公路路面结构设计计算.docx
《公路路面结构设计计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路路面结构设计计算.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
公路路面结构设计计算
公路路面结构设计计算
、刚性路面设计
交通组成表
车型
总重
（kN）
前轴重
（kN）
后轴重
（kN）
后轴数
后轴轮
组数
原始交通量
（辆/日）
北京BJ130
40.75
13.55
27.2
1
2
398
跃进NJ131
58.4
20.2
38.2
1
2
621
解放CA340
78.7
22.1
56.6
1
2
822
东风LZ341
94
29.5
64.5
1
2
579
黄河JN360
270
50
110
2
2
46
宇通ZK6820G
85
30
55
1
2
983
红旗CA630
47.2
19.3
27.9
1
2
1251
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:
n
比八「iM
i=1
式中：
Ns——100KN的单轴一双轮组标准轴载的作用次数；
R—单轴一单轮、单轴一双轮组、双轴一双轮组或三轴一双轮组轴型i级轴载的总重KN；
Ni—各类轴型i级轴载的作用次数；
n—轴型和轴载级位数；
；i—轴一轮型系数，单轴一双轮组时，；i=1；单轴一单
-3-043
轮时，按式'=2.2210计算；双轴一双轮组时，按式
r5022r8022
；i=1.0710；三轴一双轮组时，按式=2.2410P•计算。
轴载换算结果如表所示
车型
P
§
Ni
側碍）16
北京BJ130
后轴
27.2
1
398
3.57X10-7
前轴
13.55
2.22咒103咒13.55』43
398
-9
3.72X109
跃进NJ131
前轴
20.2
2.22X03汉20.2亠43
621
-6
2.91X106
后轴
38.2
1
621
1.28X10-4
解放CA340
前轴
22.1
2.22X03汉22.1』43
822
-5
1.56X105
后轴
56.6
1
822
9.12X10-2
东风LZ341
前轴
29.5
2.22如03沃60443
579
-4
9.87X10
后轴
64.5
1
579
-1
5.20X10
黄河JN360
后轴
2x110.00
1.07x10」x220』.22
46
45.25
前轴
50
2.22咒103咒50』.43
46
-1
2.90X101
宇通
ZK6820G
前轴
30
2.22乂103沁30工.43
983
2.18X10-3
后轴
55
1
983
6.89X10-2
红旗CA630
后轴
27.9
1
1251
1.69X10-6
前轴
19.3
2.22咒103咒19.3亠43
1251
-6
2.88X106
nP
2「计
46.22
②计算累计当量轴次根据设计规范（表3.0.1）,—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，g^0.05，
Ns（1〜八1"65=46.22（10.°5）30」3650.2=22415次28gr0.05
其交通量在3104〜1106之间，故属中等型交通。
2）初拟路面结构横断面
表3.0.1可靠度设计标准
公路技术等级
高速公路
一级公路
二级公路
三、四级公路
安全等级
一级
二级
三级
四级
设计基准期
（a）
30
30
20
20
目标可靠度
（%）
95
90
85
80
目标可靠指标
1.64
1.28
1.04
0.84
变异水平等级
低
低〜中
中
中〜高
表4.4.6水泥混凝土面层厚度的参考范围
交通等级
特重
重
公路等级
高速
一级
二级
高速
一级
二级
变异水平等级
低
中
低
中
低
中
低
中
面层厚度（mm）
>260
>250
>240
270〜240
260〜230
250〜220
交通等级
中等
轻
公路等级
二级
三、四级
三、四级
三、四级
变异水平等级
高
中
高
中
高
中
面层厚度（mm）
240〜210
230〜200
220〜200
<230
<220
由上表知：
相应于安全等级二级的变异水平为低~中。
根据一级公路、中等交通等级和低级变异水平等级，查表446初拟普通混凝土面层厚度为25cm,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Es,Etc
查表的土基回弹模量Eo=35.0MPa，水泥碎石E^1500MPa，石
灰土E2=550MPa
4
设计弯拉强度：
fcm二4.5MPa，Ec=2.910MPa
结构层如下:
水泥混凝土25cm
水泥碎石20cm
石灰土20cm
按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下:
-（—1——1—厂
15000.25500.2
15000.235500.23（0.20.2）
1212
二4.70（MN*m）
1
）3=0.380m
1
12Dx312汉4.7
hx_（Ex）_（1025
Ex—045
a=6.22^1_1.51（」）
-E0-
=6.221-佃詈严"165
匚1025
Et=ah：
E0（x）3=4.1650.3800'78635（）3=212.276MPa
Eo35
式中：
Et――基层顶面的当量回弹模量，Mpa；
Eo――路床顶面的回弹模量，
Ex――基层和底基层或垫层的当量回弹模量，
Ei,E2基层和底基层或垫层的回弹模量，
hx――基层和底基层或垫层的当量厚度，
Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度，
h,,h2――基层和底基层或垫层的厚度，
a-b——与ExE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：
r=0.537h（E%卢=0.537汉0.25沃G900%^276）?
