1、路基路面工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目東青高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系(部土木工程專業(yè)土木工程班級土木076學(xué)生姓名學(xué)號6 月7 日至 6 月12 日共 1 周指導(dǎo)教師(簽字系主任(簽字目錄:一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求:P1P6二、瀝青混凝土路面設(shè)計(jì):P7P181、軸載分析:P7P82、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)P83、各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度P8P94、土基回彈模量的確定P95、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定P9P106、設(shè)計(jì)資料總結(jié)P107、確定石灰土層厚度P108、計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果P11P149.瀝青混凝土路面圖紙P14P18三、水泥混凝土路面設(shè)計(jì):P19P251、交通分析:P19P201、軸載換算:P19P202、標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用

2、次數(shù):P202、初擬路面結(jié)構(gòu):P203、路面材料參數(shù)確定P20P214、荷載疲勞應(yīng)力P215、溫度疲勞應(yīng)力P21P226、計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果P23P247、瀝青混凝土路面圖紙P24P25一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)內(nèi)容:根據(jù)所提供的各項(xiàng)資料及交通量,交通組成等確定合理的路面結(jié)構(gòu)組成,選擇適用的路面材料并進(jìn)行材料組成設(shè)計(jì),確定土基回彈橫量值和路面材料設(shè)計(jì)參數(shù),并計(jì)算確定路面結(jié)構(gòu)計(jì)算層的厚度,進(jìn)行必要的防凍層厚度驗(yàn)算。對瀝青路面設(shè)計(jì)驗(yàn)算各層的層底拉應(yīng)力,計(jì)算施工質(zhì)量控制的檢測驗(yàn)收彎沉值,并進(jìn)行必要的方案比選,繪制路面結(jié)構(gòu)施工圖。設(shè)計(jì)要求:運(yùn)用相關(guān)資料完成各項(xiàng)計(jì)算內(nèi)容,提交一個(gè)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖(瀝青路面和水泥路

3、面。二、設(shè)計(jì)原始資料:1、工程概況東青高速公路青州段,北起東營,南止青州,途經(jīng)廣饒、桓臺等縣市,是山東省高速公路干線網(wǎng)的重要組成部分,為構(gòu)建山東中部地區(qū)大交通體系,發(fā)揮高速公路的經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用,促進(jìn)山東半島內(nèi)陸地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,將產(chǎn)生重要影響。其中青州段樁號為84K+331.5106K+856.5,全長22.525KM。該路段地處5區(qū),屬東部濕潤季凍區(qū),魯豫輕冰區(qū),多年平均最大凍深為45cm,平均最低氣溫為-13,最高氣溫37.5,年平均降雨量為960mm,潮濕系數(shù)為0.51.00,地溫地貌類型屬?zèng)_積平原,地勢平坦,土質(zhì)為粘性土,據(jù)調(diào)查和設(shè)計(jì)要求,路床表面距地下水位平均為1.8m。沿線有碎石、水泥

4、、石灰建筑材料,該地區(qū)靠近西部有博山有火力發(fā)電場,設(shè)計(jì)時(shí)若采用粉煤灰,供量充足。2、交通資料序號汽車車型載重KN自重KN前軸后軸1 后軸2 后軸3作用次數(shù)次/日交通調(diào)查資料為2005年,設(shè)計(jì)計(jì)算年限的起算年為2009年,交通量按交通量年增長率為10%考慮。對水泥混凝土全設(shè)計(jì)年限內(nèi)均采用4.5%。3、其它設(shè)計(jì)參數(shù)可參照規(guī)范進(jìn)行選用。另據(jù)研究資料表明,各設(shè)計(jì)模量比規(guī)范所提供的數(shù)值中值略偏低。4. 建筑材料資料(1現(xiàn)有的粗集料、細(xì)集料、礦粉三種礦質(zhì)材料、篩分結(jié)果按分計(jì)篩余計(jì),列于下表:篩孔尺寸(mm粗集料( %細(xì)集料( % 礦粉( % (1A(2B(3C(4D(5E(6F (7G (1H(2I(1J

