./路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)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138211.4120.0051.402×802雙單132190標(biāo)準(zhǔn)軸載010013807.1軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載a.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?！?軸載換算軸載換算采用如下的計(jì)算公式：〔7.1式中：N—標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次,次/日—被換算車輛的各級(jí)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(jí)軸載,KNK—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(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí),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后軸802.21190158.350標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.0001848.327注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)?！?累計(jì)當(dāng)量軸數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī),一級(jí)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)η取0.40,γ=4.2%,累計(jì)當(dāng)量軸次：<7.2>驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次b.軸載換算驗(yàn)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(jì)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69.2117600.424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(jì)。7.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為700萬(wàn)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(jí)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(jí)配瀝青混凝土〔厚4cm,中間層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土〔厚5cm,下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土〔厚6cm。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℃表7.4路面材料技術(shù)指標(biāo)材料名稱20℃15℃15℃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(shí)最小厚度和適宜厚度瀝青混合料類型最大粒徑<mm>公稱最大粒<mm>符號(hào)壓實(shí)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Ⅲ4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(jì)指標(biāo)的確定對(duì)于一級(jí)公路,規(guī)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)層層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。a.設(shè)計(jì)彎沉值〔一級(jí)公路:該公路為一級(jí)公路,路面等級(jí)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(jì)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(jí)配瀝青混凝土<7.6><7.7>〔2中粒式密級(jí)配瀝青混凝土〔3粗粒式密級(jí)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(jì)資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚汗返燃?jí)一級(jí)公路公路等級(jí)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: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(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD=26.5<0.01mm>H<4>=15cmLS=29.4<0.01mm>H<4>=20cmLS=25.9<0.01mm>H<4>=19.1cm<僅考慮彎沉>按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H<4>=19.1cm<第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19.1cm<第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19.1cm<第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19.1cm<第4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19.1cm<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<4>=19.1cm<僅考慮彎沉>H<4>=19.1cm<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60cm驗(yàn)算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求.通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改,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4cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒式瀝青混凝土6cm石灰粉煤灰碎石20cm石灰土30cm土基表7.7竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算材料名稱20℃15℃15℃計(jì)算信息細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4計(jì)算應(yīng)力中粒瀝青混凝土120016001.0計(jì)算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計(jì)算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計(jì)算應(yīng)力石灰土5505500.25計(jì)算應(yīng)力土基36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=25.9<0.01mm>第2層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=28.7<0.01mm>第3層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=32.5<0.01mm>第4層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=37.2<0.01mm>第5層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=89.6<0.01mm>土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=322.9<0.01mm>LS=258.8<0.01mm>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σ<1>=-0.224<MPa>第2層底面最大拉應(yīng)力σ<2>=-0.069<MPa>第3層底面最大拉應(yīng)力σ<3>=-0.<MPa>第4層底面最大拉應(yīng)力σ<4>=0.123<MPa>第5層底面最大拉應(yīng)力σ<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(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD=26.5<0.01mm>H<4>=15cmLS=29.4<0.01mm>H<4>=20cmLS=25.8<0.01mm>H<4>=19cm<僅考慮彎沉>按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H<4>=19cm<第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19cm<第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19cm<第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19cm<第4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求>H<4>=19cm<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<4>=19cm<僅考慮彎沉>H<4>=19cm<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60cm驗(yàn)算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求.通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改,最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石3cm中粒式瀝青瑪蹄脂碎石4cm粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石6cm水泥穩(wěn)定碎石20cm石灰粉煤灰土30cm土基竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算計(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:表7.9材料名稱20℃15℃15℃計(jì)算信息細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石150018001.4計(jì)算應(yīng)力中粒式瀝青瑪蹄脂碎石130017001計(jì)算應(yīng)力粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石100013000.8計(jì)算應(yīng)力水泥穩(wěn)定碎石160016000.5計(jì)算應(yīng)力二灰土6006000.3第1層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=25.8<0.01mm>第2層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=27.9<0.01mm>第3層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=31<0.01mm>第4層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=35.5<0.01mm>第5層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=85.7<0.01mm>土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS=322.9<0.01mm>LS=258.8