路面设计方案

1、.一、沥青路面设计方案1路段所在地区基本资料公路等级：一级公路；ii2区；设计车速：80km/h；设计标准轴载：bzz-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，属中湿状态；年降雨量850mm；最高气温38，最低气温-25；多年最大冻深120cm；2土基回弹模量的确定设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表可得土基回弹模量值为40mpa3交通量资料（1）excel计算：(2)hpds2006软件计算：一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量nh=1975,属特重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:220

2、1设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.009389e+07属重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:1634设计年限内一个车道上的累计当量轴次:7.49e+06属中等交通等级路面设计交通等级为特重交通等级4初拟路面结构拟定采用两种路面结构。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：方案一:4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+12cm粗粒式沥青混凝土+300cm水泥稳定碎石基层+？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。方案二:

3、4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。路面材料配合比设计与设计参数的确定1试验材料的确定（半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用sbs改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面施工技术规范jtjf40-2004）相关规定。2路面材料抗压回弹模量的确定.（1）半刚性材料的抗压回弹模量按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（jtj057-94）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。（2）按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程jtj052-2000）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回

4、弹模量，测定20、15的抗压回弹模量，各种材料的试验结果与设计参数见下表：半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值抗压模量（mpa）材料名称ep方差ep-2ep+2ep代水泥稳定碎石水泥石灰砂砾土水泥稳定砂砾318815912617782250234162410912148475220913086级配碎石级配沙砾400250沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值20抗压模量（mpa）15抗压回弹模量（mpa）材料名称ep方差ep-2epaep方差ep-2ep+2ep代细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石19911425978124820110555116158912

5、158681016268021751320171534418760156199218011200140333682549144020273路面材料劈裂强度测定根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定温度和龄期的材料劈裂强度。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程与公路工程无机结合料稳定材料试验规程中规定的方法进行测定，结果见下表：路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石水泥稳定碎石水泥稳水泥石灰定砂砾砂砾土二灰稳定砂砾劈裂强度（mpa）1.21.00.80.60.60.50.40.6路面厚度设计（hpds软件计算）（1）方案一路面结构厚度计算公

6、路等级:一级公路新建路面的层数:5.标准轴载:bzz-100路面设计弯沉值:23.8(0.01mm)路面设计层层位:5设计层最小厚度:150(mm)层位1结构层材料名称细粒式沥厚度（mm）20平均抗压模量（mpa）401991标准差（mpa）20115平均抗压模量（mpa）2680标准差（mpa）344容许应力（mpa）0.42青混凝土2中粒式沥青混凝土80142510521751870.323粗粒式沥青混凝土4水泥稳定碎石5水泥石灰120978551320600.26300318878231887820.25？159125015912500.14砂砾土6新建路基40按设计弯沉值计算设计层厚度

7、:ld=23.8(0.01mm)h(5)=150mmls=1.4(0.01mm)由于设计层厚度h(5)=hmin时ls7m行车道宽7m纵缝边缘处0.170.220.34o39o540.62(1+g)-1365(1+0.07)1365g0.07由上表1，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。由上表2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取o.20。计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为nt1316.1830-n=srh=0.2er=9.0810属重交通等级。2.初拟路面结构6次交通等级表3水泥混凝土面层厚度的参考范围特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低

8、中面层厚度（mm）260250240270240260230250220交通等级公路等级二级中等三、四级三、四级轻三、四级变异水平等级面层厚度（mm）高240210中高230200中220200高230中220由表1，安全等级二级的变异水平等级为中级。根据一级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表3，初拟普通混凝土面层厚度为o.25m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5)，厚0.20m。垫层为o.18m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。.3.路面材料参数确定表4中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围(mpa)公路自然

9、区划土组土质砂粘质土粉质土264225452246405030403254395025453050356030452743506030453045查表4，路基回弹模量取40mpa。查表5，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取700mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500mpa。表5垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围材料类型中、粗砂天然砂砾未筛分碎石级配碎砾石(垫层)回弹模量(胁)80100150200180220200250材料类型石灰粉煤灰稳定粒料水泥稳定粒料沥青碎石(粗粒式，20)沥青混凝土(粗粒式，20)回弹模量(m)13001700130017006008008001200级配碎砾

10、石(基层)250350沥青混凝土(中粒式，20)10001400石灰土石灰粉煤灰土200700600900多孔隙水泥碎石(水泥剂量9.511)多孔隙沥青碎石(20，沥青含量2.53.5)13001700600800计算基层顶面当量回弹模量如下：h2+h20.202+0.182=1142(mpa)h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.182.12+e1h1eheh3+eh3d=1122+x.(h+h)211-112422=15000.203+7000.18312=4.54(mnm)+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.1812dx3h=e()x

11、x1=1124.5431142=0.363(m)()ex1142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140-0.45=4.637exb=1-1.44eo-0.55=1-1.44(-1142)0.5540=0.7721bex3=4.6370.3630.7674011423=259.27(mpa)txoe401ee=ahoec3()普通混凝土面层的相对刚度半径计算为1r=0.537h=0.5370.25et4荷载疲劳应力.1310003259.27=0.677(m).标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为sps=0.077r0.6h-2=0.0770.6610.60.25-2=