5、(2H31.526.5 4.119.0 3.2 5.0(2馬歇爾試驗(yàn)物理力學(xué)指標(biāo)測定結(jié)果匯總于下表:試件編號瀝青用量(%技術(shù)指標(biāo)視密度s(g/cm3空隙率VV(%礦料間隙率VMA(%瀝青飽和度VFA(%穩(wěn)定度MS(KN流值MS(0.lmm馬歇爾模數(shù)T(KNmm瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果瀝青用量馬歇爾穩(wěn)定度MS(KN浸水馬歇爾穩(wěn)定度MS1(KN浸水殘留穩(wěn)定度MS0(%OAC=6.0 8.3 7.6 92 OAC=? 8.0 7.8 85 瀝青混合料抗車轍試驗(yàn)結(jié)果瀝青用量試驗(yàn)溫度T(試驗(yàn)輪壓P(MPa試驗(yàn)條件動(dòng)穩(wěn)定度DS(次/OAC=6.0 60 0.7 不浸水1030 OAC=? 60 0.7

6、不浸水1360(3 其他資料可按設(shè)計(jì)規(guī)范,施工技術(shù)規(guī)范自選。三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1.設(shè)計(jì)說明部分:路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書瀝青路面和水泥混凝土路面各一份,若打印時(shí),統(tǒng)一使用word 文檔,正文采用小4 號宋體,A4紙,頁邊距均為20mm,行間距采用18 磅,裝訂線留5mm。文中標(biāo)題采用小三號宋體加粗。2.圖紙部分:瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、水泥混凝土中路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,水泥混凝土路面分塊示意圖,水泥混凝土路面接縫構(gòu)造圖。要求排版成A4紙輸出。3.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及要求(1封面,包括題目、系(部、班級、學(xué)生姓名、學(xué)號、指導(dǎo)教師及時(shí)間(年、月、日等項(xiàng)。(2摘要(僅對論文,摘要是論文內(nèi)容的簡短陳述。關(guān)鍵詞應(yīng)

7、為反映論文主題內(nèi)內(nèi)容的通用技術(shù)詞匯,一般為 3-4 個(gè)左右,一定要在摘要中出現(xiàn)。(3目錄,要求層次清晰,給出標(biāo)題及頁次。其最后一項(xiàng)是無序號的"參考文獻(xiàn)"。(4正文,正文應(yīng)按照目錄所定的順序依次撰寫,要求計(jì)算準(zhǔn)確,論述清楚、簡練、通順,插圖清晰,書寫整潔。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書寫。(5參考文獻(xiàn),參考文獻(xiàn)必須是學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中真正閱讀過和運(yùn)用過的,文獻(xiàn)按照在正文中的出現(xiàn)順序排列。(6課程設(shè)計(jì)資料的裝訂,課程設(shè)計(jì)按以下順序裝訂成冊:封面、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、成績評定表、目錄、摘要、正文、設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見、參考文獻(xiàn)、圖紙。四、進(jìn)程安排序號項(xiàng)目時(shí)間(天1.瀝青路面設(shè)計(jì)(

8、2.5天(一路面等級確定和結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1(二路面材料選擇和材料組成設(shè)計(jì)1(三設(shè)計(jì)參數(shù)確定,厚度計(jì)算及拉應(yīng)力驗(yàn)算0.52.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)(1.5天(四交通等級確定及結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)0.5(五水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì) 1(六編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書0.5(七施工圖繪制及裝訂成冊0.5五、主要參考資料1、道路建筑材料第三版嚴(yán)家伋編著2、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B0120033、公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD6020064、公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-20025、公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ03420006、公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF4020047、公路工程混合料配合比設(shè)計(jì)與

