路基路面作业.doc

作业 1：某一级公路共有四个车道，路面运营第一年双向交通组成如下表所示，设计年限内交通量平均增长率为7%。
（1）以弯沉值及沥青层层底拉应力为设计指标时，计算轴载的当量换算值。
（2）以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，计算轴载的当量换算值。
（3）计算该公路路面的设计弯沉值。
车型
前轴重/kN
后轴重/kN
后轴数
后轴轮组数
后轴距
交通量（次/日）
三菱T653B
29.3
48.0
1
双轮组
-----
300
黄河JN163
58.6
114.0
1
双轮组
-----
400
江淮HF150
45.1
101.5
1
双轮组
-----
400
解放SP9200
31.3
78.0
3
双轮组
>3 m
300
湘江HQP40
23.1
73.2
2
双轮组
>3 m
400
东风EQ155
26.5
56.7
2
双轮组
<3 m
400

车型

（kN）

（次/日）

（次/日）
三菱T653B
后轴
48.0
1
1
300
12.32
黄河JN163
前轴
58.6
1
1
400
39.12
后轴
114.0
1
1
400
707.29
江淮HF150
前轴
45.1
1
1
400
12.52
后轴
101.5
1
1
400
426.76
解放SP9200
后轴
78.0
3
1
300
305.40
湘江HQP40
后轴
73.2
2
1
400
205.93
东风EQ155
后轴
56.7
2.2
1
400
74.57
总计 N（轴载当量换算值）
1783.91
解：（1）以弯沉值及沥青层层底拉应力为设计指标时，轴载的当量换算值：
根据公式14—1，，计算结果如下表所示：
注：轴载小于40kN忽略不计。

（2）以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，轴载的当量换算值：
根据公式14-3 ，计算结果如下表所示：

车型

（kN）

（次/日）

（次/日）
三菱T653B
后轴
48.0
1
1
300
0.85
黄河JN163
前轴
58.6
1
1
400
5.56
后轴
114.0
1
1
400
1141.03
江淮HF150
前轴
45.1
1
1
400
0.68
后轴
101.5
1
1
400
450.60
解放SP9200
后轴
78.0
3
1
300
123.31
湘江HQP40
后轴
73.2
2
1
400
65.94
东风EQ155
后轴
56.7
3
1
400
12.82
总计 N（轴载当量换算值）
1800.79

注：轴载小于40kN忽略不计。

（3） 公路路面的设计弯沉值：
①　 设计年限内累计当量标准轴载数: 一级公路的设计年限为15年，双向四车道的车道系数为0.40～0.50，取0.45。则：
② 根据设计年限内当量标准轴载数 可知，该公路属于中等交通等级，现拟定采用沥青混凝土面层，半刚性基层，则根据公式14--21可知：
路面设计弯沉值 为：

作业 2：已经浙江某地一级公路拟建水泥混凝土路面。由交通调查和预测得知，设计车道在使用初期的标准轴载作用次数为3000次/天。交通量增长率为6%。路基的回弹模量为20MPa。试确定水泥混凝土面板所需的平面尺寸和厚度。

解：（1）交通分析
设计基准内混凝土标准轴载累计当量作用次数 ：
属重交通等级
（2）初拟路面结构
由表16-20可知，安全等级为二级的道路对应的变异水平等级为低-中级。现取变异水平为中级，查表16-17，初拟定普通混泥土路面结构如下：
面层：水泥混凝土：厚0.26m
基层：水泥稳定碎石（水泥用量5%）：厚0.18m
垫层：低剂量无机结合料稳定土：厚0.15m
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
查表16-23、表16-25、表16-27得各路面材料参数，如下表所示：

结构层

材料
抗压回弹
模 量

（MPa)
弯拉弹性
模 量

（GPa)
弯拉强度
标 准

（MPa)

面层

水泥混凝土
------
31
5.0

基层

水泥稳定
碎 石
1300
------
------

垫层
低剂量无机结 合料稳定土
600
------
-------

路基

粘质土
20
------
-------

①　 计算基层顶面当量回弹模量：

②　 混凝土板的相对刚度半径r:

（4）荷载疲劳应力
标准轴载BZZ-100在临界荷处产生的荷载应力:

纵缝为平缝设拉杆，应力折减系数Kr=0.87。
疲劳应力系数：
考虑偏荷和动载的综合影响系数：
荷载疲劳应力：

（5）温度疲劳应力
查图16-14得：

区最大温度梯度为：Tg=92℃/m。
纵缝边缘中点在最大温度梯度时的温度应力:

温度疲劳作用系数:

临界荷位处温度疲劳应力:

一级公路的安全等级为二级，变异水平等级为中级，目标可靠度为90%，查表16-22，得可靠度系数 。
荷载应力和温度应力的综合疲劳作用：

因此，所选路面结构合理。

6