【某沥青混凝土高速公路路面结构设计计算5500字】

某沥青混凝土高速公路路面结构设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u21775某沥青混凝土高速公路路面结构设计计算 147441.1路面结构及组成 1326101.1.1面层 1161161.1.2基层 1194651.1.3底基层 2263301.2路面类型的确定 281671.3交通量数据 210547交通量表1.1 2156581.4标准轴载及轴载当量换算 2189791.5沥青路面结构设计 8325901.5.1路面结构 810511.5.2环境参数确定 8108041.5.3疲劳开裂验算 10321031.5.4沥青混合料层永久变形量验算 13159951.5.5路基顶面竖向压应变验算 161.1路面结构及组成1.1.1面层面层是在路面结构层次的最上面，直接承受荷载作用，同时直接受到水和温度状况等相关因素的变化，是最直接的体现路面使用功能的一个层面。常见的路面结构面层材料主要有沥青混合料和水泥混凝土，巢湖高速公路设计的设计指标为高速公路，属于高等级路面，因此采用沥青混合料作为面层。沥青面层往往由好几层构成，最上面表面层被称为磨耗层，用来吸收磨耗和松散影响的，有沥青玛蹄脂碎石混合料和沥青混凝土两种选择；第二层和第三层两个面层是主面层，是保证强度的，可以选择沥青混凝土。1.1.2基层基层是面层和路基中间的一层。基层主要承担来自面层的车轮垂直力，通过基层送达到路基土中，基层还承受面层向下的渗水和地下水向上的侵蚀。所以需要选择强度高，刚度大，有足够水稳性的材料。常见的基层材料主要分为：刚性材料（素混凝土、碾压混凝土等）、半刚性材料（无机结合料稳定土或粒料）和柔性材料（沥青稳定粒料、级配碎砾石稳定土等）。1.1.3底基层基层的下面是底基层，是帮助解决承重作用的一个层次，三层一起承受车轮荷载作用。1.2路面类型的确定我国的高速公路路面结构设计通常以沥青路面和水泥路面为主流，二者各有所长，对于路面结构设计，考虑到设计道路为高速公路，沥青混凝土路面具有施工速度比较快、而且能够尽早完工交付使用、后期养护十分方便、驾驶开车舒适性较强等特点，我决定采用沥青混凝土路面。1.2.1路面材料1、面层材料：沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石混合料；2、基层材料/底基层材料：达到要求的级配碎石、水泥稳定碎石、水泥稳定土、沥青碎石、水泥混凝土材料1.3交通量数据交通量表1.1桑塔纳2000AL6600DD680解放CA50东风EQ140黄河JN150黄河JN162解放CA390太托拉138交通SH3613800辆/日480辆/日490辆/日720辆/日680辆/日530辆/日670辆/日540辆/日360辆/日210辆/日预测交通量年平均增长率：5％；初定设计年限：15年1.4标准轴载及轴载当量换算BZZ－100的各项参数见表表1.2标准轴载名称标准轴载P（kN）两轮中心距（cm）轮胎接地压力（MPa）单轮当量圆直径（cm）BZZ－1001001.5d0.7021.301.4.1当量轴载换算交通组成表1.3型号后轴数轮组数交通量（辆/日）车型小客车38001中客车AL66001双4802大客车DD6801双4902轻型货车CA501双7203中型货车东风（EQ140）1双6803中型货车解放（JN150）1双5303中型货车黄河（JN162）1双6703重型货车解放（CA390）1双5403重型货车太托拉（138）2双3607交通（SH361）2双21072.打算新建15年期限的沥青路面NAADTT—2轴6轮及以上车辆的双向年平均日交通量DDF—方向系数，LDF—车道系数VCDFm—EALFm—3.本项目打算建设15年期限的双向四车道的高速公路，根据实际的工程情况和巢湖当地的经验值情况拟定沥青车道系数LDM=0.75，依据实际交通量可在0.5到0.6之前选取，拟定我们的方向系数DDF=0.5，交通年平均增长率5%。AADTT=480+490+720+680+530+670+540+360+210=4680QQ1Q1设计年限内设计车道累计交通量Q按下式确定：Q=4.在本项目建设中设计年限内交通量年平均增长率t=15年，设计使用年限或设计基准期γ=5%。Q=365*1755*（1+5%）1513822688.37在8×106和19×106之间，所以本项目属于重交通。