9、試驗(yàn)技術(shù)手冊路基路面工程課程設(shè)計(jì)一、瀝青路面設(shè)計(jì)1.交通調(diào)查與分析(1按瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范,按彎沉計(jì)算及瀝青混凝土路面拉應(yīng)力驗(yàn)算條件,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載的換算。(2注意合理選定軸載數(shù)量及軸載類型。2.累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次計(jì)算(1合理選定車道系數(shù),交通量增長率,計(jì)算累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)。(2注意設(shè)計(jì)計(jì)算年限及分段計(jì)算累計(jì)作用軸次方法。3.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)(1根據(jù)設(shè)計(jì)資料提供的地質(zhì)、水文、氣候、材料供應(yīng)等條件,合理選擇路面結(jié)構(gòu)類型。(2按規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)厚度范圍,結(jié)合累計(jì)作用軸次情況,擬定各結(jié)構(gòu)層厚度,并確定設(shè)計(jì)層位。4.各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度5.路基、路面材料回彈模量確定(1土基回彈模量值可按查表法確定。(2

10、路面材料各層的回彈模量值及劈裂強(qiáng)度可參照規(guī)范合理選用,注意取用高限或低限的條件。6.計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值(1按設(shè)計(jì)彎沉值公式計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值。(2注意各個(gè)系數(shù)的選擇。7.路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力驗(yàn)算8.路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)9.結(jié)構(gòu)層防凍驗(yàn)算10.方案比選如果有其它方案,還需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定最佳方案。11.確定其它各項(xiàng)指標(biāo),如路面、路肩寬度、路拱橫坡度、路緣石,各結(jié)構(gòu)層寬度,路基邊坡坡度、邊溝等。并繪制路基路面結(jié)構(gòu)斷面圖。二、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)1.調(diào)查資料整理與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定(1按所給定交通量情況,按照水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范所給定公式,進(jìn)行軸載換算,注意區(qū)分軸載類型(雙軸、三軸、單軸等情況(2換算中所用軸載重量

11、為軸型組的總重。(3進(jìn)行交通量分級、確定設(shè)計(jì)計(jì)算基準(zhǔn)期。(4確定水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彎拉彈性模量值2.結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)(1按路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則,擬定路面結(jié)構(gòu)層次。(2基層、墊層在選用時(shí),應(yīng)注意抗沖刷條件。(3按規(guī)范所推薦基層、墊層,結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件,合理選擇基、墊層類型。(4確定水泥混凝土路面板的厚度范圍,并結(jié)合交通量情況,初定厚度。(5計(jì)算基層頂面的當(dāng)量回彈模量,當(dāng)?shù)谆鶎雍蛪|層同時(shí)存在時(shí),可先將底基層和墊層換算成具有當(dāng)量回彈模量和當(dāng)量厚度的單層,然后再與基層一起進(jìn)行計(jì)算。3.水泥混凝土路面板厚設(shè)計(jì)(1選取板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位。(2計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位

12、處的疲勞荷載應(yīng)力。(3計(jì)算臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力。(4根據(jù)可靠度系數(shù),判斷荷載疲勞應(yīng)力與溫度疲勞應(yīng)力之和,是否在允許范圍之內(nèi),否則需進(jìn)行必要的調(diào)整。4.板的平面尺寸設(shè)計(jì)合理確定板的平面尺寸(板長及寬度5.接縫及配筋設(shè)計(jì)按水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范第5節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行接縫設(shè)計(jì),按第6節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。6.結(jié)構(gòu)層防凍厚度驗(yàn)算在季節(jié)性冰凍地區(qū),若路面的總厚度小于最小防凍厚度時(shí),必需進(jìn)行防凍厚度驗(yàn)算,可考慮加設(shè)計(jì)墊層補(bǔ)足。7.方案比選如果有其它方案,還需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定最佳方案。確定其它各項(xiàng)指標(biāo),如路面、路肩寬度、路拱橫坡度、路緣石,各結(jié)構(gòu)層寬度,路基邊坡坡度、邊溝等。并繪制路基路面結(jié)構(gòu)斷面圖。

