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1、初始条件
12、设计步骤及要点
12.
1、沥青路面设计
12.
1.
1、确定路面等级和面层类型
12.
1.
2、确定土基的回弹模量
32.
1.
3、路面结构组合设计
32.
1.
4、根据设计弯沉值计算路面厚度
42.
1.
5、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力
82.
1.
6、季节性冰冻地区沥青混凝土路面防冻厚度验算
102.
1.
7、综合结论10附录对于方案Ⅱ的情况计算11阿深公路湖北段()路面结构设计
1.初始条件型号前轴载KN后轴载KN后轴数轮组数轴距cm交通量辆/日三菱T653B
29.
348.01双- 500黄河JN
15049.
0101.61双- 500江淮HF
15045.
1101.51双- 500解放CA
15028.
768.21双-400湘江HQP
4023.
173.22双3m500东风EQ
14023.
769.21双- 400东风EQ
15526.
556.72双- 500长征XD
98037.
172.652双-
5002.设计步骤及要点
2.
1.沥青路面设计
2.
1.
1.确定路面等级和面层类型
2.
1.
1.
1.设计年限内一个车道的累计当量轴次计算路面设计以单轴载双轮组100KN为标准轴载⑴以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次
①轴载换算轴载换算采用如下的计算公式计算结果如下表所示型号Pi(KN)C1C2ni次/日C1C2niPi/P
4.35次/日三菱T653B前轴
29.
316.
450015.34后轴
48.
01150020.52黄河JN150前轴
49.
016.
4500143.72后轴
101.
611500535.74江淮HF150前轴
45.
116.
4500100.19后轴
101.
511500533.45解放CA150前轴
28.
716.
440011.22后轴
68.
21140075.68湘江HQP40后轴
73.
221500257.41东风EQ140后轴
69.
21140080.63东风EQ155前轴
26.
516.4500
9.91后轴
56.
72.
2150093.21长征XD980前轴
37.
116.
450042.84后轴
72.
652.
21500274.
012193.87注轴载小于25KN的轴载作用可以不计
②累计当量轴次根据设计规范,二级公路沥青路面的设计年限取15年,六车道的车道系数是取
0.35累计当量轴次(次)2验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式计算结果如下表所示轴载换算结果(半刚性基层层底拉应力)车型Pi(KN)C1C2ni次/日C1C2niPi/P8次/日黄河JN150后轴
101.
611500567.70江淮HF150后轴
101.
511500563.25解放CA150后轴
68.
21140018.72湘江HQP40后轴
73.
22150082.43东风EQ140后轴
69.
21140021.03东风EQ155后轴
56.
73150016.02长征XD980后轴
72.
6531500116.
411385.56注轴载小于50KN的轴载作用可以不计
②累计当量轴次参数取值同上,设计年限是15年车道系数取
0.35累计当量轴次(次)
2.
1.
1.
2、确定路面等级和面层类型由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于500万次根据规范《公路沥青路面设计规范JTGD50-2004》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面,面层类型采用沥青混凝土,设计年限为15年
2.
1.
2、确定土基的回弹模量1)、此路为新建路面,根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态2)、根据设计资料,由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》,该路段处于Ⅳ区,为粉质土,确定土基的稠度为
1.103)、查设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表得土基回弹模量为MPa.
2.
1.
3、路面结构组合设计
2.
1.
3.
1、拟订路面结构组合方案方案Ⅰ根据规定推荐结构,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应,路面结构面层采用沥青混凝土(取12cm),基层采用水泥碎石(取20cm),底基层采用石灰土(厚度待定)方案Ⅱ根据规定推荐结构,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应,路面结构面层采用沥青混凝土(取15cm),基层采用石灰水泥粉煤灰砂砾(取25cm),底基层采用二灰土(厚度待定)
2.
1.
3.
2、拟订路面结构层的厚度方案Ⅰ由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次,按一级路的路面来设计,由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成采用三层式沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度为),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度为),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度为)方案Ⅱ由设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成采用三层式沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度为4cm),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度为5cm),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度为6cm)
2.
1.
3.
3、各层材料的设计参数(抗压模量与劈裂强度)方案Ⅰ查设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》,得到各层材料的抗压模量和劈裂强度抗压模量取和的模量,各值均取规范给定范围的中值,因此得到和的抗压模量细粒式密级配沥青混凝土为和,中粒式密级配沥青混凝土为和,粗粒式密级配沥青混凝土为和,水泥碎石(或)为,石灰土(或)为各层材料的劈裂强度细粒式密级配沥青混凝土为,中粒式密级配沥青混凝土为粗粒式密级配沥青混凝土为,水泥碎石为,石灰土为方案Ⅱ查设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》,得到各层材料的抗压模量和劈裂强度抗压模量取和的模量,各值均取规范给定范围的中值,因此得到和的抗压模量细粒式密级配沥青混凝土为和,中粒式密级配沥青混凝土为和,粗粒式密级配沥青混凝土为和,石灰水泥粉煤灰砂砾(或)为1400,二灰土(或)为各层材料的劈裂强度细粒式密级配沥青混凝土为,中粒式密级配沥青混凝土为粗粒式密级配沥青混凝土为,石灰水泥粉煤灰砂砾为,二灰土为方案Ⅰ和方案Ⅱ的对比由上面的两个方案,可以清楚的知道,方案Ⅰ比方案Ⅱ要好,因为方案Ⅰ更加经济合理,材料的配合比更加适当,工程效益和效果也要好,而且方案Ⅰ中的材料更加容易控制和得到因此,方案Ⅰ比方案Ⅱ要优越,所以选择方案Ⅰ作为最佳方案以下的计算都是针对方案Ⅰ的情况来计算的对于方案Ⅰ的情况计算
2.
