道路结构设计计算书

1、道路结构设计计算书1、累计当量轴数计算根据城市道路设计规范（ CJJ 37-90 ），路面结构达到临界状态的设计年限：沥青混凝土路面的设计年限为 15年；交通等级为重，设计初期设计车道的日标准轴载的轴数 500n/d Nli1500n/d ，取Nli=1400n/d；=15%。设计年限内设计车道上标准轴载累计数：=24313590 次N=365N li（1+ ）t-1/=365 1400 （ 1 0.15）15 10.152、结构组合与材料选取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 2400 万次左 右，根据规范推荐结构并考虑道路实际使用情况，路面结构层采用沥青混凝土 （18

2、cm ）、基层采用二灰结石（ 30cm ）、底基层采用二灰土（厚度待定）。规范规定城市次干道的面层由二至三层组成， 查规范，采用三层沥青面层， 表面 层采用细粒式沥青混凝土（厚 4cm ），中间层采用中粒式沥青混凝土（厚 6cm ）， 下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚 7cm ）。3、各层材料的抗压模量与劈裂强度查有关资料的表格得各层材料抗压模量（ 20）与劈裂强度材料名称结构层厚度（ cm）20抗压模量（Mpa）15劈裂强度（Mpa）沥青玛蹄脂碎石混 合料SMA-13416001.7中粒式沥青混凝土AC-20612001.0粗粒式沥青混凝土AC-25710000.8二灰结石3015000.65

3、二灰土？7500.25土基-30-？E灰土750土基4、土基回弹模量的确定30道路结构示意图4cm A 沥青玛蹄脂碎石混合料 SMA-13 16006cmB中粒式沥青混凝土AC-2012007cmC粗粒式沥青混凝土AC-25100030cmD二灰结石1500该路段处于 1区，为粘质土，路基处理后稠度为 1.00 ，查相关表的土基回弹模 量为30.0Mpa 。5、设计指标的确定对于城市次干路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉 应力的验算。a）设计弯沉值对于城市次干路，公路等级系数 Ac=1.1;面层是沥青混凝土，面层类型系数 As=1.0; 对半刚性基层，基层类型系数 Ab=

4、1.0 。路面设计弯沉值为：Ld=600Ne-0.2Ac·As·Ab=600×24000000 -0.2×1.1×1.0×1.0=22.1（0.01mm） b）各层材料的容许层底拉应力SR=Ks细粒式沥青混凝土 AC-13Ks=0.09·Ne0.22/Ac=0.09×24000000 0.22/1.1=3.44S R= S =1.7/3.44=0.494MpaKs 中粒式沥青混凝土 AC-20Ks=0.09·Ne0.22/Ac=0.09×24000000 0.22/1.1=3.44S R= S

5、=1.0/3.44=0.29MpaKs 粗粒式沥青混凝土 AC-25Ks=0.09·Ne0.22/Ac=0.09×24000000 .22/1.1=3.44SR= S =0.8/3.44=0.23MpaKs二灰结石Ks=0.35Ne0.11/Ac=0.35×24000000 0.11 /1.1=2.06SR= S =0.65/2.06=0.32MpaKs二灰土Ks=0.45Ne0.11/Ac=0.45×24000000 0.11 /1.1=2.65S R= S =0.25/2.65=0.09Mpa Ks6 设计资料总结设计弯沉值为 22.1（0.01mm

6、 ），相关资料汇总如下表：设计资料汇总表材料名称结构层厚度（ cm）20抗压模量（Mpa）容许层底拉应力（Mpa）细粒式沥青混凝土AC-13416000.494中粒式沥青混凝土AC-20612000.29粗粒式沥青混凝土AC-25710000.23二灰结石3015000.32二灰土？7500.09土基-30-7、确定二灰土层厚度（换算成三层体系）h1=4cmE1=1400Mpa h1=4cmE1=1600Mpah1=6cmE2=1200Mpah1=7cmE3=1000Mpah1=30cmE4=1500MpaH=?E2=1200Mpah1=?E5=750MpaE0=30MpaE0=30Mpa路表

7、容许回弹弯沉值LR=l=1.1rs/ N0.2=1.1×1.2 ×1.0/24000000 0.2=0.044cm路表回弹弯沉综合修正系数0.38F=AF LRE0=1=1.47 （l En/（2ptr）2P0.38=1.47 ×0.380.044 302 0.7 10.65=0.585LdE12P Fn1n2=0.022 14002 0.7 10.65 0.585=3.531h=h1=4cmE1=1400Mpan 1 EH=H2+ hk 2.4 k k 3 k E2E2=1200Mpah/4/10.65 0.38E2 /E1 1200/1400 0.86h/4

8、/10.65 0.38En /E2 30 /1200 0.025查表得=6.3查表得K1=1.52K2=K13.5316.3 1.52=0.369查表得： H =5.6H=6.5 =6.5 ×10.65=59.64cmn 1 E 根据H=H 2+ hk 2.4 kk 3E21000150075069.22=6+7 ×2.4+30×2.4+ h1 2.4120012001200h1=17.307cm 取h1=18cm8 弯拉应力验算A点 细粒式沥青混凝土层底h1=4cmE1=1400Mpah=4cmE1=1400Mpah1=6cmE2=1200Mph1=8cmE3=

