【《某双向两车道二级公路路面设计计算》5300字】

某双向两车道二级公路路面设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u13400某双向两车道二级公路路面设计计算 167681.1沥青路面设计 1283821.1.1设计标准 1290301.1.2交通荷载参数分析 2282921.1.3轴载换算 672881.1.4当量轴载换算系数 7185301.1.5分布系数确定 9292481.1.6路面结构组合设计 10161331.1.7路面结构验算 11163931.2混凝土路面设计 17296181.2.1交通分析 17119111.2.2初拟路面结构 17201721.2.3路面材料参数确定 18176971.2.4荷载应力计算 18164821.2.5温度应力计算 19186381.2.6结构极限状态校验 201.1沥青路面设计1.1.1设计标准①目标可靠度和可靠指标根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017），本设计中路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表一的规定。表1.1各级公路可靠度和可靠度指标公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标（β）1.651.281.040.840.52②路面结构使用年限该路为二级公路，根据根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017），可得路面结构设计使用年限为12年。表1.2路面结构设计使用年限公路等级设计使用年限（年）公路等级设计使用年限（年）高速公路、一级公路15三级公路10二级公路12四级公路8③设计轴载参数设计荷载：主线道路路面荷载采用标准轴载BZZ-100，设计轴载参数见表1.3表1.3设计轴载参数设计轴载（kN）轮胎接地压强（MPa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）1000.70213.0319.51.1.2交通荷载参数分析二级公路，设计使用年限12年，年平均增长率为7%，初始年交通量如下：表1.4初始年交通量辆/天小货中货大货特大货小客大客1330641271266824373交通组成如下表所示：表1.5交通组成交通组成交通量（辆/日）车型交通组成交通量（辆/日）车型小客车/三湘CK6640824小山西SX341244中大客车/上海申沃SWB373大江淮HF150167中北京BJ130300小东风KM340141中菲亚特50NC-A415小日野ZM4430142大跃进NJ131152小红岩CQ261129大金杯SY132463小东风SP9135B160特大驼铃TLK691089中罗曼SQ9251106特大表1.6各类车型技术参数序号车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量(辆/日)车型说明1小客车/三湘CK664020.531.51208242类2轴6轮及以上客车2大客车/上海申沃SWB52.8101.91203733日野ZM4430601102221424类3轴整体式货车4红岩CQ26170.181.32221295金杯SY13212.821.61204633类2轴6轮整体式货车6菲亚特50NC-A21.8351204157跃进NJ13120.238.21201528驼铃TLK691029.666.5120899山西SX34123.868.712024410江淮HF15045.1101.512016711北京BJ13013.5521.212030012东风KM34024.661.812014113东风SP9135B20.172.62241604类14罗曼SQ925150111.33241065类4轴及以上整体式货车（非双前轴）1.1.3轴载换算根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017），交通荷载按车型可分为1类车、2类车、3类车、4类车和5类车，1类车不需要轴载换算。表1.7各类车型交通组成分类2类3类4类5类车型小客车/三湘CK6640大客车/上海申沃SWB金杯SY132菲亚特50NC-A跃进NJ131驼铃TLK6910山西SX341江淮HF150北京BJ130东风KM340日野ZM4430红岩CQ261东风SP9135B罗曼SQ9251数量119719714311061.1.4当量轴载换算系数根据规范《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2017可得，各类车辆的当量轴载设计轴载换算系数 EALFm=EAL式中：EALFPEREALFPER该道路各类车型满载与非满载车比例如下表。表1.82类-5类车辆满载与非满载车辆比例（%）车辆类型2类3类4类5类非满载比例85906575满载比例15103525表1.9车辆当量换算轴载系数车型沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料永久变形量无机结合料稳定层层底拉应力路基顶面竖向压应变非满载车满载车非满载车满载车非满载车满载车2类0.82.80.535.50.62.93类0.44.11.3314.20.45.6续表1.94类0.74.20.3131.60.98.85类0.66.30.672.90.712.4根据相关参数及上式，可计算出各类车型的当量轴载换算系数。当量轴载累计作用次数初始年设计车道日平均轴次计算公式： N1=AADTT×DDF×LDF×m=2式中：AADTT—2轴6轮及以上车辆的双向年平均日交通量（辆/天DDF—方向系数；LDF—车道系数；m—车辆类型编号；VCDFEALF设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne： Ne=1+γt−1式中：Net—设计使用年限（年）；γ—设计使用年限内交通量的年平均增长率；N11）按沥青层混合料永久变形计算当量设计轴载累计作用次数：EALFEALFEALFEALFNN2）按无机结合料层疲劳开裂计算当量设计轴载累计作用次数：EALFEALFEALFEALFNN3）按路基顶面竖向压应变为设计指标时计算当量设计轴载累计作用次数：EALFEALFEALFEALFNN=4\*GB3④确定交通荷载等级QQ=表1.10设计交通荷载等级设计交通荷载等级极重特重重中等轻设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（×10≥5050～1919～88～4＜4由上表可知该道路交通荷载等级为重等。