路面结构设计计算书Word格式.doc
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交通SH361
60.00
2×
110.00
2
130.0
120
太脱拉138
51.40
80.00
132.0
150
吉尔130
25.75
59.50
240
尼桑CK10G
39.25
76.00
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
后轴
0.106
前轴
2.484
101.6
696.134
12.923
2110.00
118.031
1.453
280.00
0.969
0.059
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
—
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
34.566
6.4
155.212
578.604
83.238
2.2
399.634
53.084
125.013
4.200
25.082
19.709
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
验算半刚性基底层底拉应力公式为
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：
5.640
613.117
1.85
3.729
3
771.692
1.360
75.498
3.770
20.035
1494.839
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
①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
容许拉应力（）
0.4878
0.3484
0.2532
0.2525
0.1378
7）确定水泥随石层厚度（换算成三层体系）
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