=0.691（m）
4）计算荷载疲劳应力二p
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：
二ps=O.O77r0.6h，=0.0770.6910.60.25,=0.987MPa
因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr=0.87。
考
虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数
Kf=199676.9720.057=2.005
（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，v=0.053-0.017J■lr计算。
）
df
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Kc=1.25
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,H5a区最大温度梯度取88「C/m）。
板长5m」厂50.69厂7.236,
由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25cm,Bx=0.61。
按式（B.2.2）,
acEchTg_
2Bx
最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:
110'29000°.25880.6仁1.94MPa
温度疲劳应力系数Kt，按式（B.2.3）计算为
Kt=fr|a（°tm）c-5.00.84仆（1.94严—0.05^0.470
6m]fr一1.94]5.0」
再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为
tr=Kt”jtm=0.4701.94=0.912MPa
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,确定可靠度系数仃=1.16
按式（3.0.3）
rrCtr）=1.16（2.1520.912）=3.55MPa乞fr=5.0MPa
•••所选普通混凝土面层厚度（0.25cm）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。
柔性路面设计
交通组成表
车型
总重
（kN）
前轴重
（kN）
后轴重
（kN）
后轴数
后轴轮
组数
原始交通量
（辆/日）
北京BJ130
40.75
13.55
27.2
1
2
398
跃进NJ131
58.4
20.2
38.2
1
2
621
解放CA340
78.7
22.1
56.6
1
2
822
东风LZ341
94
29.5
64.5
1
2
579
黄河JN360
270
50
110
2
2
46
宇通ZK6820G
85
30
55
1
2
983
红旗CA630
47.2
19.3
27.9
1
2
1251
设计年限为15年，车道系数为4,交通量平均年增长率为5%。
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=972,
属中等交通等级。
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：
路面营运第一年双向日平均当量轴次：
481;设计年限内一个车道上的累计当量轴次：
1515376;属轻交通等级。
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时：
路面营运第一
年双向日平均当量轴次：
336;设计年限内一个车道上的累计当量轴次：
1058558;属轻交通等级，路面设计交通等级为中等交通等级。
公路等级：
一级公路
公路等级系数为1;面层类型系数为1;路面结构类型系数为1。
路面设计弯沉值：
34.8（0.01mm）
层位
结构层材料名称
劈裂强度（MPa）
容许拉应力
（MPa）
1
细粒式沥青混凝
土
1.4
68
2
中粒式沥青混凝
土
1
49
3
粗粒式沥青混凝
土
8
39
4
石灰粉煤灰碎石
6
37
5
石灰土
25
12
、新建路面结构厚度计算
新建路面的层数：
5
标准轴载：
BZZ-100
路面设计弯沉值：
34.8（0.01mm）
路面设计层层位：
4
设计层最小厚度：
150（mm）
层
结构
厚
20C平
标准
15C平
标准
容许
位
层材
度
均抗压
差
均抗压
差
应力
料名
（m
模量
（MPa
模量
（MPa
（MPa
称
m）
（MPa）
）
（MPa）
）
）
1
细粒式沥青混凝土
40
1400
0
2000
0
68
2
中粒式沥青混凝土
45
1200
0
1600
0
49
3
粗粒式沥青混凝土
65
900
0
1200
0
39
4
石灰粉煤灰碎石
200
1500
0
300
0
37
5
石灰
土
250
550
0
550
0
12
6
新建路基
36
按设计弯沉值计算设计层厚度：
LD=34.8（0.01mm）
H（4）=150mmLS=2.3（0.01mm）由于设计层厚度H（4）=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求。
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度：
H（4）=150mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mmc（5）=12MPa
H（4）=200mmc（5）=105MPa
H（4）=151mm（第5层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度：
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
H（4）=151mm（同时考虑弯沉和拉应力）
验算路面防冻厚度：
路面最小防冻厚度为800mm
验算结果表明，路面总厚度比路面最小防冻厚度小249mm,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足。
通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下
层，最后得到路面结构设计结果如下：
细粒式沥青混凝土
40mm
中粒式沥青混凝土
45mm
粗粒式沥青混凝土
65mm
石灰粉煤灰碎石
160mm
石灰土
490mm
新建路基
、交工验收弯沉值和层底拉应力计算
层
结
厚度
20C
标
15C
标准
综
位
构
（mm）
平均
准
平均
差
合
层
抗压
差
抗压
（MPa）
影
材
模量
（MPa）
模量
响
料
（MPa）
（MPa）
系
名
数
称
1
细粒式沥青
混
凝土
40
1400
0
2000
0
1
2
中粒式沥青
混凝土
45
1200
0
1600
0
1
3
粗粒式沥
青
混凝土
65
900
0
1200
0
1
4
石灰粉煤灰碎石
160
1500
0
300
0
1
5
石
灰
土
490
550
0
550
0
1
6
新建路基
36
1
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值
LS=1.5（0.01mm）;
LS=1.7（0.01mm）；
LS=1.8（0.01mm）；
LS=2.1（0.01mm）；
LS=3.6（0.01mm）。
第1层路面顶面交工验收弯沉值第2层路面顶面交工验收弯沉值第3层路面顶面交工验收弯沉值第4层路面顶面交工验收弯沉值第5层路面顶面交工验收弯沉值路基顶面交工验收弯沉值LS=258.8（0.01mm）
计算新建路面各结构层底面最大拉应力：
（未考虑综合影响系数）
第1层底面最大拉应力第2层底面最大拉应力第3层底面最大拉应力第4层底面最大拉应力第5层底面最大拉应力
（T
（1）=-.256（MPa）;
（T
（2）=.026（MPa）;
（T（3）=.254（MPa）;
（T（4）=-.014（MPa）;
（T（5）=.063（MPa）。
升级会员 