1.1.5分布系数确定车辆类型分布系数确定：新建路面设计可采用水平二或水平三，本设计采用水平三；整体式货车占：（3—6类）2508/3705=61.69%；拖挂车占比：无拖挂车，取0%；根据《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2017，水平三可根据交通历史数据或经验数据按表1.8确定公路TTC分类，采用表1.8规定车辆类型分布系数。分类为TTC4类。表1.11公路TTC分类标准（%）TTC分类整体式货车比例半挂式货车比例TTC1＜40＞50TTC2＜40＜50TTC340-70＞20TTC440-70＜20TTC5＞70——表1.12不同TTC分类车辆类型分布系数（%）车辆类型2类3类4类5类TTC16.415.31.40.0TTC222.023.32.70.0TTC311.833.13.40.0TTC428.943.95.50.0TTC59.942.314.80.01.1.6路面结构组合设计根据道路设计等级以及道路交通荷载等级初拟沥青路面结构组合，如下表所示：表1.13沥青路面结构组合设计方案结构层编号层位材料类型厚度（mm）模量（MPa）泊松比1上面层AC-16沥青混合料60135000.252下面层AC-20沥青混合料90135000.253基层水泥稳定碎石450240000.254底基层级配碎石2004000.355土基540.41.1.7路面结构验算该道路是无机结合料稳定类基层（粒料类底基层），所以主要验算的主要内容为：沥青层混合料永久变形量，无机结合料稳定层层底拉应力。表1.14沥青混合料层容许永久变形量（mm）基层类型沥青混合料层容许永久变形量高速、一级公路二级、三级公路无机结合料稳定类基层、水泥混凝土基层和底基层为无机结合料稳定类的沥青混合料基层1520其他基层1015该道路位于山东省境内，依据《公路沥青路面设计规范》JTG50-2017附表G.1.2，可查的临近地区的基准温度为Tξ= Tpef=Tξ式中：TpefTξha沥青层等效温度：T依据规范的分层方法，将沥青混合料层分为9层，按下面公式计算各分层的永久变形量和沥青混合料层的永久变形量。 Ra=i=1 Rai=2.31×10式中： RaRai—第in—分层数Tpef—沥青混合料层永久变形量等效温度Ne3hi—第ih0R0i—第i分层沥青混合料在试验温度为60℃KRi KRi=d d1=−1.35×10 d2=8.78×10ziha—沥青混合料层厚度（mm）,hPf综合修正系数：hddKKKKKKKKK计算结果汇总于表1.14。沥青层永久变形量：RRRRRRRRR表1.15沥青层永久变形结果分层编号分层厚度（mm）竖向压力（MPa）修正系数（KRi）永久变形（mm）1150.73.370.572150.75.560.933150.691.431.214150.641.421.065100.626.770.606200.605.60.957200.564.110.618200.492.90.349200.462.110.22总计6.49将各层沥青变形量累加即可得到沥青永久变形量:R根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017），沥青层永久变形量容许值为20mm。计算结果小于20mm，所该拟订的路面结构符合要求。依据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）,无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命依据路面结构分析得到的各无机结合料稳定层层第拉应力，按式计算。 （1.10）式中：Nf2KaKT2Rs表1.16无机结合料稳定类材料的弯拉强度和弹性模量取值范围(MPa)材料弯拉强度弹性模量水泥稳定粒料水泥粉煤灰稳定粒料石灰粉煤灰稳定粒料1.5～2.018000～200000.9～1.514000～20000水泥稳定土水泥粉煤灰稳定土石灰粉煤灰稳定土0.6～1.05000～7000石灰土0.3～0.73000～5000a、b—疲劳试验回归参数，按表1.15取KcKcc1hahβ—目标可靠度（查表得β=1.04）σt表1.17无机结合料稳定成疲劳破坏模型参数材料类型ab无机结合料稳定粒料13.2412.52无机结合料稳定土12.1812.79表1.18现场综合修正系数Kc新建路面结构或改建工程路面结构层改建工程加铺层续表1.18材料类型无机结合料稳定粒料无机结合料稳定土无机结合料稳定粒料无机结合料稳定土c14.035.018.521.0c-0.0076-0.0156-0.01-0.0125c-1.47-0.83-1.32-0.82将路面结构按下式换算成由当量沥青面层、当量基层和路基构成的三层路面结构。 hi∗= Ei∗=其中：hi∗、EhaE基层：hbE依据规范温度调整系数按下式计算： KTi=A其中：KTikTi无机结合；I类稳定层疲劳开裂按下式计算： AE=0.01 Ah=0.73 BE=0.15ln Bh=0.44lnλE λE=λh λh=结构验算时，无机结合料稳定类弹性材料模量应乘以结构层模量调整系数0.5；对于无机结合料稳定层疲劳开裂：AABB温度调整系数：K现场综合修正系数：K依据弹性层状体系理论计算有：EHEH根据以上数据查诺模图可得：σ=0.28MPan1σ将以上数据带到式1.10中计算得到：NNe=225318433.26≈2.2532综上验算过程，该路面结构符合规范要求。1.2混凝土路面设计1.2.1交通分析《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2015）根据各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可靠度，应符合下表的规定。各安全等级路面的材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级，宜按下表的建议选用。表1.19可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（%）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低~中中中~高由表可知，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.35。按式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：N可知，属于重交通荷载等级。1.2.2初拟路面结构施工变异水平取中等级。根据二级公路重交通荷载等级和中变异水平等级，查规范，初拟普通混凝土面层厚度为0.26m，水泥稳定砂砾基层0.20m，底基层选用级配砾石，厚0.18m，单向路幅宽度为3.5m（行车道）+0.75m（硬