路面設(shè)計(jì)方案

1、.一、瀝青路面設(shè)計(jì)方案1路段所在地區(qū)基本資料公路等級(jí)：一級(jí)公路；ii2區(qū)；設(shè)計(jì)車速：80km/h；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載：bzz-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，屬中濕狀態(tài)；年降雨量850mm；最高氣溫38，最低氣溫-25；多年最大凍深120cm；2土基回彈模量的確定設(shè)計(jì)路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘質(zhì)土，查表可得土基回彈模量值為40mpa3交通量資料（1）excel計(jì)算：(2)hpds2006軟件計(jì)算：一個(gè)車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量nh=1975,屬特重交通等級(jí)當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí):路面營(yíng)運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次:220

2、1設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次:1.009389e+07屬重交通等級(jí)當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí):路面營(yíng)運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次:1634設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次:7.49e+06屬中等交通等級(jí)路面設(shè)計(jì)交通等級(jí)為特重交通等級(jí)4初擬路面結(jié)構(gòu)擬定采用兩種路面結(jié)構(gòu)。按計(jì)算法確定方案一、方案二的路面厚度。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：方案一:4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+12cm粗粒式瀝青混凝土+300cm水泥穩(wěn)定碎石基層+？水泥石灰砂礫土層，以水泥石灰砂礫土為設(shè)計(jì)層。方案二:

3、4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+15cm密級(jí)配瀝青碎石+25cm水泥穩(wěn)定砂礫+20cm級(jí)配砂礫。路面材料配合比設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1試驗(yàn)材料的確定（半剛性基層所用集料與結(jié)合料取自沿線料場(chǎng)，瀝青選用重交通90#石油瀝青，上面層采用sbs改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范jtjf40-2004）相關(guān)規(guī)定。2路面材料抗壓回彈模量的確定.（1）半剛性材料的抗壓回彈模量按照公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（jtj057-94）中規(guī)定的項(xiàng)目頂面法測(cè)定半剛性材料的抗壓回彈模量。（2）按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程jtj052-2000）中規(guī)定的方法測(cè)定瀝青混合料的抗壓回

4、彈模量，測(cè)定20、15的抗壓回彈模量，各種材料的試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)下表：半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值抗壓模量（mpa）材料名稱ep方差ep-2ep+2ep代水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土水泥穩(wěn)定砂礫318815912617782250234162410912148475220913086級(jí)配碎石級(jí)配沙礫400250瀝青材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值20抗壓模量（mpa）15抗壓回彈模量（mpa）材料名稱ep方差ep-2epaep方差ep-2ep+2ep代細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級(jí)配瀝青碎石19911425978124820110555116158912

5、158681016268021751320171534418760156199218011200140333682549144020273路面材料劈裂強(qiáng)度測(cè)定根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，選取工程用各種原材料，測(cè)定規(guī)定溫度和齡期的材料劈裂強(qiáng)度。按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程與公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)下表：路面材料劈裂強(qiáng)度材料名稱細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級(jí)配瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)水泥石灰定砂礫砂礫土二灰穩(wěn)定砂礫劈裂強(qiáng)度（mpa）1.21.00.80.60.60.50.40.6路面厚度設(shè)計(jì)（hpds軟件計(jì)算）（1）方案一路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算公

6、路等級(jí):一級(jí)公路新建路面的層數(shù):5.標(biāo)準(zhǔn)軸載:bzz-100路面設(shè)計(jì)彎沉值:23.8(0.01mm)路面設(shè)計(jì)層層位:5設(shè)計(jì)層最小厚度:150(mm)層位1結(jié)構(gòu)層材料名稱細(xì)粒式瀝厚度（mm）20平均抗壓模量（mpa）401991標(biāo)準(zhǔn)差（mpa）20115平均抗壓模量（mpa）2680標(biāo)準(zhǔn)差（mpa）344容許應(yīng)力（mpa）0.42青混凝土2中粒式瀝青混凝土80142510521751870.323粗粒式瀝青混凝土4水泥穩(wěn)定碎石5水泥石灰120978551320600.26300318878231887820.25？159125015912500.14砂礫土6新建路基40按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度

