1、路面設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是提供在特定的使用期限內(nèi)同所處環(huán)境相適應(yīng)并能承 受和其交通荷載適用的路面結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)，便于改變道路行駛條件， 提高服務(wù)水平，滿足汽車運(yùn)輸?shù)囊?，因此路面?yīng)起碼具備三個(gè)方面的使用要求： 平整、抗滑、承載能力。路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系理論，以設(shè)計(jì)彎 沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度，并對瀝青混凝土面層和半 剛性材料的基層、底基層進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。1路面等級和類型規(guī)范規(guī)定：二級公路一般采用瀝青混凝土路面，根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo) 準(zhǔn)軸載作用次數(shù)多少選用高級路面和次高級路面，高級路面一般適用于設(shè)計(jì)年限 內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次大于

2、400萬次的二級公路，設(shè)計(jì)年限為15年；次高級路面適用于 設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次大于200萬次的二級公路，設(shè)計(jì)年限為12年。本設(shè)計(jì)地區(qū)地質(zhì)良好，無不良地況根據(jù)公路等級和交通量，確定路面等級為 次高級，設(shè)計(jì)年限為12年。2設(shè)計(jì)流程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按彎沉或彎拉指標(biāo)分別計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次，確定設(shè)計(jì)交通量和交通等級，擬定面層、基層類型，并計(jì)算設(shè)計(jì) 彎沉值或容許彎拉應(yīng)力。按路基土類和干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確 定各個(gè)路段土基回彈模量設(shè)計(jì)值。參和本地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)擬定幾種可行的路面結(jié)構(gòu)組合和厚度方案，根據(jù)工程 選用的材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)，測定個(gè)結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量

3、、劈裂強(qiáng)度等， 確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算或驗(yàn)算路面厚度。對于季節(jié)性冰凍地區(qū)應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否符合要求（本次設(shè)計(jì)不考慮凍 害）。3軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。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1）軸載換算軸載換算的計(jì)算公式：N=（7-1）計(jì)算結(jié)果列于下表：表7-1軸仔換算結(jié)果表（彎沉）車型P（kN）iC1C2n （次/日）C1C2 （次/日）東風(fēng)EQ140前軸23.7016.4后軸69.2011553111.48解放CA10B前軸19.4016.4后軸60.85113041.5350.45黃河JN150前軸

4、49.0016.4后軸101.6011395423.24N=885.38注：軸載小于25kN的軸載作用不計(jì)。2）累計(jì)當(dāng)量軸次根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，二級公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取12年，雙車道的車道系數(shù)取0.6，年平均增長率Y =5.4%。累計(jì)當(dāng)量軸次：（1 + Q-1x 365N = N 門ey1（1 + 5.4%）2 -1x 365=X885.38 x 0.6 = 3158727（次）5.4%驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 1）軸載換算，結(jié)果列于下表:表7 - 2軸仔換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應(yīng)力）車型P (kN)iC1C2n （次/日）C1C2 （次/日）東風(fēng)EQ140后軸69.2011

5、553解放CA10B后軸60.85113041.557.17黃河JN150后軸101.6011395448.48N=505.65注：軸載小于50kN的軸載作用不計(jì)2）累計(jì)當(dāng)量軸次(1 + 丫)-1x 365N = N 門ey1(1 + 5.4%)2 -1x 365=X505.65 x 0.6 = 1807550(次)5.4%4結(jié)構(gòu)組合和材料選取結(jié)構(gòu)組合和材料根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途筑路材料較豐富，路面結(jié)構(gòu)采用瀝青 混凝土（15cm），基層采用二灰碎石（20cm），基底層采用石灰土（厚度待定）。二級公路面層采用三層式瀝青面層：表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（厚度3cm），中間層采用中

6、粒式密級配瀝青混凝土（厚度5cm），下層采用粗粒 式密級配瀝青混凝土 （厚度7cm）。各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度抗壓模量取20C的模量，各值均取規(guī)范給定范圍的中值，具體參數(shù)如下：表7-3抗壓模量和劈裂強(qiáng)度表抗壓模量 （MPa）200C劈裂強(qiáng)度 （MPa）細(xì)粒式密級配瀝青混凝土14001.4中粒式密級配瀝青混凝土12001.0粗粒式密級配瀝青混凝土10000.8二灰碎石15000.5石灰土5500.225土基回彈模量的確定擬定該路段處處于VI區(qū)，土基回彈模量為30MPa。5設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定對于二級公路，規(guī)范要求以設(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) 力驗(yàn)算。設(shè)計(jì)彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算：

7、該公路為二級公路，公路等級系數(shù) 取1.1，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層、底基層總厚度等 于或大于20cm，基層類型系數(shù)取1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：Ld = 600N-0.2A AbA = 600 x 3158727-0.2 x 1.1 x 1.0 x 1.0=33.09（ mm）各層材料容許層底拉應(yīng)力b =c / K1）細(xì)粒式密級配瀝青混凝土K = 0.09A N0.22 / A =0.09 x 1.0 x 31587270.22 /1.1=2.20氣=b /K =1.4/2.20=0.636MPa2）中粒式密級配瀝青混凝土K = 0.09A N0.22 / A =0.09