13、瀝青路面設(shè)計(jì):1 軸載分析: 交通資料表 序 號 汽車車型 載重 KN 自重 KN 前軸 后軸1 后軸2 后軸3 作用次數(shù) 次/日 1 紅巖CO30290 180.0 120.0 62.0 119.0 119.0 512 2 江淮HF150 80 42 45.1 101.5 624 3 黃河SPP200 200.0 114.6 50.7 113.3 76.75 76.75 14尤尼克2766170.090.067.0102.5102.5102.5117(1 以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。當(dāng)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),凡軸載大于25KN 的各級軸載Pi

14、 的作用次數(shù)ni ,均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P 的當(dāng)量次數(shù)N 。4.351,2,1ki i i i i P N C C n P = 計(jì)算結(jié)果如下表所示: 軸載換算結(jié)果表(彎沉車型Pi/KN C1C2n iN 紅巖CO30290前軸 62.0 1 6.4 512 409.6 后軸119.0 2.2 1 512 2400.6 江淮HF150前軸 45.1 1 6.4 624 125 后軸101.5 1 1 624 665.8 黃河SPP200前軸50.7 1 6.4 146 48.7 后軸1 113.3 1 1 146 251.3 后軸2 76.75 2.2 1 146 101.6 湘江HQP40

15、 后軸 73.2 2 1 469 241.4 尤尼克2766前軸 67.0 1 6.4 117 131.2 后軸102.53.41117442.9 累 計(jì)4818.1計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次數(shù)擬建高速公路,瀝青路面的設(shè)計(jì)年限為15年,四車道的車道系數(shù)是0.40.5,取=0.45(113651-+=teN N=(.011.0136515-+=25143882次400萬次故應(yīng)屬于高級路面。該值可用于來計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉及瀝青層底拉應(yīng)力。 (2 演算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),凡軸載大于50KN 的各級軸載i P 的作用次數(shù)i n ,均應(yīng)按下式

16、換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P 的當(dāng)量作用次數(shù)N '。821 =''P P n C C i i N計(jì)算結(jié)果如下表所示 軸載換算結(jié)果表(半剛性基層層底拉應(yīng)力 車型Pi/KN C'1C'2ni N紅巖CO30290 前軸 62.0 1 18.5 512 206.8 后軸 119.0 3 1 512 6176.8 江淮HF150 前軸 45.1 1 18.5 624 19.8后軸 101.5 1 1 624 702.9 黃河SPP200前軸 50.7 1 18.5 146 11.8 后軸1 113.3 1 1 146 396.5 后軸2 76.75 3 1 146 52.7

17、 湘江HQP40 后軸 73.2 2 1 469 77.3 尤尼克2766前軸 67.0 1 18.5 117 87.9 后軸102.551117712.8 累 計(jì)8445.3累計(jì)當(dāng)量軸次數(shù)(113651'-+=tN N e =(.011.0136515-+=44072897次。該值可用來計(jì)算半剛性基層層底拉應(yīng)力。2、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土(17cm ,基層采用石灰粉煤灰土(20cm 底基層采用石灰土(25cm ,規(guī)范規(guī)定高速公路的面層由兩層至三層組成,所以采用三層式瀝青層面,表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土厚度分別為3cm ,中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度

18、為6cm ,下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度8cm 。 3、各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查表得到各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度。抗壓模量取20的模量,各值均取規(guī)范給定范圍的中值,因此得到20的抗壓模量:細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa ,中粒式密級配瀝青混凝土為1200MPa ,粗粒式密級配瀝青混凝土為1000MPa ,二灰碎石為1500MPa ,石灰土為550MPa.各層材料的劈裂強(qiáng)度:細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa ,中粒式密級配瀝青混凝土為1.0MPa ,粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8MPa ,二灰碎石為0.65MPa ,石灰土為0.225MPa. 4、土基回彈模量的確定