7、:ld=23.8(0.01mm)h(5)=150mmls=1.4(0.01mm)由于設(shè)計(jì)層厚度h(5)=hmin時(shí)ls7m行車道寬7m縱縫邊緣處0.170.220.34o39o540.62(1+g)-1365(1+0.07)1365g0.07由上表1，一級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，安全等級(jí)為二級(jí)。由上表2，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取o.20。計(jì)算得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為nt1316.1830-n=srh=0.2er=9.0810屬重交通等級(jí)。2.初擬路面結(jié)構(gòu)6次交通等級(jí)表3水泥混凝土面層厚度的參考范圍特重重公路等級(jí)高速一級(jí)二級(jí)高速一級(jí)二級(jí)變異水平等級(jí)低中低中低中低

8、中面層厚度（mm）260250240270240260230250220交通等級(jí)公路等級(jí)二級(jí)中等三、四級(jí)三、四級(jí)輕三、四級(jí)變異水平等級(jí)面層厚度（mm）高240210中高230200中220200高230中220由表1，安全等級(jí)二級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)。根據(jù)一級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，查表3，初擬普通混凝土面層厚度為o.25m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5)，厚0.20m。墊層為o.18m低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長(zhǎng)5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。.3.路面材料參數(shù)確定表4中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值范圍(mpa)公路自然

9、區(qū)劃土組土質(zhì)砂粘質(zhì)土粉質(zhì)土264225452246405030403254395025453050356030452743506030453045查表4，路基回彈模量取40mpa。查表5，低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取700mpa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500mpa。表5墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值范圍材料類型中、粗砂天然砂礫未篩分碎石級(jí)配碎礫石(墊層)回彈模量(脅)80100150200180220200250材料類型石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料水泥穩(wěn)定粒料瀝青碎石(粗粒式，20)瀝青混凝土(粗粒式，20)回彈模量(m)13001700130017006008008001200級(jí)配碎礫

10、石(基層)250350瀝青混凝土(中粒式，20)10001400石灰土石灰粉煤灰土200700600900多孔隙水泥碎石(水泥劑量9.511)多孔隙瀝青碎石(20，瀝青含量2.53.5)13001700600800計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2+h20.202+0.182=1142(mpa)h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.182.12+e1h1eheh3+eh3d=1122+x.(h+h)211-112422=15000.203+7000.18312=4.54(mnm)+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.1812dx3h=e()x

11、x1=1124.5431142=0.363(m)()ex1142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140-0.45=4.637exb=1-1.44eo-0.55=1-1.44(-1142)0.5540=0.7721bex3=4.6370.3630.7674011423=259.27(mpa)txoe401ee=ahoec3()普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑計(jì)算為1r=0.537h=0.5370.25et4荷載疲勞應(yīng)力.1310003259.27=0.677(m).標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為sps=0.077r0.6h-2=0.0770.6610.60.25-2=

12、0.961(mpa)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kr=o.87?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=nfen=(9.08106)0.057=2.492。根據(jù)公路等級(jí)，由下表，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)kc=1.25。綜合系數(shù)kc公路等級(jí)kc高速公路1.30一級(jí)公路1.25二級(jí)公路1.20三、四級(jí)公路1.10荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為s=kkks=0.872.4921.250.961=prrfcps2.6(mpa)5溫度疲勞應(yīng)力最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值tg公路自然區(qū)劃最大溫度梯度(/m)、88839095、86929398由上表，區(qū)最大溫度梯度取83(

