(jì)算理論彎沉的公式可得l= 2 ，故 再查諾莫圖可得 H/ = H=故 H= 由此解得： 、層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。 公路為高速公路，故對瀝青混凝土面層、半剛性基層、底基層都應(yīng)進(jìn)行拉應(yīng)力的驗(yàn)算。 1、方案一的層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。（采用三層體系驗(yàn)算多層路面的結(jié)構(gòu)層底部拉應(yīng)力） 1） 驗(yàn)算瀝青混凝土面層地面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所 示： 1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1000 1500 5 10 1H = 41312328+44 10001400+54 10001200= H = E =34+500250=三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 1H / = 1500/1000=0/ 35/1500=H / =諾莫圖可得 為負(fù)，表明該層層底彎曲壓應(yīng)力， 2 2)驗(yàn)算半剛性基層底面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示： 11 42 4433h = 34+44 15001400+54 15001200+84 15001000= 2 =15三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 = 250/1500=0/ 35/250=諾莫圖可得： =因?yàn)?=15/查諾莫圖可得： = 21 = 容 許拉應(yīng) 力1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1500 250 15 5 12 ）驗(yàn)算底基層底面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示： 42 4433h = 34+44 15001400+54 15001200+84 15001000= 2 =15 由三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 = 250/1500=1 =1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1500 250 15 5 13 35/250=2 / =15/諾莫圖可得： = = 21 = 方案二的層底拉應(yīng)力計(jì)算。（采用三層體系驗(yàn)算多層路面的結(jié)構(gòu)層底部拉應(yīng)力） 1） 驗(yàn)算瀝青混凝土面層底面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示 ; 1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 1000 1500 0=35 14 1H = 41312326+44 10001400+64 10001200= H = E + E =20+500750+500300=三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 1H / = 1500/1000=0/ 35/1500=H / =諾莫圖可得 為負(fù)，表明該層層底彎曲壓應(yīng)力， 2 2) 驗(yàn)算半剛性基層底面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示： 15 42 4433h = 20+44 15001400+64 15001200+64 15001000= 2 = 5h =20+50300=三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 = 750/1500=0/ 35/750=1 =1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 1500 750 0=35 16 查諾莫圖可得： =因?yàn)?=查諾莫圖可得： = 21 = 容 許拉應(yīng) ）驗(yàn)算底基層底面的彎拉應(yīng)力。 將多層路面按 照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示： h5+52 4533 54= 20+44 7501400+64 0751200+64 0751000+204 7501500= 2 =1 =1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 750 300 0=35 17 由三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾莫圖可得 = 21 = 300/750=0/ 35/300=2 / =諾莫圖可得： = = 21 =上所算的結(jié)果，繪制成下表： 方案類型 底面最大拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)力 方案一 瀝青混凝土面層 0 剛性基層 基層 案二 瀝青混凝土面層 0 剛性基層 基層 表可知，方案一和方案二都滿足層底彎拉應(yīng)力的要求。 18 七、造價(jià)比選 方案一： 細(xì)粒式瀝青混凝土 41000=316135 元 中粒式瀝青混凝土 51000=328785 元 粗粒式瀝青混凝土 81000=493925 元