1、.路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算表 7.1 交通量組成表車 型總重載重前軸重后軸重后軸數(shù)后輪前輪軸 距交通量(KN)(KN)(KN)(KN)輪組數(shù)輪組數(shù)(cm)黃河 JN150150.682.649101.6l雙單760解放 CA10B80.254019.4060.851雙單1710東風(fēng) EQ14092.9050.0023.7069.201雙單760太脫拉 138211.4120.0051.402× 802雙單132190標(biāo)準(zhǔn)軸載010013807.1 軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙軸組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載a. 以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。（ 1）軸載換算4.35軸載

2、換算采用如下的計(jì)算公式：Pi（7.1 ）N C1C2Ni P式中： N標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，次 / 日ni 被換算車輛的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次/ 日P 標(biāo)準(zhǔn)軸載， KNpi 被換算車輛的各級(jí)軸載，KNK 被換算車輛的類型數(shù)c1 軸載系數(shù)，c1 1 1.2(m 1) ， m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于 3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于 3m時(shí)，應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)。c2 ：輪組系數(shù)，單輪組為6.4, 雙輪組為 1，四輪組為 0.38 。軸載換算結(jié)果如表所示：表 7.2軸載換算結(jié)果表車型pic1c2nic1c2 ni ( pi ) 4. 35P.黃河 JN150前軸4916.4760218.447后軸1

3、01.611760814.331解放 CA10B后軸60.85111710197.029東風(fēng) EQ140后軸69.21176012.930太脫拉 138前軸51.416.419067.239后軸802.21190158.350標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.000c1c2 ni ( pi ) 4. 351848.327P注：軸載小于 25KN的軸載作用不計(jì)。（2）累計(jì)當(dāng)量軸數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限為 15 年，四車道的車道系數(shù)取 0.40 ， =4.2 % ，累計(jì)當(dāng)量軸次：(1 ) t1 365 N1N e（1150.042）1 365 1848.327 0.405484490 .

4、次 (7.2)0.042驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次b. 軸載換算驗(yàn)算半剛性基底層底拉應(yīng)力公式為k8N 'c1 ' c2' ni ( pi )(7.3)i 1P式中： c1'為軸數(shù)系數(shù)， c1'12(m1)c2'為輪組系數(shù)，單輪組為1.85 ，雙輪組為 1，四輪組為 0.09 。計(jì)算結(jié)果如下表所示：表 7.3車型pic1'c2'nic1' c2 ' ni ( pi )8P黃河后軸101.611760862.906JN150解放后軸60.8511171032.143CA10B.東風(fēng)69.2117600.42

5、4后軸EQ140太脫拉51.411.851901.712前軸138后軸802.2119070.129標(biāo)準(zhǔn)軸載380380.000c1'c2' ni ( pi ) 81347.313P注：軸載小于 50KN的軸載作用不計(jì)。(1 )t1 365N 1'N e(10.042%) 1513651347.3130.403397845次0.042%7.2 結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為700 萬(wàn)次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（15cm）、基層采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定） 、底基層采用石灰土（ 30cm）。規(guī)范規(guī)定高速

6、公路一級(jí)公路的面層由二至三層組成，查規(guī)范，采用三層瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚4cm），中間層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚5cm），下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚6cm）。7.3 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量（20）與劈裂強(qiáng)度表 7.4路面材料技術(shù)指標(biāo)20抗壓模量材料名稱（MPa）15彎拉模量15彎拉強(qiáng)度（Mpa）（ Mpa）Ep細(xì)粒瀝青混凝土140020001.4中粒瀝青混凝土120016001.0粗粒瀝青混凝土90012000.8細(xì)粒式瀝青150018001.4瑪蹄脂碎石中粒式瀝青130017001瑪蹄脂碎石.粗粒式瀝青10001

7、3000.8瑪蹄脂碎石水泥穩(wěn)定碎石160016000.5石灰粉煤灰碎石150015000.6二灰土6006000.3石灰土5505500.25表 7.5瀝青混合料的壓實(shí)最小厚度和適宜厚度最大粒徑公稱最大符號(hào)壓實(shí)最小適宜厚度瀝青混合料類型(mm)粒(mm)厚(mm)(mm)密集配瀝細(xì)粒式13.29.5AC-102025-40中粒式1916AC-163540 -60青混合料粗粒式31.526.5AC-257070 - 120瀝青瑪蹄細(xì)粒式13.29.5SMA-102525-50脂碎石混中粒式1916SMA-164040-70合料粗粒式31.526.5SMA-258080 - 1207.4 土基回彈

8、模量的確定該路段處于 4 區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.05 ，查相關(guān)表的土基回彈模量為51.5MPa。7.5 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定對(duì)于一級(jí)公路， 規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)， 并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。a. 設(shè)計(jì)彎沉值（一級(jí)公路）:該公路為一級(jí)公路，路面等級(jí)系數(shù) Ac=1.0，面層是瀝青混凝土路面 As 取 1.0 ，半剛性基層，底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù) Ab=1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：L d 960N e0.2 Ac As Ab960 5484490 0.21.0 1.0 1.0 26.5(0.01mm) (7.4)b. 各層材料的容許層底拉應(yīng)力spRK s(7.5)（1）細(xì)粒式