13、m)。板長(zhǎng)5m，l/r=50677=756，由書本483頁(yè)圖16-14可查普通混凝土板厚h=0.25m，bx=o.82。最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為22s=acechtgtm110-5310000.2583b=0.82=x2.8(mpa)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，計(jì)算為(查書包484表16-29可得區(qū)回歸系數(shù)a=0828,b=0.041,c=1.323)ra(tm)c-b=0.828()1.323-0.041=0.613k=tfsstmf52.8r2.85計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為.s=ks=0.6132.8=1.72(mpa)trttm查表1，一級(jí)公路的安全等級(jí)為二級(jí)，相應(yīng)于二級(jí)安全等級(jí)的

14、變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為90。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查書本484表16-22,確定可靠度系數(shù)g=1.15。rg(s+s)=1.15(1.72+2.6)=4.97mpaf=rprtrr5.0mpa因而，所選普通混凝土面層厚度(o.25m)可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。水泥混凝土路面方案二1交通分析由上表1，一級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，安全等級(jí)為二級(jí)。由上表2，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取o.20。2初擬路面結(jié)構(gòu)由表1知，相應(yīng)于安全等級(jí)二級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)。根據(jù)一級(jí)公路重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查表3，初擬普通混凝土面層厚度為o.24m，

15、碾壓混凝土基層o.15m，底基層選用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5)，厚o.18m，墊層為o.15m低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。水泥混凝土上面層板的平面尺寸長(zhǎng)為5.0m、寬從中央分隔帶至路肩依次為4.5m、4.5m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距(板長(zhǎng))4m。3路面材料參數(shù)確定按書本480頁(yè)表16-23和表16-25，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31gpa；碾壓混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為27gpa。查表4，路基土回彈模量取40mpa。查表5，低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取70

16、0mpa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500mpa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2+h2h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.1820.202+0.182=1142(mpa).ehd=1122+eh12422.eh3+eh3(h+h)211-112x11=15000.203+7000.18312+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.18()12dx3124.541h=3=0.363(m)ex1142()ex-0.451142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140=4.637=4.54(mnm)1xeob=1-1.44

17、=1-1.44(-ex-0.551142)0.5540=0.7111423e=ahbex=4.6370.3630.76740txoe401e3=259.27(mpa)o4荷載疲勞應(yīng)力普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成分離式復(fù)合式面層。此時(shí)ku=o，hx=o。復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度，計(jì)算為eheh(h+h)eh3eh3+c101c202d=gc101c202010212124(eh+eh)c101c2022ku12+310000.24270000.16(0.24+0.112+270000.163=310000.2434(310000.24+270000.16)=44.928(mnm)復(fù)合式

18、混凝土面層的相對(duì)剛度半徑，計(jì)算為.r=1.233d/e=1.23331.395/259.27=0.686(m)ggt標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為sps1=0.077r0.6gehc101=0.0770.68612dg310000.240.6=0.848(mpa)1244.928sps2=0.077r0.6ge(0.5h+hk)27000(0.50.16+00)c202xu=0.0770.6866d644.928gk=n=(9.08106)0.057=2.49；碾壓混凝土基層，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=n=(9.08106)0.065=2.8

19、33。根據(jù)公路等=0.492(mpa)普通混凝土面層，因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k=o87；碾壓混r凝土基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k。水泥混凝土面層，考慮設(shè)計(jì)r基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)nfenfe級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)后k=125。c普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為spr1=kkksrf1cps1=0.872.491.250.848=2.296(mpa)碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為spr2=kksf2cps2=2.8331.250.492=1.742(mpa)可查區(qū)最大溫度梯度取83(m)。普通混凝土面層板長(zhǎng)4m，l/r=4/0.694=5.768，由5溫度疲勞應(yīng)力g書本483頁(yè)圖16-14可由普通混凝土面層h01=o.22m，查得bx=0.69，cx=1.03。最大溫度梯度時(shí)普通混凝土上面層的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為.x1=c+2.50.32-0.81ln(h01ec1h01)h02ec2h02=0.811xb=xb=0.8110.52=0.422x11x2b=st=acec1h01tgm1x1110-5310000.248820.6=1.38(mpa)普通混凝土面層的溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，計(jì)算為ta(tm1)tm1f-b=0.828()1.38-0.041k=tfsrsr