某二級(jí)公路段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7279某二級(jí)公路段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1220671.1路面類型及結(jié)構(gòu)層組合 185441.1.1設(shè)計(jì)原則 1253111.1.2路面類型確定 1204781.1.3標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算 2255361.2路面結(jié)構(gòu)層組成設(shè)計(jì) 518711.2.1擬定路面結(jié)構(gòu)及參數(shù) 5285631.2.2設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 6121961.2.3確定石灰土層厚度 7286151.2.4驗(yàn)算彎拉應(yīng)力 9路面類型及結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)原則1)設(shè)計(jì)要圍繞使用要求展開，還需考慮水土、氣象等自然條件，參考以往工程經(jīng)驗(yàn)。2)條件允許時(shí)，應(yīng)遵循因地制宜、易于取材、施工、便于養(yǎng)護(hù)、無毒害的原則。3)參考時(shí)下研究情況，開放、包容地謹(jǐn)慎選用新科技、材料。4)考慮到生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，還應(yīng)考慮施工環(huán)境條件不應(yīng)對(duì)工作人員的身體狀況造成損害。5)爭(zhēng)取采用機(jī)械化施工和工廠預(yù)制，以縮短工期、提高品質(zhì)。路面類型確定將常見的水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，如表4-1：表4-1路面類型比選水泥混凝土路面優(yōu)點(diǎn)1、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)、水穩(wěn)定性優(yōu)良、耐久性佳。2、低養(yǎng)護(hù)成本、較豐厚的經(jīng)濟(jì)效益、適合夜間駕駛等。缺點(diǎn)1、路面存在接縫，不僅加劇了施工和維護(hù)過程中的難度，而且容易造成跳車隱患，損害行車的舒適性，不利于當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)等的發(fā)展。2、行車時(shí)噪音較大，日間行車路面反光會(huì)影響駕駛員和行人。3、通車較晚。路面完工后，接著應(yīng)進(jìn)行28天的濕養(yǎng)護(hù)處理。4、路面損壞后，開挖、修補(bǔ)工序復(fù)雜繁瑣，不利于日后的養(yǎng)護(hù)。瀝青混凝土路面優(yōu)點(diǎn)1、平整性優(yōu)秀、沒有接縫、駕駛舒適性高、耐磨損性好、振動(dòng)小、行車噪音低、日間無路面反光情況、易于投入機(jī)械化、工廠預(yù)制施工、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。2、混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性優(yōu)良。缺點(diǎn)瀝青路面的強(qiáng)度低于水泥路面。綜合考察兩種類型路面性質(zhì)，結(jié)合交通狀況、建料來源和路面設(shè)計(jì)原則等方面，采用瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算計(jì)算參數(shù)如表所示：表4-2標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載P(kN)輪胎接地壓強(qiáng)P(MPa)單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑(cm)兩輪中心距(cm)100kN的單軸雙輪組軸載0.721.31.5d1）以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)各級(jí)軸載軸載大于25kN時(shí)，選用（4-1）：(4-1)C1,i：當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，即軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，C1,i=1+1.2(m-1);C2,i：?jiǎn)屋喗M為6.4,雙輪組為1.0,四輪組為0.38。表4-3當(dāng)量作用次數(shù)計(jì)算車型Pi/kN＞25后軸數(shù)后軸輪組數(shù)C1,iC2,iC1,iC2,i(Pi/P)4.35ninbi躍進(jìn)NJ130前軸15.3雙輪組后軸38.31雙輪組110.0086275.0解放CA10B前軸19.4雙輪組后軸60.851雙輪組16.40.1155892.9太托拉815前軸62雙輪組16.40.354479169.6后軸1022雙輪組2.210.758479363.1黃河JN150前軸49雙輪組16.40.287584167.6后軸101.61雙輪組111.071584625.52)水泥穩(wěn)定基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算各級(jí)軸載大于50kN時(shí)，選用式4-2：(4-2)當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，即為軸數(shù)m;當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或多軸C`1=1+2(m-1)。