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1、沥青路面结构设计与计算书 1 工程介绍 本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000～K3+500, 全线设计时速为60km/h二级公路, 路面采取60km/h二级公路标准。路基宽度为10m, 行车道宽度为2×3. 5m, 路肩宽度为2×0.75m硬路肩、 2×0.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面, 设计年限为。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示; 依据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为: 路面面层采取4cm厚 细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土, 基层采取20cm厚水泥稳定碎石, 底基层采取石灰粉煤灰土。 2 土基回弹模量
2、确定 本设计路段自然区划位于Ⅱ3区, 当地土质为粘质土, 由《公路沥青路面设计规范（JTG D50-）》表F.2查得, 土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa. 3 设计资料 （1）交通量年增加率: 5% 设计年限: （2）初始年交通量以下表: 车型 前轴重（kN） 后轴重（kN） 后轴数 后轴轮组数 后轴距（m） 日交通量（辆/d） 解放 CA10B 19.4 60.85 1 双 578 黄河 JN150 49 101.6 1 双 210 尼桑CK20L 49.85 100 1 双
3、 330 交通 SH141 25.55 55.1 1 双 126 太脱拉 138 51.4 80 2 双 1.32 41 东风EQ140 23.7 69.2 1 双 20 南阳351 48.7 97.3 1 双 25 。 4 设计任务 4.1 沥青路面结构组合设计 4.2 沥青路面结构层厚度计算, 并进行结构层层底拉应力验算 4.3 绘制沥青路面结构图 5 沥青路面结构组合设计 5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。标准轴载计算参数如表10－1所表示。
4、 标准轴载 BZZ－100 标准轴载 BZZ－100 标准轴载P(KN) 100 单轮传压面当量圆半径δ（cm） 10.65 轮胎接地压强P(Mpa） 0.7 两轮中心距（cm） 3.0δ 5.1.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中累计当量轴次 5.1.1.1 轴载换算 轴载换算采取以下计算公式: , , 计算结果以下表所表示。 轴载换算结果表（弯沉） 车型 (KN) 解放 CA10B 前轴 19.4 1 6.4 578 后轴 60.85 1 1
5、578 黄河 JN150 前轴 49 1 6.4 210 60.360 后轴 101.6 1 1 210 225.013 尼桑CK20L 前轴 49.85 1 6.4 330 102.220 后轴 100 1 1 330 330.000 交通 SH141 前轴 25.55 1 6.4 126 2.132 后轴 55.1 1 1 126 9.427 太脱拉 138 前轴 51.4 1 6.4 41 14.510 后轴 80 2.2 1 41 34.170 东风EQ140
6、 前轴 23.7 1 6.4 20 后轴 69.2 1 1 20 4.032 南阳351 前轴 48.7 1 6.4 25 6.996 后轴 97.3 1 1 25 22.194 811.054 注: 轴载小于25KN轴载作用不计 5.1.1.2 累计当量轴次 依据设计规范, 二级公路沥青路面设计年限取, 车道系数η=0.7, =5.0% 累计当量轴次: 次 5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力累计当量轴次 5.1.2.1 轴载验算 验算半刚性基层层底拉应力轴
7、载换算公式为: 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力） 车型 (KN) （次/日） 解放 CA10B 前轴 19.4 1 18.5 578 后轴 60.85 1 1 578 10.865 黄河 JN150 前轴 49 1 18.5 210 后轴 101.6 1 1 210 238.434 尼桑CK20L 前轴 49.85 1 18.5 330 后轴 100 1 1 330 330.
