城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算.doc

城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算.txt*一篇一篇的翻着以前的的签名,那时候的签名有多幼稚就有多么的幼稚。你连让我报复的资格都没有-好想某天来电显示是你的号码。好想某天你的状态是为我而写。有些人，我们明知道是爱的，也要去放弃，因为没结局城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算 城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算【摘要】：本文以工程实例通过基础资料并依据规范要求的技术标准，较系统的阐述了半刚性基层沥青路面结构层的拟定以及相应指标的验算。现行书刊多从理论方面阐述路面结构的设计，本文以工程实例对新建的城市道路半刚性基层沥青混凝土路面进行结构计算。一、 基础资料呼和浩特市地处内蒙古高原属中温带大陆性气候。年平均气温6.2，最冷月平均气温12.5，极端最低气温-31.2；最热月平均气温22.2，极端最高气温36.9。最大冻土深度156cm。年平均风速18m/s。根据2000年呼和浩特经济统计年鉴资料，市域总人口207.8万人，城区人口74.1万人。呼和浩特市绕城南路工程拟建为城市I级主干路，双向八车道，计算行车速度为60Km/h，路面设计标准轴载为BZZ-100；本工程采用半刚性基层沥青混凝土路面，设计年限15年。二、 轴载换算因缺乏必要的交通量组成资料，采用高峰小时流量换算。由工程可行性研究报告，设计年限末路段高峰小时流量（pcu/h）如下表：呼准路呼托路 呼托路呼清路 呼清路呼凉路 呼凉路大台什路 大台什路东风路3559 3330 3224 3175 3670选取路段最大高峰小时流量3670pcu/H为全路高峰小时流量。城市道路设计规范（CJJ37-90），设计小时交通量与设计年限的平均日交通量有以下关系存在：NhNdak式中，k值取11%，值取0.6；则设计年限末的年平均日交通量为：Nda55606pcu/d；计算路段通行能力时，车种换算系数小客车1.0普通汽车1.5 （CJJ37-90）将年平均日交通量以普通汽车表示，则设计年限末日交通量为37070辆/日。所有普通汽车按解放CA10B考虑。汽 车 参 数轴型号 车 型 前轴重（KN） 后轴重（KN） 轴距（cm） 后轴轮距（cm） 双轮轮距（cm） 轮压（MPa）空车 满载 空车 满载 1.2 解放CA-10B 19.3 20.3 21.0 60.0 400 174 29 0.5规范 Nci=n i=1apiri1.5 ptr1.55Nin i=1 Nbi 式中，Nci设计年限末年双向日平均当量轴次；pt0.7MPa；r10.65cm;车 型 Pi(MPa) ri (cm) a apiri1.5 ptr1.55 Ni Nbi解放CA10B 0.5 8.04 0.25 0.0056 37070 207.5920.5 9.77 1 0.0974 37070 3610.618 Nbi=3820设计年限末年双向日平均当量轴次Nci3820n/d;三、 以弯沉值计算路面结构厚度 （一）、容许回弹弯沉值的计算l1.1rs/N0.2 （r=1.0; s=1.0）N=nNct （n=0.5）Nct=365Nci(1)t1/(1)t-1 -年平均增长率，参照工程可行性研究报告分析确定为12；t设计年限，15年；Nct10.64106N=0.5Nct5.32106=532万次；则容许回弹弯沉值l1.11.01.0/5.321060.20.050cm; （二）、确定土基回弹模量 查公路自然区划图（JTJ00386）知，呼和浩特市位于VI1 区（内蒙古草原中干区）。由岩土工程报告（西北设计院2001年）表6.4-2路基土干湿类型划分表路段 分区 里程 液性指数 干湿类型中西段 III SK0+000SK10+140 0.280.62 中湿东 段 II SK10+140SK13+609.711 0.300.43 干燥本工程按路基土干湿类型分两段设计路面结构。去除表层杂填土（0.52.0m），耕土（1.0，干燥）查公路沥青路面设计规范（JTJ01497）表E2，土基回弹模量En50.0Mpa;现以III区（SK0+000SK10+140）为例进行路面结构的设计。