路面结构设计的计算的设计书.doc

路面结构设计的计算的设计方案基本资料:新建高速公路地处Ⅳ3区，为双向四车道（单向路面宽为11.5m，中间带宽3m，沿线土质为中液限粘土，填方路基高3m，地下水位为地面以下-1.0m，地表长期积水距路床0.7m，属中湿状态，年降雨量为470mm，最高气温38℃，最低气温-26℃，多年最大冻深为120mm，平均冻结指数为700℃，最大冻结指数为1150℃•Ｄ此地有大量碎石集料，并有石灰水泥供应沥青路面设计年限（基准期）为15年一、轴载分析1、预测交通量组成表序号汽车型号前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数轮组数轮距（m）交通量（辆/日）1小客车16.5020.31双025802交通SH14125.5555.101双08693SPK61503877.82双44584BJ13013.5527.21双017685解放CA5028.768.21双05566东风EQ14023.7069.201双08977黄河JN-15049.00101.601双07268日野KB22250.20104.301双06549拖挂五十铃8378.52双262路基为中湿，E=35MPa，交通量年平均增长率9.4%。

轴载换算表（以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时的轴载换算系数）车型Ｐ（KN）CCN(次/d)CC(Ｐ/P)(次/d)合计（次/d）交通SH141前轴25.5516.486914.702782.64后轴55.101186965.02SPK6150前轴3816.445843.56后轴77.811458153.68BJ130前轴13.5516.417681.89后轴27.21117686.14解放CA50前轴28.716.455615.60后轴68.211556105.21东风EQ140前轴23.7016.489710.94后轴69.2011897180.82黄河JN-150前轴49.0016.4726208.67后轴101.6011726758.11日野KB222前轴50.2016.4654208.84后轴104.3011654785.44拖挂车五十铃前轴8316.462176.43后轴78.52.216247.59设计年限一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为t=15年，=9.4%，双向四车道，故车道系数取0.45.故轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型Ｐ（KN）CCN(次/d)CC(Ｐ/P) (次/d)合计（次/d）交通SH141前轴25.55118.58690.292230.59后轴55.10118697.38SPK6150前轴38118.54583.68后轴77.81145861.48BJ130前轴13.55118.517680后轴27.21117680.05解放CA50前轴28.7118.55560.47后轴68.21155629.24东风EQ140前轴23.70118.58970.17后轴69.201189747.17黄河JN-150前轴49.00118.572644.64后轴101.6011726786.15日野KB222前轴50.20118.565448.80后轴104.3011654915.91拖挂车五十铃前轴83118.562258.34后轴78.5316226.82设计年限一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：取两者中的大值1385万次，属于重交通等级二、拟定路面结构组合方案及厚度 组合方案，拟定了两种，其简图如下所示：方案一：细粒式沥青混凝土 h=4cm中粒式沥青混凝土 h=5cm粗粒式沥青混凝土 h=8cm水泥稳定碎石 h=345 % 石灰土 h= ?方案二：细粒式沥青混凝土 h=4cm中粒式沥青混凝土 h=6cm粗粒式沥青混凝土 h=6cm水泥稳定碎石 h=20cm二灰土 h=20cm级配碎石 h= ?三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。

1）确定各层材料的抗压模量与劈裂强度查表可得下列这几参数，会表如下：材料名称抗压回弹模量（MPa）15℃劈裂强度（MPa）20℃15℃细粒式沥青混凝土140020001.2中粒式沥青混凝土120018001.0粗粒式沥青混凝土100014000.8水泥稳定碎石1500—0.6石灰土250 —0.005级配碎石300——二灰土750—0.6四、设计指标的确定 对于高速公路，规要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算1、 设计弯沉值的计算：L=600NAAA 该公路为高速公路，故公路等级系数A=1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数A=1.0，A=1.0故L=600NAAA=600138500001.01.01.0=22.38mm2、各层材料的容许拉应力计算如下表所示：材料名称K(MPa)(MPa)细粒式沥青混凝土K=0.09N/ A=11.40.418中粒式沥青混凝土K=0.09N/ A=11.00.298粗粒式沥青混凝土K=0.09N/ A=10.80.239水泥稳定碎石K=0.35N/ A=10.50.234二灰土K=0.45N/ A=10.300.1092石灰土K=0.45N/ A=10.2250.0819五、确定设计层的厚度。

1、方案一计算：（采用三层体系为计算体系）1）令实际弯沉,则弯沉综合修正系数F=1.63（）（）=1.63()()=0.492弹性体系的实际弯沉=1000故理论弯沉系数==4.272）将多层体系照弯沉等效的原则换算为三层体系，如下图所示：E h=4㎝E h=5㎝E h=8㎝E h=34㎝E h=?EE h=4㎝E H\E则中层厚度换算公式为：H= h＋= 5+8+34+ h= (49.73+0.52 h) cm3) h/= h/=4/10.65=0.38 E/ E =35/1200=0.03查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得K=1.46E/ E=1200/1400=0.9 查诺莫图可得=6.2由三层体系表面弯沉系数诺莫图上的计算理论弯沉的公式可得=KK，故K=0.472再查诺莫图可得H/=5.4故H=5.410.65=57.51，又H=49.73+0.52 h=57.51 由此解得：h=15cm h=14.5E h=9.E H=61.67㎝E方案二计算:（采用三层体系为计算体系）E h=4㎝E h=6㎝E h=6㎝E h=20㎝E h=20㎝E h=?EE h=4㎝E HE1）将多层体系照弯沉等效的原则换算为三层体系，如下图所示：则中层厚度换算公式为：H= h＋= 6+6+ 20+ 20+ h= (49.95+0.56h) cm3) h/= h/=4/10.65=0.38 E/ E =35/1200=0.03查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得K=1.46E/ E=1200/1400=0.86 查诺莫图可得=6.2由三层体系表面弯沉系数诺莫图上的计算理论弯沉的公式可得=KK，故K=0.472. 再查诺莫图可得H/=5.4故H=5.410.65=57.51 故H=49.95+0.56 h=57.51 由此解得：h=13.5cm六、层底弯拉应力验算。

公路为高速公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算 1、方案一的层底拉应力的验算采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1） 验算沥青混凝土面层地面的弯拉应力 将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所E=1400 h=4㎝E=1200 h=5㎝E=1000 h=8㎝E=1500 h=34㎝E= 250 h=15㎝E=35E= 1000 H=17.58㎝E=1500 H=36.05㎝E=35示：= h＋+= 8+4+5= 17.58cm= h＋ =34+15 =36.05由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得=/=17.58/10.65=1.65 E/ E=1500/1000=1.5E/ E=35/1500=0.02/=36.05/10.65=3.38查诺莫图可得 为负，表明该层层底弯曲压应力，自然满足2)验算半刚性基层底面的弯拉应力 将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E=1400 h=4㎝E=1200 h=5㎝E=1000 h=8㎝E=1500 h=34㎝E= 250 h=15㎝E=35E= 1500 H=49.89㎝E=250 H=15㎝E=35。