8、000 交通 SH141 前轴 25.55 1 18.5 126 后轴 55.1 1 1 126 1.070 太脱拉 138 前轴 51.4 1 18.5 41 3.695 后轴 80 3 1 41 20.636 东风EQ140 前轴 23.7 1 18.5 20 后轴 69.2 1 1 20 1.052 南阳351 前轴 48.7 1 18.5 25 后轴 97.3 1 1 25 20.084 625.836 注: 轴载小于50KN轴载作用不计
9、 5.1.2.2 累计当量轴次 参数取值同上, 设计年限为, 车道系数取0.7, 则累计当量轴次为: 5.2 路面结构层设计与材料选择 由上面计算得到设计年限内一个行车道上累计当量轴次。依据《路基路面工程》在干燥和中湿路段, 路面确定采取以下结构: 面 层: 细粒式沥青混凝土（厚度4cm）; 中粒式沥青混凝土（厚度6cm）; 基 层: 水泥稳定碎石（20cm）; 底基层: 石灰粉煤灰土（厚度待定）。 5.3 土基回弹模量确定 该路段处于Ⅱ3粘质土, 土基回弹模量: 干燥39 Mpa 、 中湿34.5Mpa。 5.4 设计指标确定
10、 对于二级公路, 规范要求以设计弯沉作为设计指标, 并进行结构层层底拉应力验算。 5.4.1 设计弯沉值 该公路为二级公路。公路等级系数取1.1, 面层类型系数取1.0, 半刚性基层、 底基层总厚度大于20cm, 基层类型系数取1.0。 设计弯沉值为: 5.4.2 各层材料许可层底拉应力 各层材料劈裂强度: 细粒式密集配沥青混凝土为1.4MPa, 粗粒式密集配沥青混凝土为1.0MPa, 水泥稳定碎石为0.5MPa, 石灰粉煤灰土为0.25MPa 对于细粒式密集配沥青混凝土层 MPa 对于中粒式密集配沥青混凝土层 MPa 对于水泥稳定碎石
11、 MPa 对于石灰粉煤灰土 MPa 5.5 设计资料汇总 设计弯沉值为30.45（0.01mm）, 相关设计资料汇总以下表: 路面设计结构参数（干燥） 材料名称 h (cm) 抗压模量 20℃ 抗压模量 15℃ 许可拉应力 （MPa） 劈裂强度 （MPa） 中粒式沥青混凝土 4 1400 0.449 1.4 粗粒式沥青混凝土 6 1200 1800 0.36
12、0 1 水泥稳定碎石 20 1500 1500 0.301 0.5 石灰粉煤灰土 ？ 750 750 0.117 0.25 土基 — 39 39 — — 路面设计结构参数（中湿） 材料名称 h (cm) 抗压模量 20℃ 抗压模量 15℃ 许可拉应力 （MPa） 劈裂强度 （MPa） 中粒式沥青混凝土 5 1400 0.449 1.4 粗粒式沥青混凝土 7 1200 1800 0.360 1 二灰碎石 20 1500 1500 0.301 0.5 石灰土 ？ 750 750 0
13、117 0.25 土基 — 34.5 34.5 — — 6 沥青路面结构层厚度计算 （干燥路段） 6.1 确定理论弯沉系数, 其中 又因 6.2 结构厚度计算, 以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。 r A E1=1400MPa A δ δ δ δ δ p 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰土 E2=1200MPa E3=1500MPa E4=750MPa E0=39MPa 路表弯沉值计算图式 ‘ 多层体系换算图式 （注: 此
14、时取20℃是材料模量值） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图, 因为所以。 因为 查诺漠图得 则 查诺漠图得 则 由弯沉等效换算得: , 则 取 7 层底拉应力验算 7.1对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算 7.1.1换算成当量三层体系（此时采取150C时各材料模量） ; 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算
15、
16、 . 7.2对中粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算 7.2.1换算
17、成当量三层体系（此时采取150C时各材料模量） 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算 7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算 7.3.1换算成当量三层体系（此时采取150C时各材料模） 7.3.2 求层底最大拉应力: 7.4.对于石灰粉煤灰土层 7.4.1三层体系如图所表示 7.4.2 求层底最大拉应力: 7.最小防冻厚度验算 依据《规范》干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。 8 沥青路面结构层厚度计算 （中湿路段）
18、 8.1 确定理论弯沉系数, 其中 又因 6.3 结构厚度计算, 以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。 r A E1=1400MPa A δ δ δ δ δ p 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰土 E2=1200MPa E3=1500MPa E4=750MPa E0=34.5MPa 路表弯沉值计算图式 ‘ 多层体系换算图式 （注: 此时取20℃是材料模量值） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图, 因为所以。 因为 查诺漠图得
19、 则 查诺漠图得 则 由弯沉等效换算得: , 则 取 7 层底拉应力验算 7.1对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算 7.1.1换算成当量三层体系（此时采取150C时各材料模量） ; 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算 . 7.2对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算 7.2.1换算成当量三层体系（此时采取150C时各材料模量） 查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得< 0,基地为压应力无需验算 7.3对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算
20、7.3.1换算成当量三层体系（此时采取150C时各材料模） 7.3.2 求层底最大拉应力: 7.4.对于石灰粉煤灰土层 三层体系如图所表示 E1＝1500MPa h＝? H＝22cm E2＝750MPa E0＝34.5MPa 查中层底面弯拉应力系数诺谟图得 则 符合要求 7.最小防冻厚度验算 该路段路面结构总厚度为H＝4+6+20+25＝55cm。公路位于自然区划II3区, 由《规范》查得路面最小防冻厚度为55～65cm, 所以该路段路面结构厚度满足最小防冻要求。
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