19、a 、確定臨界高度:由于路床表面至地下水位的高度為1.8m ,又由于該路段位于魯豫輕凍區(qū),自然區(qū)劃為5區(qū),土質(zhì)為棕粘性土,查表得H 1=2.5m , H 2=2.0m ,故得土基的干濕類型為潮濕狀態(tài)。b 、擬定土的平均稠:查表得 1c =1.20,c2=1.03, c3=0.86。C=0.962c 、由路基土的平局稠度c=0.962,查表,內(nèi)插得土基回彈模量E 0=35.4MPa因?yàn)樵撀范问歉咚俟?由瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范說明,采用重型擊實(shí)試驗(yàn)時(shí),土基回彈模量E 0提高15%-30% ,取15% 。則土的回彈模量E 0=35.4(1+15%=40.7MPa 。 5、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定對于高速公路,規(guī)范

20、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)層底拉應(yīng)力演算。 1、路面設(shè)計(jì)彎沉值對于高速公路,公路等級系數(shù)A C =1.0;A S :面層是瀝青混凝土面層,面層類型系數(shù)取1.0A b:基層類型系數(shù),對于半剛性基層為1.0N e:設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次數(shù)為 次。設(shè)計(jì)彎沉值為:AA A Nbsce2.0d600l=2.0=19.9(0.01mm 2、各層材料的容許層底拉應(yīng)力為:k S SP R /=細(xì)粒式密級配瀝青混凝土=A N A k c e a S /*09.022440728970.224.32 k S SP R /=1.4/4.32=0.33MPa 中粒式密級配瀝青混凝土=A N

21、A k c e a S /*09.022440728970.224.32 k S SP R /=1.0/4.32=0.23MPa 粗粒式密級配瀝青混凝土=A N A k c e a S /*09.022.0=0.1/*1.1*4.76k S SP R /=0.8/4.76=0.17MPa 二灰碎石 =A N kce S/*35.0112.43 k S SP R /=0.65/2.43=0.27MPa石灰土=A N k c e S /45.011.0=0.1/*0.45440728970.113.12 k S SP R /=0.225/3.12=0.07MPa 6、設(shè)計(jì)資料總結(jié)設(shè)計(jì)彎沉值為19.

22、9(0.01mm ,相關(guān)設(shè)計(jì)資料匯總?cè)缦卤怼ＴO(shè)計(jì)資料匯總表材料名稱h/cm 15模量 20模量 劈裂強(qiáng)度/MPa 容許拉應(yīng)力/MPa 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土 3 2000 1400 1.4 0.33 中粒式密級配瀝青混凝土 6 1800 1200 1.0 0.23 粗粒式密級配瀝青混凝土 8 1400 1000 0.8 0.17 二灰碎石 20 1500 0.65 0.27 石灰土 25 550 0.225 0.07 土基-31-7、確定石灰土層厚度通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算得到,石灰土的厚度為25cm ,實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測彎沉值為53.4(0.01mm ,瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力,二灰碎石層底的

23、最大拉應(yīng)力為0.104MPa ,石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.046MPa 。以上設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果:*新建路面設(shè)計(jì)成果文件匯總*軸載換算及設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算序號車型名稱前軸重(kN 后軸重(kN 后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m 交通量1 紅巖CQ30290 62 119 2 雙輪組<3 5122 江淮HF150 45.1 101.5 1 雙輪組6243 其他車50.7 113.3 1 雙輪組1464 其他車76.75 2 雙輪組<3 1465 湘江HQP40 23.1 73.2 2 雙輪組>3 4696 尤尼克2766 67 102.5 3 雙輪組<

24、3 117設(shè)計(jì)年限15 車道系數(shù) .45 交通量平均年增長率10 %當(dāng)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):路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 4823設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 2.516945E+07當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí):路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 8445設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 4.407133E+07公路等級高速公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1路面設(shè)計(jì)彎沉值: 19.9 (0.01mm層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強(qiáng)度(MPa 容許拉應(yīng)力(MPa1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.4 .372 中粒式瀝青混凝土 1 .263 粗粒式瀝青混