1.
4、根据设计弯沉值计算路面厚度设计指标的确定,对于高速公路,规范要求以设计弯沉值人作为设计指标,并进行结构层底拉应力验算
2.
1.
4.
1、计算设计弯沉值按照设计规范《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》中路面设计弯沉值公式计算该项公路为高速公路公路等级系数为
1.0面层是沥青混凝土,面层类型系数取
1.0,半刚性基层,底基层总厚度大于,基层类型系数取
1.0设计弯沉值为
2.
1.
4.
2、计算各层材料的容许层底拉应力由细粒式密级配沥青混凝土=中粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土水泥碎石石灰土设计资料总结如下设计弯沉值为,相关设计资料汇总如下表所示设计资料汇总表材料名称hcm20°C模量15°C模量容许拉应力细粒式沥青混凝土
3140020000.468中粒式沥青混凝土
4120018000.334粗粒式沥青混凝土
5100014000.243水泥碎石
20150015000.260石灰土
5505500.091土基-
37.
537.5-
2.
1.
4.
4、查图法求计算层厚度1由上述计算可知设计弯沉值,令求综合弯沉系数F则2计算实际弯沉系数3计算理论弯沉系数
(4)查三层体系表面弯沉系数诺谟图对于细粒式密级配沥青混凝土因为由、查图得由、查图得由、和查图得
(5)计算中层厚度
(6)计算石灰土层厚度由公式得则解得则取
2.
1.
5、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力
(1)沥青面层层底拉应力验算(此时取抗压模量)
①细粒式密级配沥青混凝土表层验算由H=即由、、和查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
②中粒式密级配沥青混凝土表层验算则由、、和查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
③粗粒式密级配沥青混凝土表层验算则由、、和查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
(2)水泥碎石基层层底拉应力验算则由、、和查图得、,又有则即满足要求
(3)石灰土基层层底拉应力验算则由、、和查图得、、,又有则即满足要求
2.
1.
6、季节性冰冻地区沥青混凝土路面防冻厚度验算因为该地区土基干湿类型为干燥土基,且设计任务书中没有“道路冻深”资料,所以不作路面防冻厚度验算
2.
1.
7、综合结论通过计算和各个方案的选择,得到石灰土的厚度为h=36cm,实际路面结构的路表实测弯沉值为
24.
840.01mm,沥青面层的层底均受拉应力,水泥碎石层底的最大拉应力为
0.122石灰土层底最大拉应力为
0.060上述设计结果满足设计要求因此该地区的新建高速公路设计选择方案Ⅰ(对于方案Ⅱ的情况计算的计算见后面附录)附录对于方案Ⅱ的情况计算
1、计算各层材料的容许层底拉应力由细粒式密级配沥青混凝土=中粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土石灰水泥粉煤灰砂砾石灰土设计资料总结如下设计弯沉值为,相关设计资料汇总如下表所示设计资料汇总表材料名称hcm20C模量15C模量容许拉应力细粒式沥青混凝土
4140020000.468中粒式沥青混凝土
5120018000.334粗粒式沥青混凝土
6100014000.243石灰水泥粉煤灰砂砾
25140014000.260二灰土
7507500.101土基-
37.
537.5-
2、查图法求计算层厚度1由上述计算可知设计弯沉值=
24.84,令求综合弯沉系数F则2计算实际弯沉系数3计算理论弯沉系数
(4)查三层体系表面弯沉系数诺谟图对于细粒式密级配沥青混凝土因为由、查图得由、查图得由、和查图得
(5)计算中层厚度
(6)计算石灰土层厚度由公式得则解得则取
3、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力
3.
1、沥青面层层底拉应力验算(此时取抗压模量
(1)沥青面层层底拉应力验算(此时取抗压模量)
①细粒式密级配沥青混凝土表层验算由H=即由、、和查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
②中粒式密级配沥青混凝土表层验算则由、、和查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
③粗粒式密级配沥青混凝土表层验算则由、、和,查图图中没有所查的相应数据,即、、均小于零,因此可知层底不产生拉应力,产生压应力,即满足要求
(2)石灰水泥粉煤灰砂砾基层层底拉应力验算则由,和,查图得,,又有则即满足要求
(3)二灰土基层层底拉应力验算则由、、和查图得、、,又有则即满足要求。