9、1000Mph1=30cmE4=1500MH=?E 2=1200Mpah1=18cmE5=750MpaE0=30MpaE0=30Mpa1000 1500 750 +30×0.9+18 ×0.9=60.835cm1200 1200Ek =6+8×0.9i 1 1200n1H= hk 0.9 k 2 k Eih/=4/10.65=0.38 E2/E1=0.861200E0/E2=0.025不需验算。查图得 a= -0.188MPa 为压应力，B点 中粒式沥青混凝土层底h1=4cmE1=1400Mph=？E1=1200Mpah1=6cmE2=1200Mh1=7cmE3=

10、1000Mpah1=30cmh1=18cmE4=1500MpaE5=750MpaH=?E 2=1000MpaE0=30MpaE0=30Mpaih=hk 4k1EEki =4×4 11420000 +6=10.16cmH=7+30 ×0.9 11050000 +18×0.9 1705000 =67.149cmh/=10.16/10.65=0.95E2/E1=1000/1200=0.83E0/E2=30/1000=0.03查图得 a= -0.019MPa 为压应力，不需验算。h1=4cmE1=1400Mph=？E1=1000MpaC点 粗粒式沥青混凝土层底h1=6cm

11、E2=1200Mpah1=7cmE3=1000MpaH=?E 2=1500Mpah1=30cmE4=1500Mpah1=18cmE5=750MpaE0=30MpaE0=30MpaH=30+18 ×0.9 7501500=38.33cmh/=18.63/10.65=1.655E2/E1=1500/1200=1.5E0/E2=30/1500=0.02h1=4cmE1=1400Mpah=？h1=6cmE2=1200Mpah1=7cmE3=1000Mpah1=30cmE4=1500Mpah1=18cmE5=750Mpa H=?E0=30MpaE1=1500MpaE 2=750MpaE0=30

12、Mpaih=hkk14 EEki =4×4 11450000+61200 +71500 +71000 +30=46.065cm1500查图得 a= -0.033MPa 为压应力，不需验算 D点 二灰结石层底H=28cmh/=46.065/10.65=4.33E2/E1=750/1500=0.5E0/E2=30/750=0.04查图得 a= 0.074Mpa < R =0.32MpaE点 二灰土层底h1=4cmE1=1400Mpah=？h1=6cmE2=1200Mpah1=8cmE3=1000Mpah1=30cmE4=1500Mpah1=28cmE5=750Mpa H=?E0=3

13、0MpaE1=1500MpaE 2=750MpaE0=30Mpah= i hk4 Ek =4×4 1400 +6×4 1200 +7×4 1000 +30=46.065cm k 1 k Ei 1500 1500 1500H=28cmE0/E2=30/750=0.04h/=46.065/10.65=4.33E2/E1=750/1500=0.5查图得 a=0.07Mpa < R =0.09Mpa9、确定剪应力和抗剪强度1、路面结构等效换算h=h1=4cmE3E4E510001500H=h2+h3 2.4E3 +h4 2.4E4 +h5 2.4 E5 =6+7 &

14、#215;2.4 +30 ×2.4 +18E2E2E2120012007502.4 =60.21cm1200 计算剪应力和正应力 由h/=4/10.65=0.376 ，E2/E 1=1200/1400=0.857 ，E0/E2=30/1200=0.025 ，H/=69.36/10.65=6.512查图得 (0.3) =0.427 ，1=0.855 ，2=1.133查图得 (0.3) =1.125 ，1=1.046 ，2=0.97因而得 f=0.3时m (0.3) =p (0.3) 1 2 =0.7 ×0.427 ×0.855 ×1.133=0.29Mpa

15、1(0.3)=p (0.3) 1 2 =0.7 ×1.125 ×1.046 ×0.97=0.8Mpa 缓慢制动时：m(0.2) = m(0.3) +1.3(f-0.3)p=0.29+1.3 ×(0.2-0.3 )×0.7=0.2Mpa1(0.2)= 1(0.3)+0.46 (f-0.3 )p=0.8+0.46 ×(0.2-0.3 )×0.7=0.77Mpa 已知沥青混凝土面层 c=0.2Mpa ， =37 °，则= m cos =0.2 ×cos37 °=0.16Mpa= 1- m (1+sin

16、 )=0.77-0.2 ×(1+sin37 °)=0.45Mpa =c+ tg =0.2+0.45 ×tg37 °=0.54Mpa 紧急制动时：m(0.5)= m(0.3)+1.3(f-0.3)p=0.29+1.3 ×(0.5-0.3 )×0.7=0.47Mpa1(0.5)= 1(0.3)+0.46(f-0.3)p=0.8+0.46 ×(0.5-0.3 )×0.7=0.86Mpa= m cos =0.47 ×cos37 °=0.38Mpa= 1- m （1+sin ） =0.86-0.47 ×（1+sin37 °）=0.11Mpa =c+ tg =0.2+0.11 ×tg37 °=0.28Mpa 2、确定容许剪应力 交叉口在设计年限内的停车标准轴数现按设计年限内设计车道上标准轴载累计数的 8%计，即 NT=0.08 ×24000000 ×（1+0.