25、凝土 .8 .194 石灰粉煤灰碎石 .65 .275 石灰土 .225 .076 天然砂礫新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算公路等級: 高速公路新建路面的層數(shù): 6標(biāo)準(zhǔn)軸載: BZZ-100路面設(shè)計(jì)彎沉值: 19.9 (0.01mm路面設(shè)計(jì)層層位: 6設(shè)計(jì)層最小厚度: 15 (cm層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm 抗壓模量(MPa 抗壓模量(MPa 容許應(yīng)力(MPa(20 (151 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 .372 中粒式瀝青混凝土 6 1200 1800 .263 粗粒式瀝青混凝土8 1000 1400 .194 石灰粉煤灰碎石20 1500 1500 .275 石灰土25 550 550

26、 .076 天然砂礫? 150 1507 土基31按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD= 19.9 (0.01mmH( 6 = 50 cm LS= 20.5 (0.01mmH( 6 = 55 cm LS= 19.9 (0.01mmH( 6 = 55 cm(僅考慮彎沉按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H( 6 = 55 cm(第1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求H( 6 = 55 cm(第2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求H( 6 = 55 cm(第3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求H( 6 = 55 cm(第4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求H( 6 = 55 cm(第5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求路面設(shè)計(jì)層厚度:H( 6 =

27、55 cm(僅考慮彎沉H( 6 = 55 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力驗(yàn)算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度45 cm驗(yàn)算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:-細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm-中粒式瀝青混凝土 6 cm-粗粒式瀝青混凝土8 cm-石灰粉煤灰碎石20 cm-石灰土25 cm-天然砂礫55 cm-土基竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算公路等級: 高速公路新建路面的層數(shù): 6標(biāo)準(zhǔn)軸載: BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm 抗壓模量(MPa 抗壓模量(MPa 計(jì)算信息(20 (151 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 計(jì)算應(yīng)力2

28、中粒式瀝青混凝土 6 1200 1800 計(jì)算應(yīng)力3 粗粒式瀝青混凝土8 1000 1400 計(jì)算應(yīng)力4 石灰粉煤灰碎石20 1500 1500 計(jì)算應(yīng)力5 石灰土25 550 550 計(jì)算應(yīng)力6 天然砂礫55 150 150 不算應(yīng)力7 土基31計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值:第1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 19.9 (0.01mm第2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 21.1 (0.01mm第3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 23.6 (0.01mm第4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 27.5 (0.01mm第5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 53.4 (0.01

29、mm第6 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 114 (0.01mm土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 371.5 (0.01mm(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式LS= 300.5 (0.01mm(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式計(jì)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 =-.232 (MPa第2 層底面最大拉應(yīng)力( 2 =-.069 (MPa第3 層底面最大拉應(yīng)力( 3 =-.019 (MPa第4 層底面最大拉應(yīng)力( 4 = .104 (MPa第5 層底面最大拉應(yīng)力( 5 = .046 (MPa 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)1、交通分析尤尼克2766170.090.067.0102.510

30、2.5102.595交通調(diào)查資料為2005年,設(shè)計(jì)計(jì)算年限的起算年為2009年,對水泥混凝土全設(shè)計(jì)年限內(nèi)均采用4.5%。 (1軸載換算 紅巖CO30290:= =ni i i i P P N N 1161=1622江淮HF150:= =ni i i i P P N N 1162=16431005.1015081 =645.3次 黃河SPP200:= =ni i iiP P N N 1163=1643 +161003.1131191= 878.4次黃河SPP200:'= =ni i i i P P N N 1163=0+1622= =ni i i i P P N N 1164=1643.