8、x 1.0 x 31587270.22 /1.1=2.20氣=b /K =1.0/2.20=0.455MPa3）粗粒式密級配瀝青混凝土K = 0.09 A N0.22 / A =0.09 x 1.1 x 31587270.22 /1.1=2.42氣=b /K =0.8/2.42=0.331 MPa4）二灰碎石K = 0.35 N0.11 / A =0.35 x 31587270.11/1.1=1.65氣=b /K =0.5/1.65=0.303 MPa5）石灰土K = 0.45 N0.11 / A =0.45 x 31587270.11 /1.1=2.12氣=b /K =0.225/2.12=

9、0.106 MPa設(shè)計(jì)彎沉值為33.09 (0.01mm)，相關(guān)資料匯總?cè)缦卤?表7-4設(shè)計(jì)資料匯總表材料名稱H (cm)抗壓模量E1(MPa)容許拉應(yīng)力 (MPa)20C15C細(xì)粒式密級配瀝青混凝土3140020000.636中粒式密級配 瀝青混凝土5120018000.455粗粒式密級配瀝青混凝土7100014000.331二灰碎石2015000.303石灰土5500.106土基306確定石灰土層厚度利用彎沉等效換算法把路面換算為三層連續(xù)體系:hi=.3.gEi=1400MPa+JliE=5cn1EE=1200MPa+J屈=7頃時(shí)ElIQOOMPM=20E=1500MPa+hs=? cm/

10、ElSSOMPH二 30MP 如h=hi= 3cm+-E i= 140OMP 部H=?Eo=3OJPa+J圖7-1多層體系轉(zhuǎn)換圖示輪載P=0.7MPa，雙圓荷載半徑(5=10.65cm30)0.38 X ()0.36 =0.5 1 40.7計(jì)算彎沉綜合系數(shù):F = 1.63( 勺 )0.38(烏)0.36 = 1.63 x (330920005p2000 x 10.65查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得h Ek1 = f (-,)=f (0.282,0.03) = 1.4482hEa = f (,t) = f (0.282,0.714) = 7.685 E1由a = ak k 得k2 = 0.51

11、1查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得H = 55.59由 H =習(xí) h 蘭、=h + h + h + h 舟冬 =55.59 k2節(jié) E2 345% eK=2, 2 2得：h = 32.65 cm 取 h = 35 cm7層底拉應(yīng)力驗(yàn)算采取15 C時(shí)的抗壓模量，細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為2000MPa，中粒式 密級配瀝青混凝土為1800MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa。1.對于細(xì)粒式瀝青混凝土層H幕氣0 kK=i+1E s 7 E 廣=h2 +h30 E +Si+12即022E-5 =36.0E查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）=f （0.282,0.9） w

12、ob = Pbmm vob Vb查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）h = h1 = 3cmE1 = 2000MPani = f (匕,H) = f (0.9,3.381) = 1.234E oH h En 2= f (，礦 t) = f (3.381,0.282,0.9)=0.31 o o E1H=?E2=1800MPaE0 = 30MPab = f (H, Eo) = f (3.381,0.017)=0.341 oE2b = Pb * =0.7 X 0.341 X 1.234 X 0.31=0.091 V0.6362.對于中粒式瀝青混凝土層E2h1覽1 hk K=i

13、+1E +h2= 3部 + 5 = 8.190Ei+1E3f = h304E3益 +h5 015001400 +35。型=40.99 .1400E = 7 + 2003h = ?Ei = 1800MPaH=?E2=1400MPa查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層I間連iHa=f （0.769,0.778） V0b = Pbmm V0bVb R查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）n1 = f (土,) = f (0.778,3.85) = 1.166氣0H h En =f (，如 t) = f (3.85,0.769,0.778)=0.2520 0 E1

14、S = f (H,匕)=f (3.85,0.02) =0.26 o E2s = Psnn = 0.053 0.455對于粗粒式瀝青混凝土層h = hkK=1E 1 1 + hE 233E ,2000 匚2 + h = 3 x+ 6 x1800+ 7 = 16.67 1400E 心k = hE 1iH暮氣0 kK=i+1i+1E 7s = h + h50E = 20 + 3504型=31.481500E1=1400MPaH=?E2=1500MPaE0=30MPa查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）h E=f (三,-2)=f (1.57,1.07) 0 oEi=psmm

15、W0查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）n = f (2,H) = f (1.07,2.96) = 1.23=1.231 cn2= nH h Ef (言，如 t) = f (2.96,1.57,1.07) = 0.462 =0 0 E1HEf (虧,-0) = f (2.96,0.02) = 0.46 o E2=Psnin2=0.182W0.3314.對二灰碎石查三層連續(xù)體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）=f (3.42,2.73) woh=?E1 = 1500MPas = Pemm W0H=?E2 = 550MPaSRE =30MPa0查三層連續(xù)體系中層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層中層層間連續(xù)）脫 尸弱：E h =乙hK=14=hE 1i2000