1. 设计年限内设计车道上的标准轴累计数N5.32106次；2. 容许回弹弯沉值 l0.050cm;3. 土基回弹模量En=32.0MPa；4. 初拟路面结构及其力学参数层次 结构层名称 厚度hi（cm） 计算路表弯沉 计算沥青混凝土面层拉应力 计算水泥稳定砂砾基层拉应力 计算沥青混凝土面层剪应力Ei(MPa) Ei(MPa) fam(MPa) Ei(MPa) frm(MPa) Ei(MPa) C(MPa) (º)1 细粒式沥青混凝土（AC-13） 3 1400 2000 1.4 1400 750 0.3 342 中粒式沥青混凝土（AC-20） 5 1200 1800 1.0 1200 600 3 粗粒式沥青混凝土（AC-25） 6 1000 1400 0.8 1000 500 沥青砂（AC-5） 1 不参与强度计算4 6%水泥稳定砂砾 ？ 1300 1300 1300 0.5 1300 5 天然砂砾 ？ 160 160 160 160 压实土基 32.0 32.0 32.0 44.8 5. 按弯沉指标要求计算基层厚度将结构层多层体系简化成三层体系，如下所示： h1=3cm 1400 MPa h=3cm E1=1400MPah2=5cm 1200 MPah3=6cm 1000 MPa H=?cm E2=1200MPah4 1300 MPah5 160 MPa En=32.0MPa设计弯沉 ls=2Ptr(12)1/E1 =2PtrL1/E1式中，Pt0.7MPa，r10.65cm，E11400MPa，综合修正系数 11.47（LEn/（2Ptr）0.38 1.47（0.05032.0/（20.710.65）0.38 0.629理论弯沉系数 L12 lsE1/（2Ptr1） lE1/（2Ptr1） 0.0501400/（20.710.650.629） 7.464；E2/E11200/14000.857h/r=3/10.650.282En/E232/12000.027查图9.4.3-3（CJJ 37-90），得 6.60 K11.560则 K2L/（K1）7.464/(6.601.560)0.725查得H/r=3.40，得 H=36.21；H=h2h32.4(E3/E2) h42.4(E4/E2) h52.4(E5/E2) =5+62.4(1000/1200) h42.4(1300/1200) h52.4(160/1200)=10.5716h41.0974h50.4319得 h41.0339h50.4319=25.6384设天然砂砾厚h515cm，则6水泥稳定砂砾厚h419.16cm初步拟定路面结构和厚度为: 细粒式沥青混凝土（AC-13）3cm中粒式沥青混凝土（AC-20）5cm粗粒式沥青混凝土（AC-25）6cm沥青砂 （AC-5）1cm6%水泥稳定砂砾 20cm天然砂砾 15cm 50cm6.验算沥青混凝土面层层底弯拉应力1）验算细粒式沥青混凝土上面层层底弯拉应力抗拉强度结构系数 Kam0.12N0.2/r0.12（5.32106）0.2/1.02.657容许弯拉应力a1.4/2.6570.527（MPa）多层体系换算 H= h2h30.9(E3/E2)h40.9(E4/E2)h50.9(E5/E2) =560.9(1400/1800) 200.9(1300/1800)150.9(160/1800)=24.489 h1=3cm 2000 MPa h=3cm E1=2000MPah2=5cm 1800 MPah3=6cm 1400 MPa H=24.489cm E2=1800MPah4=20cm 1300 MPah5 =15cm 160 MPa En=32.0MPah/r=3/10.650.282E2/E11800/20000.9En/E232/18000.018H/r=24.489/10.652.299层间接触条件按完全连续体系考虑（JTJ014-97），查图9.4.3-5（CJJ 37-90），发现拉应力系数已不能从图中查到，表明沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。2）同理，验算中粒式沥青混凝土中面层及粗粒式沥青混凝土下面层层底弯拉应力均通过。7. 