路面结构设计的计算的设计书

1 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 3 区，为双向四车道（单向路面宽为 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 表长期积水距路床 中湿状态，年降雨量为 470高气温 38 ，最低气温 ，多年最大冻深为 120均冻结指数为 700 ，最大冻结指数为 1150 。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（ 后轴重（ 后轴数 轮组数 轮距（ m） 交通量 （辆 /日） 1 小客车 双 0 2580 2 交通 双 0 869 3 四平8 双 4 458 4 北京 双 0 1768 5 解放 双 0 556 2 6 东风 双 0 897 7 黄河 双 0 726 8 日野 双 0 654 9 拖挂五十铃 83 双 2 62 路基为中湿， E=35通量年平均增长率 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 i（ 次 /d) 2 (i/P) 次 /d) 合计 （次 /d） 交通轴 69 轴 1 869 平轴 38 1 58 轴 1 458 京轴 768 轴 1 1768 放轴 56 轴 1 556 3 东风轴 97 轴 1 897 河轴 26 轴 1 726 野轴 54 轴 1 654 挂车五十铃 前轴 83 1 2 轴 62 计年限内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， =双向四车道，故车道系数取 1365)1)1( 次）（ 1 3 8 50 . 4 52 7 8 2 . 6 49 . 4 % 3 6 51 4 %1 15 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力） 车型 i（ ) 2 (i/P)8 (次 /d) 合计 （次 /d） 交通轴 69 轴 1 869 平轴 38 1 58 轴 1 458 京轴 768 0 后轴 1 1768 4 解放轴 56 轴 1 556 风轴 97 轴 1 897 河 轴 26 轴 1 726 野轴 54 轴 1 654 挂车五十铃 前轴 83 1 2 轴 1 62 计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算： 1365)1)1( 次1 1 1 3 0%1-%) 15 取两者中的大值 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 4粒式沥青混凝土 5粒式沥青混凝土 泥稳定碎石 34 5 % 石灰土 ? 5 方案二： 细粒式沥青混凝土 4粒式沥青混凝土 6粒式沥青混凝土 泥稳定碎石 20灰土 0配碎石 ? 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（ 15劈裂强度（ 20 15 细粒式沥青混凝土 1400 2000 粒式沥青混凝土 1200 1800 粒式沥青混凝土 1000 1400 泥稳定碎石 1500 灰土 250 配碎石 300 二灰土 750 、设计指标的确定。 对于高速公路，规范要求以 设计弯沉值作为设计指标，并进行结构 6 底层拉应力验算。 1、 设计弯沉值的计算： 00N 2.0公路等级系数 是沥青混凝土面层，故面层类型系数 .0， 故 00N 2.000 13850000 、各层材料的容许拉应力计算如下表所示： 材料名称 s (k/ (细粒式沥青混凝土 粒式沥青混凝土 粒式沥青混凝土 泥稳定碎石 灰土 灰土 、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） 7 1）令实际弯沉ds ,则弯沉综合修正系数 F=2000 (性体系的实际弯沉000 12 故理论弯沉系数 1 =0. 49210 . 650. 720 00 14 0022 . 38 =）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= Eh kk k= 5+2001000+344.2001500+ 200250= () h/ = =4/ =35/1200=三层体系表 面弯沉系数诺莫图可得 2 / 1200/1400= 查诺莫图可得 =1 4 5 34 4 H 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l= 2 ，故 查诺莫图可得 H/ = H= H= 由此解得： 5案二计算 :（采用三层体系为计算体系） 1）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= Eh kk k= 6+2001000+ 204.2001500+ 200750+ 200300= () h/ = =4/ =35/1200=三层体系表面弯沉系数诺莫图可得 1 h 1 = H= 4 6 20 0 4 H 1200/1400=查诺莫图可得 =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l= 2 ，故 再查诺莫图可得 H/ = H=故 H= 由此解得： 、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 示： 1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1000 1500 5 10 1H = 41312328+44 10001400+54 10001200= H = E =34+500250=三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 1H / = 1500/1000=0/ 35/1500=H / =诺莫图可得 为负，表明该层层底弯曲压应力， 2 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： 11 42 4433h = 34+44 15001400+54 15001200+84 15001000= 2 =15三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 = 250/1500=0/ 35/250=诺莫图可得： =因为 =15/查诺莫图可得： = 21 = 容 许拉应 力1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1500 250 15 5 12 ）验算底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： 42 4433h = 34+44 15001400+54 15001200+84 15001000= 2 =15 由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 = 250/1500=1 =1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 5 1500 250 15 5 13 35/250=2 / =15/诺莫图可得： = = 21 = 方案二的层底拉应力计算。（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 ; 1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 1000 1500 0=35 14 1H = 41312326+44 10001400+64 10001200= H = E + E =20+500750+500300=三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 1H / = 1500/1000=0/ 35/1500=H / =诺莫图可得 为负，表明该层层底弯曲压应力， 2 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： 15 42 4433h = 20+44 15001400+64 15001200+64 15001000= 2 = 5h =20+50300=三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 = 750/1500=0/ 35/750=1 =1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 1500 750 0=35 16 查诺莫图可得： =因为 =查诺莫图可得： = 21 = 容 许拉应 ）验算底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： h5+52 4533 54= 20+44 7501400+64 0751200+64 0751000+204 7501500= 2 =1 =1400 4 1200 5 000 1500 34 250 5 1400 4 1200 6 000 1500 20 50 0 300 0=35 750 300 0=35 17 由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得 = 21 = 300/750=0/ 35/300=2 / =诺莫图可得： = = 21 =上所算的结果，绘制成下表： 方案类型 底面最大拉应力 容许拉应力 方案一 沥青混凝土面层 0 刚性基层 基层 案二 沥青混凝土面层 0 刚性基层 基层 表可知，方案一和方案二都满足层底弯拉应力的要求。 18 七、造价比选 方案一： 细粒式沥青混凝土 41000=316135 元 中粒式沥青混凝土 51000=328785 元 粗粒式沥青混凝土 81000=493925 元