C`2,i：?jiǎn)屋喗M為18.5,雙輪組為1.0，四輪組為0.09。表4-4當(dāng)量作用次數(shù)計(jì)算車型Pi/kN＞50后軸數(shù)后軸輪組數(shù)C`1C`2C`1iC`2(Pi/P)8nnb躍進(jìn)NJ130前軸15.3\雙輪組\\\\\后軸38.3\雙輪組\\\\\解放CA10B前軸19.4\雙輪組\\\\\后軸60.851雙輪組110.01958911.2太托拉815前軸62\雙輪組310.09047943.1后軸1022雙輪組110.503479240.9黃河JN150前軸49\雙輪組118.50.06158435.6后軸101.61雙輪組111.135584662.8設(shè)計(jì)年限內(nèi)，計(jì)算單車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次:(4-3)設(shè)計(jì)年限t，取15年;平均年增長(zhǎng)率γ，為6%;.η車道系數(shù)，取0.5。路面結(jié)構(gòu)層組成設(shè)計(jì)擬定路面結(jié)構(gòu)及參數(shù)一、結(jié)構(gòu)組合與材料公路周邊建材豐富，參照以往工程案例，路面結(jié)構(gòu)及材料選用如表4-5:表4-5路面結(jié)構(gòu)擬定材料位置厚度（cm）抗壓模量（MPa，20℃）劈裂強(qiáng)度（MPa）AC-13面層（表面層）414001.4AC-16面層（中間層）612001.0AC-25面層（下層）810000.8水泥穩(wěn)定碎石基層2015000.5二灰土底基層待定6000.2（1）瀝青路面路面應(yīng)滿足良好的耐磨性、抗滑性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性等。瀝青：B級(jí)改性瀝青。粗集料：表面粗糙的碎石。細(xì)集料：路段附近道路建材豐富，可選合格廠家生產(chǎn)的石屑、天然砂等。填料：石灰?guī)r磨細(xì)的礦粉。（2）水泥穩(wěn)定碎石基層基層設(shè)計(jì)時(shí)其強(qiáng)度和剛度應(yīng)滿足需求，水穩(wěn)定性也非常重要。各類穩(wěn)定土結(jié)合料、碎石、工業(yè)廢渣、天然砂礫等是基層施工中使用到的對(duì)象。水泥：P.O42.5，注意防潮。碎石：最大粒徑低于31.5mm。本方案選用的石灰土的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和板結(jié)性隨齡期的增加而增加，且采購(gòu)渠道豐富，具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。另外由于甘肅地區(qū)地質(zhì)條件特殊，為預(yù)防濕陷性黃土可能帶來一系列路基路面隱患，路面的底基層與基層設(shè)計(jì)需要滿足更高的要求?？梢赃x用合適、無毒害的土壤添加劑。（3）二灰土底基層底基層設(shè)計(jì)將防凍、緩解路基頂面壓應(yīng)力等作為為重點(diǎn)。石灰：II級(jí)生石灰。土：宜采用塑性指數(shù)12~20的黏性土。粉煤灰：燒失量低于20%。配合比：石灰:粉煤灰:土=10:30:60。設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定設(shè)計(jì)彎沉值。公路等級(jí)系數(shù)取1.1，面層類型系數(shù)取1.0，基層+底基層總厚度≥20cm，基層類型系數(shù)取1.0。(4-4)按（4-4）計(jì)算：各層材料容許層底拉應(yīng)力(4-5)（4-6）1)AC-132)AC-163)AC-254)二灰碎石石灰土選定材料強(qiáng)度指標(biāo)：表4-6材料強(qiáng)度參數(shù)材料名稱厚度（cm）抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）15℃20℃AC-134200014000.558AC-166180012000.558AC-258140010000.290水泥穩(wěn)定碎石2015000.284石灰土待定6000.088土基-30-設(shè)計(jì)彎沉值為：29.40mm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:輪載P=0.7MPa，雙圓荷載半徑δ=10.65cm計(jì)算彎沉綜合系數(shù):(4-7)(4-8)（4-9）計(jì)算理論彎沉系數(shù)進(jìn)行三層體系換算h=h1=4cm，E1=1400MPa，E0=35MPa查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖，α=6.3查表可得:K1=0.54查表可得:則h=34.35，取整為35cm驗(yàn)算彎拉應(yīng)力（4-10）（4-11）（4-12）(1)瀝青混凝土表面層底面h=h1=4cm，E1=1800MPa，