9、密級(jí)配瀝青混凝土.0.09 Aa N e0.22K SAc(7.6)0.091.05484490 0.222.7341.0SP1.4(7.7)R0.5MPaK S2.734（2）中粒式密級(jí)配瀝青混凝土0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.05484490 0.222.7341.0SP10.36 MPaRK S2.734（3）粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.154844900.221.03.01SP0.80.26MPaRK S3.01（4）細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.054844900.221.0

10、2.734SP1.4R0.5MPaK S2.734（5）中粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc.0.091.054844900.221.02.734SP10.36 MPaRK S2.734（6）粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石0.09 Aa N e0.22K SAc0.091.154844900.221.03.01SP0.80.26MPaRK S3.01（7）水泥碎石K S0.35N e0.110.35 5484490 0.111.93 (7.8)AcSPRR0.50.27MPa1.93（9）石灰粉煤灰碎石K S0.45Ne0.110.112.48 (7.9)Ac0.45 54844

11、90SPRR0.60.32 MPa2.48（10）石灰土K S0.45Ne0.110.112.48Ac0.45 5484490SPRR0.252.480.1MPa（11）二灰土K S0.45Ne0.110.112.48Ac0.45 5484490SPRR0.30.12 MPa2.48.7.6 設(shè)計(jì)資料總結(jié)相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚汗返燃?jí)一級(jí)公路公路等級(jí)系數(shù)1面層類型系數(shù)1基層類型系數(shù)1路面設(shè)計(jì)彎沉值: 26.5 (0.01mm)表7.6 方案A材料名稱劈裂強(qiáng)度容許拉應(yīng)力H（CM）（ MPA）(MPA)細(xì)粒式瀝青混凝土41.40.51中粒式瀝青混凝土51.00.36粗粒式瀝青混凝土60.80.26石

12、灰粉煤灰碎石？0.60.32石灰土300.250.1土基按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度:LD= 26.5 (0.01mm)H( 4 )= 15 cmLS= 29.4 (0.01mm)H( 4 )= 20 cmLS= 25.9 (0.01mm)H( 4 )= 19.1 cm(僅考慮彎沉 )按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度:H( 4 )= 19.1 cm(第 1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H( 4 )= 19.1 cm(第 4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H( 4 )= 19.1

13、 cm(第 5層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )路面設(shè)計(jì)層厚度 :H( 4 )= 19.1 cm(僅考慮彎沉 )H( 4 )= 19.1 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力 )驗(yàn)算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度60 cm驗(yàn)算結(jié)果表明 , 路面總厚度滿足防凍要求.通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改 , 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下 :.-細(xì)粒式瀝青混凝土4 cm-中粒式瀝青混凝土5 cm-粗粒式瀝青混凝土6 cm-20 cm石灰粉煤灰碎石-石灰土30 cm-土基表 7.7竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算材料名稱20抗壓模15彎拉模量15彎拉強(qiáng)度計(jì)算信息量（ MPa）（ Mpa）（ Mpa）細(xì)

14、粒瀝青混凝土140020001.4計(jì)算應(yīng)力中粒瀝青混凝土120016001.0計(jì)算應(yīng)力粗粒瀝青混凝土90012000.8計(jì)算應(yīng)力石灰粉煤灰碎石150015000.6計(jì)算應(yīng)力石灰土5505500.25計(jì)算應(yīng)力土基36計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值:第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 25.9 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 28.7 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 32.5 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 37.2 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 89.6 (0.0

15、1mm)土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值LS= 322.9 (0.01mm)LS= 258.8 (0.01mm)計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力:第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.224 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.069 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.042 (MPa)第 4層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.123 (MPa)第 5層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.076 (MPa)方案 B：.表 7.8材料名稱H（ CM）劈裂強(qiáng)度容許拉應(yīng)力(MPA)（MPA）細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石31.40.51中粒式瀝青瑪蹄脂碎石41.00.36

16、粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石60.80.26水泥穩(wěn)定碎石？0.50.27二灰土300.30.12土基按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 :LD= 26.5 (0.01mm)H(4)=15 cmLS= 29.4 (0.01mm)H(4)=20 cmLS= 25.8 (0.01mm)H(4)=19 cm(僅考慮彎沉 )按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 :H(4)=19 cm(第 1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H(4)=19 cm(第 2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H(4)=19 cm(第 3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H(4)=19 cm(第 4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求 )H(4)=19 cm(第 5層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿

17、足要求 )路面設(shè)計(jì)層厚度 :H(4)=19 cm(僅考慮彎沉 )H(4)=19 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力 )驗(yàn)算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 60 cm驗(yàn)算結(jié)果表明 , 路面總厚度滿足防凍要求 .通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改,最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下 :-細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石3 cm-中粒式瀝青瑪蹄脂碎石4 cm-6 cm粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石-水泥穩(wěn)定碎石20 cm-30 cm石灰粉煤灰土-土基.竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值:表 7.9材料名稱20抗壓模15彎拉模量15彎拉強(qiáng)度計(jì)算信息量（ MPa）（ Mpa）（ Mpa）細(xì)粒式瀝青150018001.4計(jì)算應(yīng)力瑪蹄脂碎石中粒式瀝青130017001計(jì)算應(yīng)力瑪蹄脂碎石粗粒式瀝青100013000.8計(jì)算應(yīng)力瑪蹄脂碎石水泥穩(wěn)定碎石160016000.5計(jì)算應(yīng)力二灰土6006000.3第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 25.8 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 27.9 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 31 (0.01mm)第 4 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 35.5 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 85.7 (0.01m