高速公路瀝青路面設計實例

1、高速公路瀝青路面設計實例一、設計資料:本公路等級為高速公路,經(jīng)調查得,近期交通量如下表所示。交通量年平均區(qū)。增長率為9.5%,設計年限為15年,該路段處于2二、交通分析:軸載分析路面設計以BZZ-100為標準軸載。1、以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次(1累計當量軸次 注:軸載小于25KN的軸載作用不計。(2累計當量軸次根據(jù)公路瀝青路面設計規(guī)范,高速公路瀝青路面的設計年限取15年,六車道的車道系數(shù)取0.30.4,取0.3。交通量平均增長率為9.5%。 2、驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次(1軸載換算 注:軸載小于50KN的軸載作用不計(2累計當量軸次根據(jù)公路瀝青路

2、面設計規(guī)范,高速公路瀝青路面的設計年限取15年,六車道的車道系數(shù)取0.30.4,取0.3。交通量平均增長率為9.5%。 三、設計指標的確定1、計算設計彎沉值Ld該公路為高速公路,公路等級系數(shù)取1.0,面層為瀝青混凝土,面層類型系數(shù)取1.0,半剛性基層,底基層總厚度大于20,基層類型系數(shù)取1.0。設計彎沉值為: 2、抗拉強度結構系數(shù) 對瀝青混凝土面層 對無機結合料穩(wěn)定集料類 對無機結合料穩(wěn)定細粒土類四、設計計算(一干燥狀態(tài)1、土基回彈模量的確定土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):干燥狀態(tài)土基土質稠度: Wc = 1.10公路自然區(qū)劃:2區(qū)= 48.5 MPa土基回彈模量: E2、路面參數(shù)設計(1確定路

3、面等級和面層類型=2.36×107次,由公路瀝青路面設計規(guī)交通量設計年限內累計標準軸次Ne范,該路交通等級為重交通,高速公路路面等級為高級路面,面層類型為瀝青混凝土。(2結構組合與材料選取及材料設計參數(shù)確定 3、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩(wěn)定碎石基層厚度為17cm(取整。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm 19.93818設計控制層厚度(cm 16.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 19.93818實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 21.7

4、0816實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 24.57569實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 28.63524實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa 3.739316E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 15.58239實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa .1280616第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 168.4614土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm 192.0715滿足要求。(二中濕狀態(tài)1、土基回彈模量的確定土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):中濕狀態(tài)土基

5、土質稠度: Wc = 1.00公路自然區(qū)劃:2區(qū)= 42.5 MPa土基回彈模量: E2、路面參數(shù)設計(1確定路面等級和面層類型=2.36×107次,由公路瀝青路面設計規(guī)交通量設計年限內累計標準軸次Ne范,該路交通等級為重交通,高速公路路面等級為高級路面,面層類型為瀝青混凝土。(2結構組合與材料選取及材料設計參數(shù)確定 3、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩(wěn)定碎石基層厚度為19cm(取整。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm 20.0985設計控制層厚度(cm 18.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 2

6、0.0985實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 21.85131實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 24.6571實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 28.55338實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa 3.899089E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 14.95647實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa .1245208第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 183.7254土基層頂面施工控制彎沉(0.01m

7、m 219.1875滿足要求。(三潮濕狀態(tài)1、土基回彈模量的確定土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):中濕狀態(tài)土基土質稠度: Wc = 0.90公路自然區(qū)劃:2區(qū)土基回彈模量: E= 36.5 MPa2、路面參數(shù)設計(1確定路面等級和面層類型交通量設計年限內累計標準軸次N=2.36×107次,由公路瀝青路面設計規(guī)e范,該路交通等級為重交通,高速公路路面等級為高級路面,面層類型為瀝青混凝土。(2結構組合與材料選取及材料設計參數(shù)確定 3、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩(wěn)定碎石基層厚度為16cm(取整。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm 20.12路面結構的實測彎沉值

8、(0.01mm 19.93864設計控制層厚度(cm 15.59999第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 19.93864實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 21.57448實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 24.14809實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 27.67547實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa 3.293055E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 14.30912實際路面結構第 5層底最大拉應力

9、(MPa .1202179第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 118.0143土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm 255.2184滿足要求。4、防凍厚度驗算土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):潮濕狀態(tài)路面結構材料層:穩(wěn)定土類道路多年最大凍深:>200cm路面最小防凍厚度:6070cm驗算結果表明,路面總厚度滿足防凍要求。(四過濕狀態(tài)1、土基回彈模量的確定土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):中濕狀態(tài)土基土質稠度: Wc = 0.8公路自然區(qū)劃:2區(qū)= 31.0 MPa土基回彈模量: E2、路面參數(shù)設計(1確定路面等級和面層類型交通量設計年限內累計標準軸次N=2.36×107次,由公

10、路瀝青路面設計規(guī)e范,該路交通等級為重交通,高速公路路面等級為高級路面,面層類型為瀝青混凝土。(2結構組合與材料選取及材料設計參數(shù)確定 3、確定設計層厚度利用設計程序計算出滿足設計彎沉指標要求的水泥穩(wěn)定碎石基層厚度為19cm(取整。計算結果路面設計彎沉值(0.01mm 20.12路面結構的實測彎沉值(0.01mm 20.09002設計控制層厚度(cm 18.3第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 20.09002實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa 0第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 21.68821實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa 0第 3結構層頂面施工控制彎沉(

11、0.01mm 24.16145實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa 0第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 27.47129實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa 3.479101E-02第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 13.69618實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa .1146381第 6結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm 127.1239土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm 300.499滿足要求。4、防凍厚度驗算土質類型:粉質土路基干濕狀態(tài):潮濕狀態(tài)路面結構材料層:穩(wěn)定土類道路多年最大凍深:>200cm路面最小防凍厚度:6070cm驗算結果表明,路