31、0-31001.233821.231022.2 + 1622 (=0.6次 尤尼克2766:= =ni i i i P P N N 1165=1643.0-31000.67950.671022.2 +1622 (=95.6次 N N N N N N NS543321+='=3113.9次(2標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)水泥混凝土路面所承受的軸載作用,按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為4級,即特重交通、重交通、中等交通和輕交通四個(gè)等級。具體分級如下表。交通分級 特重 重 中等 輕設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)N e/410 20001002000 3100 <3 由高速公

32、路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年,安全等級為一級。取臨界荷載處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.2,交通量年平均增長率4.5% 。則計(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:(11365-+=tS e N N =(2.0045.01-+=13.9610次由于400萬<13.9610次<2000萬次,故屬于重交通等級。 2、初擬路面結(jié)構(gòu)由相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低級。根據(jù)高速公路、重交通等級和低級變異水平等級,查表得初擬普通混凝土面層厚度為0.25m 。基層選用水泥穩(wěn)定材料,厚0.20m ,墊層為0.16m 低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m ,長5.0

33、m 。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30GPa 。路基回彈模量取40MPa ,低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600MPa ,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa 。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:hh E h E h E X 2221222121+=222.060020.01300+MPa=1027MPa 12232131E h E h D X+=+(12211221114-+h E h E h h =123+(1216.0600120.013001(43112 =E D hX X

34、 X=3102734.312=0.339mx h 基層和墊層的當(dāng)量厚度(m 有關(guān)的回歸系數(shù)。a 、b 與O X E E /有關(guān)的回歸系數(shù)。 a=6.221-1.51(Eo E X 45.0-=6.221-1.51(40102745.0-=4.04 b=1-1.4455.0- O X E E =1-1.4455.0401027- =0.758基層頂面的當(dāng)量回彈模量E t E t =3/1 OX o bx EE E ah =4.04(31758.040102740339.0 =210MPa>100MPa普通混凝土面層的相對剛度半徑為:r=0.537h 31 t c E E =0.5370.2

35、53121030000=0.702m 4、荷載疲勞應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為:077057.06n 109.13=e f N k =2.553。根據(jù)公路等級,由下表所示,考慮偏載和動(dòng)載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)K c =1.35。 交通條件特重 重 中等 輕 綜合影響系數(shù)K c當(dāng)量回彈模量E t /MPa1.45 1201.35 1001.20 801.10 60荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為5、溫度疲勞應(yīng)力II 區(qū)最大溫度梯度取88(/m 。板長5m, =r l /5/0.702=7.12,由圖可查普通混凝土板厚h=0.25m ,Bx=0.63。最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲

36、應(yīng)力計(jì)算為 X gc c tm B hT E 2=63.028825.0300001015-=2.079MPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k t高速公路的安全等級為一級,相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級,目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級,查表確定可靠度系數(shù)21.1=r 。 (tr prr +=1.21*(2.99 +1.091=4.94MPa r f =5.MPa因而,所選普通混凝土面層厚度(為0.25m 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。 計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果:水泥混凝土路面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容: 新建單層水泥混凝土路面設(shè)計(jì)公路等級: 高速公路變異水平的等級: 低級可靠

37、度系數(shù): 1.21面層類型: 普通混凝土面層序路面行駛單軸單輪軸載單軸雙輪軸載雙軸雙輪軸載三軸雙輪軸載交通量號車輛名稱組的個(gè)數(shù)總重組的個(gè)數(shù)總重組的個(gè)數(shù)總重組的個(gè)數(shù)總重(kN (kN (kN (kN1 雙后軸貨車 1 62 0 0 1 238 0 0 4172 單后軸貨車 1 45.1 1 101.5 0 0 0 0 5083 拖掛車 1 50.7 1 113.3 1 153.5 0 0 1194 拖掛車 1 23.1 0 0 1 146.4 0 0 3825 拖掛車 1 67 0 0 0 0 1 307.5 95行駛方向分配系數(shù) 1 車道分配系數(shù) 1輪跡橫向分布系數(shù) .2 交通量年平均增長率 4.5 %混凝土彎拉強(qiáng)度 5