车型技术参数（%）表1.4编号1235车型分类一类车二类车三类车七类车车型分类小型客车中型车大型车拖挂车折算系数1.0比重（%）44.811.431.16.7数量（辆/d）38009703140570折算数量（辆/d）3800145578502280公路TTC分类标准表1.5TTC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--本设计中半挂车所占比重为6.7%，整体式货车所占比重为11.4%+31.1%=48.8%，所以为TTC4。2类~11类车辆非满载车和满载车比例表1.6车型非满载车比例满载车比例2类0.800.103类0.850.054类0.600.305类0.700.206类0.500.407类0.650.258类0.400.509类0.550.3510类0.500.4011类0.600.30本次设计中选取的车辆非满载和满载车比例汇总表1.7车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类非满载0.850.900.650.750.550.700.450.600.550.65满载车50.250.450.300.550.400.450.352类~11类车辆当量设计轴载换算系数表1.7车型沥青混合料层底拉应变,沥青混合料层永久变形量无机结合料稳定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3类34类5类72.90.712.46类1.31.910.21505.71.611.17类1.46.01.8553.01.911.78类1.46.716.4713.51.812.59类204.32.812.510类2.41.031.8426.83.713.311类1.512.12.5985.41.620.8沥青混合料层底拉应变,沥青混合料层永久变形量：2类车EALF3类车EALF4类车EALF5类车EALF6类车EALF7类车EALF8类车EALF9类车EALF10类车EALF11类车EALFm=2=(28.8%×1.1+43.9%×0.77+5.5%×1.925+0%×2.025+9.4%×4.27+2%×2.78+4.6%×4.315+3.4%×2.94+2.3%×4.47+0.1%×5.21)=1.62NNe===22392755.16无机结合料稳定层底拉应力：2类车EALF3类车EALF4类车EALF5类车EALF6类车EALF7类车EALF8类车EALF9类车EALF10类车EALF11类车EALFm=2=28.8%×5.75+43.9%×32.59+5.5%×48.355+0%×18.675+9.4%×683.175+2%×171.36+4.6%×399.805+3.4%×82.14+2.3%×212.85+0.1%×346.515=112.7NNe===1557816979路基顶面竖向压应变：2类车EALF3类车EALF4类车EALF5类车EALF6类车EALF7类车EALF8类车EALF9类车EALF10类车EALF11类车EALFm=2=28.8%×0.945+43.9%×0.92+5.5%×3.665+0%×3.625+9.4%×8.575+2%×4.84+4.6%×7.685+3.4%×6.68+2.3%×8.02+0.1%×8.32=2.63NNe===36353670.43汇总表1.8沥青混合料层底拉应变,沥青混合料层永久变形量无机结合料稳定层底拉应力路基顶面竖向压应变N12843.1197788.54615.65Ne22392755.16155781697936353670.431.5沥青路面结构设计按《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2017拟定合适的路面组合类型并选取相应的材料级配类型根据结构层类型选取相应的厚度。无机结合料稳定类材料的结构力学参数选取按《公路沥青路面设计规范》(JTGD50—2017)中取弹性模量及弯拉强度,同时在进行结构验算时，弹性模量要乘以结构层模量把系数调整到0.5。沥青混合料层的弹性模量中面层采用20ºC、10Hz的情况下的动态压缩模量,沥青类基层采用20ºC、5Hz条件下的动态压缩模量。各结构层的泊松比按规范确定。