验算6%水泥稳定砂砾基层层底弯拉应力抗拉强度结构系数 Krm0.4N0.1/r0.4（5.32106）0.1/1.01.882容许弯拉应力rfrm/Krm r0.5/1.8820.266（MPa）多层体系换算 h= h14(E1/E4) h24(E2/E4) h34(E3/E4) h4 =34(2000/1300) 54(1800/1300)64(1400/1300)20=34.877 h1=3cm 2000 MPah2=5cm 1800 MPa h=34.8773cm E1=1300MPah3=6cm 1400 MPa h4=20cm 1300 MPa h5 =15cm 160 MPa H=15cm E2=160MPa En=32.0MPah/r=34.8773/10.653.275E2/E1160/13000.123En/E232/1600.2H/r=15/10.651.408查图9.4.3-5（CJJ 37-90）,得拉应力系数 r0.3910.9721.10设计弯拉应力rPtr12 0.70.390.971.100.291（MPa）r0.266（MPa），不满足抗拉强度要求。改变结构层厚度如下： h1=3cm 2000 MPah2=5cm 1800 MPa h=34.8773cm E1=1300MPah3=6cm 1400 MPa h4=20cm 1300 MPa h5 =35cm 160 MPa H=35cm E2=160MPa En=32.0Mpah/r=34.8773/10.653.275E2/E1160/13000.123En/E232/1600.2H/r=35/10.653.286查图9.4.3-5（CJJ 37-90）,得拉应力系数 r0.3910.9720.95设计弯拉应力rPtr12 0.70.390.970.950.252（MPa）r0.266（MPa）满足抗拉强度要求。8验算夏季高温月份沥青混凝土面层剪应力考虑验算面层剪切时属夏季高温月份，路基模量比春融期提高40，En=1.4x32.0=44.8Mpa;(1) 停车站、交叉口缓慢制动时，f0.2多层体系换算 h1=3cm 750 MPa h=3cm E1=750MPah2=5cm 600 MPa h3=6cm 500 MPa H=？cm E2=600MPh4=20cm 1300 MPah5 =35cm 160 MPa En=44.8MpaH= h2h32.4(E3/E2)h42.4(E4/E2)h52.4(E5/E2) =562.4(500/600) 202.4(1300/600)152.4(160/600)=58.34由 E2/E1600/7500.8h/r=3/10.650.282En/E244.8/6000.075H/r=58.34/10.655.478查图9.4.3-8（CJJ 37-90），得 （0.3）1.12801=1.0222=0.980查图9.4.3-7（CJJ 37-90），得 （0.3）0.42201=0.9192=1.098（0.3）（0.3）121.12801.0220.980=1.1298;（0.2）（0.3）+0.46(0.2-0.3)=1.1298+0.46(0.2-0.3)=1.084cp(0.2)=Pt（0.2）0.71.084=0.759(MPa)（0.3）（0.3）120.42200.9191.0980.4258（0.2）（0.3）+1.3(0.2-0.3)0.4258+1.3(0.2-0.3)0.2958max(0.2) Pt（0.2）0.70.29580.207(MPa)a(0.2) cp(0.2)- max(0.2)(1+sin34º)0.759-0.207(1+sin34º)0.436(MPa)抗剪强度 fvC+atan0.3+0.436tan34º0.594(MPa)抗剪强度结构系数停车站或交叉口在设计年限内同一位置停车的标准轴累计数按车道总累计数的15计，即Nc0.15N0.155.321060.798106；Kv（0.2）0.33Nc0.15/r2.534；则缓慢制动时，路面表层容许剪应力fv /Kv0.594/2.5340.234（MPa）；路表实际剪应力a(0.2)Pt（0.2）cos0.70.2958cos34º0.172（MPa），满足抗剪强度要求。（2）紧急制动时，f0.5（0.5）（0.3）+0.46(0.5-0.3)=1.1298+0.46(0.5-0.3)=1.2218cp(0.5)=Pt（0.5）0.71.2218=0.855(MPa)（0.5）（0.3）+1.3(0.5-0.3) 0.4258+1.3(0.5-0.3) 0.6858max(0.5) Pt（0.5）