12、0.961(mpa)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=o.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数k=nfen=(9.08106)0.057=2.492。根据公路等级，由下表，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=1.25。综合系数kc公路等级kc高速公路1.30一级公路1.25二级公路1.20三、四级公路1.10荷载疲劳应力计算为s=kkks=0.872.4921.250.961=prrfcps2.6(mpa)5温度疲劳应力最大温度梯度标准值tg公路自然区划最大温度梯度(/m)、88839095、86929398由上表，区最大温度梯度取83(

13、m)。板长5m，l/r=50677=756，由书本483页图16-14可查普通混凝土板厚h=0.25m，bx=o.82。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为22s=acechtgtm110-5310000.2583b=0.82=x2.8(mpa)温度疲劳应力系数kt，计算为(查书包484表16-29可得区回归系数a=0828,b=0.041,c=1.323)ra(tm)c-b=0.828()1.323-0.041=0.613k=tfsstmf52.8r2.85计算温度疲劳应力为.s=ks=0.6132.8=1.72(mpa)trttm查表1，一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的

14、变异水平等级为中级，目标可靠度为90。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查书本484表16-22,确定可靠度系数g=1.15。rg(s+s)=1.15(1.72+2.6)=4.97mpaf=rprtrr5.0mpa因而，所选普通混凝土面层厚度(o.25m)可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。水泥混凝土路面方案二1交通分析由上表1，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。由上表2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取o.20。2初拟路面结构由表1知，相应于安全等级二级的变异水平等级为中级。根据一级公路重交通等级和低变异水平等级，查表3，初拟普通混凝土面层厚度为o.24m，

15、碾压混凝土基层o.15m，底基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5)，厚o.18m，垫层为o.15m低剂量无机结合料稳定土。水泥混凝土上面层板的平面尺寸长为5.0m、宽从中央分隔带至路肩依次为4.5m、4.5m；纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。碾压混凝土不设纵缝，横缝设假缝，间距(板长)4m。3路面材料参数确定按书本480页表16-23和表16-25，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0mpa，相应弯拉弹性模量标准值为31gpa；碾压混凝土弯拉强度标准值为4.0mpa，相应弯拉弹性模量标准值为27gpa。查表4，路基土回弹模量取40mpa。查表5，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取70

16、0mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500mpa。计算基层顶面当量回弹模量如下：h2+h2h2e+h2ee=112x122=15000.202+7000.1820.202+0.182=1142(mpa).ehd=1122+eh12422.eh3+eh3(h+h)211-112x11=15000.203+7000.18312+(0.20+0.18)211-1+415000.207000.18()12dx3124.541h=3=0.363(m)ex1142()ex-0.451142-0.45a=6.221-1.51=6.221-1.5140=4.637=4.54(mnm)1xeob=1-1.44

17、=1-1.44(-ex-0.551142)0.5540=0.7111423e=ahbex=4.6370.3630.76740txoe401e3=259.27(mpa)o4荷载疲劳应力普通混凝土面层与碾压混凝土基层组成分离式复合式面层。此时ku=o，hx=o。复合式混凝土面层的截面总刚度，计算为eheh(h+h)eh3eh3+c101c202d=gc101c202010212124(eh+eh)c101c2022ku12+310000.24270000.16(0.24+0.112+270000.163=310000.2434(310000.24+270000.16)=44.928(mnm)复合式

18、混凝土面层的相对刚度半径，计算为.r=1.233d/e=1.23331.395/259.27=0.686(m)ggt标准轴载在普通混凝土面层临界荷位处产生的荷载应力计算为sps1=0.077r0.6gehc101=0.0770.68612dg310000.240.6=0.848(mpa)1244.928sps2=0.077r0.6ge(0.5h+hk)27000(0.50.16+00)c202xu=0.0770.6866d644.928gk=n=(9.08106)0.057=2.49；碾压混凝土基层，考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数k=n=(9.08106)0.065=2.8

19、33。根据公路等=0.492(mpa)普通混凝土面层，因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数k=o87；碾压混r凝土基层不设纵缝，不考虑接缝传荷能力的应力折减系数k。水泥混凝土面层，考虑设计r基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数nfenfe级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数后k=125。c普通混凝土面层的荷载疲劳应力计算为spr1=kkksrf1cps1=0.872.491.250.848=2.296(mpa)碾压混凝土基层的荷载疲劳应力计算为spr2=kksf2cps2=2.8331.250.492=1.742(mpa)可查区最大温度梯度取83(m)。普通混凝土面层板长4m，l/r=4/0.694=5.768，由5温度疲劳应力g书本483页图16-14可由普通混凝土面层h01=o.22m，查得bx=0.69，cx=1.03。最大温度梯度时普通混凝土上面层的温度翘曲应力计算为.x1=c+2.50.32-0.81ln(h01ec1h01)h02ec2h02=0.811xb=xb=0.8110.52=0.422x11x2b=st=acec1h01tgm1x1110-5310000.248820.6=1.38(mpa)普通混凝土面层的温度疲劳应力系数k，计算为ta(tm1)tm1f-b=0.828()1.38-0.041k=tfsrsr