路面结构设计计算书.docx

路面结构设计计算书.docx

《路面结构设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路面结构设计计算书.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

路面结构设计计算书

公路路面结构设计计算示例

一、刚性路面设计

交通组成表

车型

前轴重

后轴重

后轴数

后轴轮组数

后轴距（m）

交通量

小客车

1800

解放CA10B

19.40

60。

85

1

双

—

300

黄河JN150

49。

00

101.60

1

双

—

540

交通SH361

60。

00

2×110。

00

2

双

130。

0

120

太脱拉138

51。

40

2×80.00

2

双

132.0

150

吉尔130

25.75

59。

50

1

双

—

240

尼桑CK10G

39。

25

76.00

1

双

—

180

1）轴载分析

路面设计双轮组单轴载100KN

⑴以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。

①轴载换算:

式中:

-—100KN的单轴—双轮组标准轴载的作用次数;

—单轴-单轮、单轴—双轮组、双轴-双轮组或三轴—双轮组轴型i级轴载的总重KN；

—各类轴型i级轴载的作用次数；

—轴型和轴载级位数；

-轴-轮型系数，单轴-双轮组时,=1；单轴—单轮时，按式计算；双轴-双轮组时，按式；三轴—双轮组时,按式计算。

轴载换算结果如表所示

车型

解放CA10B

后轴

60.85

1

300

0。

106

黄河JN150

前轴

49.00

540

2.484

后轴

101。

6

1

540

696。

134

交通SH361

前轴

60.00

120

12.923

后轴

2110。

00

120

118。

031

太脱拉138

前轴

51。

40

150

1.453

后轴

280.00

150

0。

969

吉尔130

后轴

59.50

1

240

0。

059

尼桑CK10G

后轴

76.00

1

1800

2.230

834。

389

注：

轴载小于40KN的轴载作用不计.

②计算累计当量轴次

根据表设计规范,一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数是0.17～0.22取0.2,，则

其交通量在中，故属重型交通。

2）初拟路面结构横断面

由表3。

0.1，相应于安全等级二级的变异水平为低~中.根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4。

4。

6初拟普通混凝土面层厚度为24cm,基层采用水泥碎石，厚20cm；底基层采用石灰土，厚20cm。

普通混凝土板的平面尺寸为宽3。

75m，长5.0m.横缝为设传力杆的假缝。

3）确定基层顶面当量回弹模量

查表的土基回弹模量，水泥碎石，石灰土

设计弯拉强度:

，

结构层如下:

按式（B。

1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：

式中：

—-基层顶面的当量回弹模量，；

-—路床顶面的回弹模量，

——基层和底基层或垫层的当量回弹模量,

——基层和底基层或垫层的回弹模量，

—-基层和底基层或垫层的当量厚度,

——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度，

——基层和底基层或垫层的厚度，

——与有关的回归系数

普通混凝土面层的相对刚度半径按式（B.1。

3-2）计算为：

4）计算荷载疲劳应力

按式（B。

1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：

因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数.考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数