12、面總厚度滿足防凍要求。五、確定結構層設計參數(shù)根據(jù)公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2006的建議值取定路面各結構層適宜厚度,設計瀝青混凝土路面方案如下,并按照上面方法進行驗算符合要求。瀝青路面結構層參數(shù)與方案建議 高速公路水泥混凝土路面設計實例一、軸載換算水泥混凝土路面結構設計以100KN 的單軸-雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù),按下式換算為標準軸載的作用次數(shù)。161100ni s i i i P N N = (1 ;30.432.2210i iP -= (4 Ns 100KN 的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數(shù);Pi 單軸-單輪、單軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i 級軸載

13、的總重(KN ;n 軸型和軸載級位數(shù);i N 各類軸型i 級軸載的作用次數(shù);i 軸-輪型系數(shù),單軸-雙輪組時,i =1;單軸-單輪時,按式(2計算;雙軸-雙輪組時,按式(3計算;三軸-雙輪組時,按式(4計算。軸載換算 和等于40KN(單軸和80KN (雙軸的軸載可略去。調查分析雙向交通的分布情況,選取交通量方向分布系數(shù),一般取0.5,車道數(shù)為6,所以交通量車道分布系數(shù)取0.6。Ns=0.5×0.6×5693.4073=1708.02次查公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002,此路面屬重交通,設計使用年限為30年。由公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002取

14、輪跡橫向分布系數(shù)為0.22,可計算得到設計年限內標準軸載累計作用次數(shù)N e 為:(36511-+=s e N N次19985088.9=22.0%5.93651%5.91(02.170830-+= 二、路面板厚度計算路基的強度和穩(wěn)定性同路基的干濕狀態(tài)有密切關系,并在很大程度上影響路面結構的設計,路基按干濕狀態(tài)不同,分為四類:干燥、中濕、潮濕和過濕。為了保證路基路面結構的穩(wěn)定性一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài),當處于過濕狀態(tài)時,路基不穩(wěn)定,冰凍區(qū)春融翻漿,非冰凍區(qū)彈簧,路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面。下面對潮濕、中濕、干燥3種狀態(tài)分別討論。 (一干燥狀態(tài) 1、初擬路面結構(1混泥土的設計彎拉強度與彈性模

15、量(2土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002附錄F ,路基回彈模量取MPa E 420=。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取MPa E 15001=,天然砂礫回彈模量取MPa E 2502=。2222221222121=+=+= (1221122132231111(41212-+=h E h E h h h E h E D x(MNm233= +=-m E D h x x x 353.0389.934413.3121233=.00=-= -=-EE a x.055.00=-=-=-E E b x739.03100= =m E E h r t c 735.016

16、5= 3、荷載疲勞應力計算因縱縫為設拉平縫,接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)87.0=r k ?？紤]設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)(.0=n e f N k 。根據(jù)公路等級,由公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002附錄B ,考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)30.1=c k4、溫度疲勞應力MPa B hT E x g- =b f a f k c r tm tm r t 再由式(B2.1計算溫度疲勞應力為MPa因而所選的普通混凝土面層厚度m h 26.0=,可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。(二中濕狀態(tài)1、初擬路面結構為3.75m,長為5.0

17、m ?？v縫為設拉桿平縫,橫縫為設傳力桿假縫。2、材料參數(shù)的確定(1混泥土的設計彎拉強度與彈性模量(2土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002附錄F ,路基回彈模量取MPa E 350=。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取MPa E 15001=,天然砂礫回彈模量取MPa E 2502=。2222221222121=+=+= (122112764.03100= =載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)30.1=c k4、溫度疲勞應力MPa B hT E x g- =b f a f k c r tm tm r t 再由式(B2.1計算溫度疲勞應力為MPa因而所選

18、的普通混凝土面層厚度m h 26.0=,可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。(三潮濕狀態(tài)1、初擬路面結構為3.75m,長為5.0m 。縱縫為設拉桿平縫,橫縫為設傳力桿假縫。2、材料參數(shù)的確定(1混泥土的設計彎拉強度與彈性模量(2土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設計規(guī)范(JTG D40-2002附錄F ,路基回彈模量取MPa E 260=。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取MPa E 15001=,天然砂礫回彈模量取MPa E 2502=。MPa h h E h E h E x 389.93420m E E h r t c 805.0094、溫度疲勞應力MPa B hT

19、E x g- =b f a f k c r tm tm r t 再由式(B2.1計算溫度疲勞應力為MPa因而所選的普通混凝土面層厚度m h 26.0=,可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。三、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算1、計算參數(shù)混凝土強度等級為C40,查表F .5,得混凝土抗拉強度標準值t f =3.5(MPa,粘結剛度系數(shù)s k =34(MPa/mm,連續(xù)配筋混凝土干縮應變sh =O.0002。選用HRB335螺紋鋼筋,直徑為:16mm ,查附錄F.4,得到彈性模量Es= 200GPa 、屈服強度sy f =335MPa 。 2、橫向裂縫間距計算3510(1 300005.3+T ( E =c 50467.03000010200007.0E =3C =S E 1.80m 1799(mm0467.01(1020016344 6.021(4k 2b =L 3Sd =+=+SS E d1.80m L d =滿足橫向裂縫間距1.02.5m 的要求。 3、裂縫寬度計算4、鋼筋應力計算MPa f MPa E sy S S 335329351098.335101(10200T +T (653S st C =<=+=-5、鋼筋間距或根數(shù)計算上述計算均滿足要求,則初擬的縱向鋼筋