1.5.1路面结构路面结构层表1.9所选材料类型初拟厚度（mm）结构参数泊松比面层AC-13C60110000.25AC-20C60110000.25AC-20C80110000.25基层水泥稳定碎石170140000.25水泥稳定碎石180140000.25底基层水泥稳定碎石200140000.25路基中液限粘性土环境参数确定KKi=2i=3kA沥青混合料层疲劳开裂：AABB无机结合料稳定层疲劳开裂：AABB路基顶面竖向压应变：AABBλλEiλλha1E==11000hE==11000hE==14000hE==14000λλ由此计算出：KKK根据规范G.1.2，该项目所在区域为合肥市巢湖地区，本次设计沥青混合料层底拉应变,以及无机结合料的稳定层底拉应力取值设定为1.37;本次设计路基顶面竖向压应变为1.22;本次设计基准等效温度为22.6℃。1.5.3疲劳开裂验算沥青混合料层疲劳开裂验算：NNfβ——目标可靠指标，β=1.65；kT1——温度调整系数，由上面计算得εa——沥青混合料层层底拉应变（10εεah1E1εBisar3.0图1.1E0——路基顶面回弹模量，查阅规范知交通荷载等级为重时，路基回弹模量不得小于50MPa，这里取E0=εaP——标准轴载的轮胎接地压强（MPa），此时可取p=0.7MPa；δ——当量圆半径，可取δ=106.5mm；ka——季节性冻土地区调整系数，巢湖地区取kkbk==0.504Ea——沥青混合料20℃时的动态压缩模量（MPa）取EVFA——沥青混合料的沥青饱和度（%）此时取VFA=65；haN=6.32×=3.75×1011已知3.75×1011大于沥青混合料层底拉应变,沥青混合料层永久变形量Ne=22392755.16所以满足验算条件。2.无机结合料稳定层的疲劳开裂时间当依据路面结构分析来求出各无机结合料稳定层层底拉应力,依照沥青规范中式B.2.1-1计算:NK=14∗=−1.26chaβ—目标可靠系数σt−σσσBisar3.0图1.2现场综合修正系数C1=14；C2=-0.0076；C3=-1.47。疲劳试验回归参数按照规范中表B.2.1-1确定a=13.24，b=12.52。其余参数已知，最后将前面一系列算出来的参数一齐代入算式可以算得初拟结构方案的Nf2N=1∗1.184∗=1.1∗其中Rs在之前算出的无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为Ne=1557816979次，显然初拟结构方案的Nf2均大于N1.5.4沥青混合料层永久变形量验算根据标准要求下的车辙试验,得出各层沥青混合料的车辙试验永久变形量,依据沥青规范中B.3.2式计算各分层的永久变形量和沥青混合料层全体的永久变形量。RRKd=−1.35∗=−3.45d=8.78∗=0.635例：K=（−3.45+0.635∗15）∗=4.036同理可得汇总表1.10KKKKKKK4.0366.8841.2396.0794.6153.3071.536ppp据bisar3.0得pBisar3.0图1.3根据前面的方案可知沥青混合料层的组成是一样的，厚度ha=200mm，将d1和d2代入可得各个分层的KRi。Tpef则是根据《JTGD50-2017公路沥青路面设计规范》附录G可知：TpefTpef=22.6℃+0.016×200=25.8DS=9365将代入式3-11可反算得每一分层沥青混合料在以60℃为试验温度、0.7Mpa为压强、加载次数设定为2520次时,车辙试验的永久深度R0永久深度R0表1.11分层分层厚度zR0120152.5220302.5320502.5420704.0520904.06201104.07801504.0R==0.0047汇总表1.12分层KpR0R14.0361.052.50.004726.8840.73142.50.004231.2390.46512.50.001946.0790.27384.00.001054.6150.15064.00.0002663.3070.077624.00.003671.5360.0344.00.00003R=0.0047+0.0042+0.0019+0.0010+0.00026+0.0036+0.00003=0.01569mm和沥青规范容许永久变形量15mm进行对比，可知初拟方案的0.01569mm远远小于15mm，故拟定的路面结构满足要求。1.5.5路基顶面竖向压应变验算εεz——路基顶面允许压应变（10−6），β——目标可靠指标β=1.65；kT3——温度调整系数，Neε=1.25×=223.79路基顶面竖向压应变按下式计算：εε其中εz——路基顶面竖向压应变（10h1E1E0——路基顶面回弹模量，重交通路基回弹模量不得小于50MPa，这里取Ep——标准轴载的轮胎接地压强