（v—与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，

）

根据公路等级，由表B。

1.2考虑偏载和动载等因素,对路面疲劳损失影响的综合系数

按式（B.1。

2），荷载疲劳应力计算为

5）温度疲劳应力

由表3.0。

8，Ⅳ区最大温度梯度取92（℃／m）。

板长5m，，

由图B.2.2可查普通混凝土板厚.按式（B。

2.2）,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：

温度疲劳应力系数，按式（B。

2。

3）计算为

再由式（B。

2.1）计算温度疲劳应力为

查表3.0。

1，一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平为低级，目标可靠度为90%。

再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数

按式（3。

0。

3）

∴所选普通混凝土面层厚度（0。

24cm）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。

二、柔性路面设计

交通组成表

车型

前轴重

后轴重

后轴数

后轴轮组数

后轴距（m）

交通量

小客车

1800

解放CA10B

19.40

60。

85

1

双

—

300

黄河JN150

49。

00

101。

60

1

双

—

540

交通SH361

60.00

2110。

00

2

双

130.0

120

太脱拉138

51。

40

280。

00

2

双

132。

0

150

吉尔130

25.75

59.50

1

双

-

240

尼桑CK10G

39。

25

76。

00

1

双

—

180

1）轴载分析

路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载

⑴以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。

a）.轴载换算

轴载换算采用如下的计算公式：

式中：

N—标准轴载当量轴次，次/日

—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日

P-标准轴载，KN

-被换算车辆的各级轴载,KN

K-被换算车辆的类型数

—轴载系数,，m是轴数.当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时,应考虑轴数系数。

：

轮组系数,单轮组为6。

4，双轮组为1,四轮组为0.38。

轴载换算结果如表所示

车型

解放CA10B

后轴

60。

85

1

1

300

34。

566

黄河JN150

前轴

49。

00

1

6。

4

540

155.212

后轴

101。

60

1

1

540

578.604

交通SH361

前轴

60。

00

1

6.4

120

83.238

后轴

110.00

2。

2

1

120

399.634

太脱拉138

前轴

51.40

1

6。

4

150

53。

084

后轴

80。

00

2.2

1

150

125.013

吉尔130

前轴

25。

75

1

6.4

240

4.200

后轴

59。

50

1

1

240

25.082

尼桑CK10G

前轴

39。

25

1

6。

4

180

19。

709

后轴

76.00

1

1

180

54。

552

1532。

894

注：

轴载小于25KN的轴载作用不计。

b）。

累计当量轴数计算

根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数是0。

4~0。

5取0.45，=8%，累计当量轴次：

验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次

a）.轴载换算

验算半刚性基底层底拉应力公式为

式中：

为轴数系数，

为轮组系数，单轮组为1.85,双轮组为1，四轮组为0。

09。

计算结果如表所示：

车型

解放CA10B

后轴

60。

85

1

1

300

5.640

黄河JN150

后轴

101.60

1

1

540

613。

117

交通SH361

前轴

60。

00

1

1.85

120

3。

729

后轴

2×110.00

3

1

120

771.692

太脱拉138

前轴

51。

40

1

1。

85

150

1。

360

后轴

2×80。

00

3

1

150

75。

498

吉尔130

后轴

59.50

1

1

240

3.770

尼桑CK10G

后轴

76.00

1

1

180

20。

035

1494。

839

注：

轴载小于50KN的轴载作用不计。

2）结构组合与材料选取

由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右,根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm）、基层采用水泥碎石（厚度待定）、底基层采用石灰土碎石（30cm）.

规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚4cm），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚6cm）。

3）各层材料的抗压模量与劈裂强度

查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20℃）与劈裂强度

材料名称

H（cm）

20℃抗压模量

劈裂强度

细粒式沥青混凝土

4

1400

1。

4

中粒式沥青混凝土

5

1200

1.0

粗粒式沥青混凝土

6

1000

0。

8

水泥碎石

?

1500

0。

5

石灰土碎石

30

900

0。

35

土基

—

35

—

4）土基回弹模量的确定

该路段处于Ⅳ1区，为粘质土，稠度为1.05,查相关表的土基回弹模量为35。

0MPa。

5）设计指标的确定

对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构层层底拉应力的验算。

a）设计弯沉值（一级公路）

该公路为一级公路,路面等级系数，面层是沥青混凝土路面取1。

0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数。

设计弯沉值为：

b）各层材料的容许层底拉应力

细粒式密级配沥青混凝土

②中粒式密级配沥青混凝土

③粗粒式密级配沥青混凝土

④水泥碎石

⑤石灰土碎石

6）设计资料总结

设计弯沉值为25。

77（0。

01mm）相关资料汇总如下表:

设计资料汇总表

材料名称

H（cm）

20℃抗压模量

容许拉应力（）

细粒式沥青混凝土

4

1400

0.4878

中粒式沥青混凝土

5

1200

0。

3484

粗粒式沥青混凝土

6

1000

0.2532

水泥碎石

30

1500

0。

2525

石灰土碎石

30

900

0。

1378

土基

-

35

-

7）确定水泥随石层厚度（换算成三层体系）

∴查表得

∴查表得

∴

∴查表得：

∴

根据

∴取

8）弯拉应力的验算

A点细粒式密级配沥青混凝土底

查图14-18得为压应力,不需验算。

B点中粒式密级配沥青混凝土底

查图14-18得为压应力，不需验算。

C点粗粒式密级配沥青混凝土底

查图14—18得为压应力，不需验算

D点水泥碎石层底

∴查图14-18得

∴查图得

∴查图得

E点底层弯拉应力

∴查图14-19得：

9）确定剪应力和抗剪强