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文檔簡介
1、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算表7.1 交通量組成表車 型總重(KN)載重(KN)前軸重(KN)后軸重(KN)后軸數(shù)后輪輪組數(shù)前輪輪組數(shù)軸 距(cm)交通量黃河JN150150.682.649101.6l雙單760解放CA10B80.254019.4060.851雙單1710東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙單760太脫拉138211.4120.0051.402802雙單132190標(biāo)準(zhǔn)軸載010013807.1 軸載分析路面設(shè)計以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載a.以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次。(1)軸載換算軸載換算采用如下的計算公式: (7.1)式
2、中: N 標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次,次/日 被換算車輛的各級軸載作用次數(shù),次/日 P標(biāo)準(zhǔn)軸載,KN 被換算車輛的各級軸載,KN K被換算車輛的類型數(shù) 軸載系數(shù),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于3m時,按單獨(dú)的一個軸載計算;當(dāng)軸間距離小于3m時,應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)。 :輪組系數(shù),單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38。軸載換算結(jié)果如表所示:表7.2 軸載換算結(jié)果表車型黃河JN150前軸4916.4760218.447 后軸101.611760814.331 解放CA10B后軸60.85111710197. 東風(fēng)EQ140后軸69.21176012.930 太脫拉138前軸51.416.419067.239 后
3、軸802.21190158.350 標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.000 1848.327 注:軸載小于25KN的軸載作用不計。(2)累計當(dāng)量軸數(shù)計算根據(jù)設(shè)計規(guī),一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為15年,四車道的車道系數(shù)取0.40, =4.2 %,累計當(dāng)量軸次: (7.2)驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計當(dāng)量軸次b.軸載換算 驗算半剛性基底層底拉應(yīng)力公式為 (7.3)式中:為軸數(shù)系數(shù), 為輪組系數(shù),單輪組為1.85,雙輪組為1,四輪組為0.09。計算結(jié)果如下表所示:表7.3車型黃河JN150后軸101.611760862.906解放CA10B后軸60.8511171032.143東風(fēng)EQ140后軸69.211
4、7600.424太脫拉138前軸51.411.851901.712后軸802.2119070.129標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.0001347.313注:軸載小于50KN的軸載作用不計。 7.2 結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上面的計算得到設(shè)計年限一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為700萬次左右,根據(jù)規(guī)推薦結(jié)構(gòu),路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土(15cm)、基層采用石灰粉煤灰碎石(厚度待定)、底基層采用石灰土(30cm)。規(guī)規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成,查規(guī),采用三層瀝青面層,表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土(厚4cm),中間層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚5cm),下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚6cm
5、)。7.3 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量(20)與劈裂強(qiáng)度表7.4 路面材料技術(shù)指標(biāo)材料名稱20抗壓模量(MPa)15彎拉模量(Mpa)15彎拉強(qiáng)度(Mpa)Ep細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4中粒瀝青混凝土120016001.0粗粒瀝青混凝土90012000.8細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石150018001.4中粒式瀝青瑪蹄脂碎石130017001粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石100013000.8水泥穩(wěn)定碎石160016000.5石灰粉煤灰碎石150015000.6二灰土6006000.3石灰土5505500.25表7.5 瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度瀝青混合料類
6、型最大粒徑(mm)公稱最大粒(mm)符號壓實最小厚(mm)適宜厚度(mm)密集配瀝青混合料細(xì)粒式13.29.5AC-102025 - 40中粒式1916AC-163540 -60粗粒式31.526.5AC-257070 - 120瀝青瑪蹄脂碎石混合料細(xì)粒式13.29.5SMA-102525 - 50中粒式1916SMA-164040 - 70粗粒式31.526.5SMA-258080 - 1207.4 土基回彈模量的確定 該路段處于4區(qū),為粉質(zhì)土,稠度為1.05,查相關(guān)表的土基回彈模量為51.5MPa。7.5 設(shè)計指標(biāo)的確定對于一級公路,規(guī)要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo),并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的
7、驗算。a.設(shè)計彎沉值(一級公路):該公路為一級公路,路面等級系數(shù)Ac=1.0,面層是瀝青混凝土路面取1.0,半剛性基層,底基層總厚度大于20cm,基層類型系數(shù)Ab=1.0。設(shè)計彎沉值為: (7.4)b.各層材料的容許層底拉應(yīng)力 (7.5)(1)細(xì)粒式密級配瀝青混凝土 (7.6) (7.7)(2)中粒式密級配瀝青混凝土 (3)粗粒式密級配瀝青混凝土 (4)細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石 (5)中粒式瀝青瑪蹄脂碎石 (6)粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石 (7)水泥碎石 (7.8) (9)石灰粉煤灰碎石 (7.9) (10)石灰土 (11)二灰土 7.6 設(shè)計資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚汗返燃?一級公路公路等級系數(shù)
8、1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 26.5 (0.01mm)表7.6 方案A材料名稱H(CM)劈裂強(qiáng)度(MPA)容許拉應(yīng)力(MPA)細(xì)粒式瀝青混凝土41.40.51中粒式瀝青混凝土51.00.36粗粒式瀝青混凝土60.80.26石灰粉煤灰碎石 ?0.60.32石灰土300.250.1土基按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 26.5 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 29.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 25.9 (0.01mm) H( 4 )= 19.1 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )
9、= 19.1 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.1 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.1 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.1 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.1 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 19.1 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 19.1 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 60 cm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改
10、, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 cm - 中粒式瀝青混凝土 5 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 石灰粉煤灰碎石 20 cm - 石灰土 30 cm - 土基表7.7 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算材料名稱20抗壓模量(MPa)15彎拉模量(Mpa)15彎拉強(qiáng)度(Mpa)計算信息細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4計算應(yīng)力中粒瀝青混凝土120016001.0計算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計算應(yīng)力石灰土5505500.25計算應(yīng)力土基36計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂
11、面竣工驗收彎沉值 LS= 25.9 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 28.7 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 32.5 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 37.2 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 89.6 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm) LS= 258.8 (0.01mm)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.224 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.069 (MPa) 第
12、 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0. (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.123 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.076 (MPa)方案B:表7.8材料名稱H(CM)劈裂強(qiáng)度(MPA)容許拉應(yīng)力(MPA)細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石31.40.51中粒式瀝青瑪蹄脂碎石41.00.36粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石60.80.26水泥穩(wěn)定碎石 ?0.50.27二灰土300.30.12土基按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 26.5 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 29.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 25.8 (
13、0.01mm) H( 4 )= 19 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 19 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 19 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 19 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 19 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 60 cm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚
14、度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石 3 cm - 中粒式瀝青瑪蹄脂碎石 4 cm - 粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石 6 cm - 水泥穩(wěn)定碎石 20 cm - 石灰粉煤灰土 30 cm - 土基 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :表7.9材料名稱20抗壓模量(MPa)15彎拉模量(Mpa)15彎拉強(qiáng)度(Mpa)計算信息細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石150018001.4計算應(yīng)力中粒式瀝青瑪蹄脂碎石130017001計算應(yīng)力粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石100013000.8計算應(yīng)力水泥穩(wěn)定碎石160016000.5計算應(yīng)力二灰土6006000.3 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 25.8 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 27.9 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 31 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 35.5 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 85.7 (0.01mm) 土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm) LS= 258.8 (0.0
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