Ⅱ5区平原微丘区某二级公路.docx
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Ⅱ5区平原微丘区某二级公路
heⅡ5区平原微丘区某二级公路，原有路面宽度9米，厚度为25cm天然砂砾垫层，20cm石灰土基层，2.5cm沥青表面处治层。
近年来由于大吨位车辆的增加，个别路段不能适应交通运输的需要，对下列路段的路面按一级路面改造，并作如下处理：
k0+500～k3+500段，改线需在新路基上铺沥青混凝土路面；
k5+000～k6+300段，接近城镇为改线路段，在新路基上铺水泥混凝土路面。
三、路状调查资料
1．交通调查
在不利季节调查的双向双车道平均日交通量见表1。
表1双向双车道平均日交通量
车型
总重（KN）
后轴重（KN）
后轴数
轮组数
后轴距
辆/日
解放CA-10B
80.25
60.0
1
双
-
900
黄河JN-150
150.60
101.6
1
双
-
360
日野KB-211
147.55
100
1
双
-
123
太脱拉138
211.40
160
2
双
<3m
74
湘江HQP40
96.2
73.2
2
双
>3m
1030
黄河JN162
190.0
127
1
双
-
21
跃进230
48.5
33.3
1
双
-
350
预计未来十年，交通量年平均增长率为6%，10年后增长率为3%。
2．自然条件调查
沿线土质为粉质亚粘土，液限wL=30%，塑限wp＝18%。
当地多年平均最大冻深为1.1米。
（气象部门调查的田野冻深）。
k0+500~k1+500段，路槽底距地下水位2.6米；
k1+500~k3+500段，路槽底距地下水位2.1米；
k3+500~k5+000段，测得路槽底以下80cm分层含水量为：
19.55%、19.90%、20.78%、21.10%、21.74%、21.10%、21.66%、21.90%（0～80cm,每10cm为一层）
k5+000~k6+300段，路基填土高度为0.8米，调查得地下水埋深为1.4米。
对k3+500~k5+000段，在冻前进行路面弯沉实测弯沉值为：
28、40、50、31、53、40、28、46、40、29、45、40、50、25、50、39、41、30、35、37、24、52、31、39、49、31、33、33、20、49（单位为1/100mm）。
3．材料调查
沿线可采集各种砂、石料；附近有矿渣、炉渣可利用；水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。
一、标准轴载及轴载换算
（1）路面设计以
双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示；
1．当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车轮的前、后轴）P1的作用次数n1均应按下式换算成标准轴载作用次数：
当轴间距大于3m时,应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数系数为m；当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算，轴数系数为
车型
交通量
前轴（单轮）
后轴
当量轴次
前轴重（KG）
轴数系数
轮组系数
后轴重（KG）
轴数系数
轮组系数
解放CA-10B
900
20.25
/
/
60.0
1
1
103
黄河JN-150
360
49
1
6.4
101.6
1
1
489
日野KB-211
123
47.55
1
6.4
100
1
1
154
太脱拉138
74
51.4
1
6.4
160
2.2
1
1283
湘江HQP40
1030
23
/
/
73.2
1
1
267
黄河JN162
21
63
1
6.4
127
1
1
77
跃进230
350
15.2
/
/
33.3
1
1
2
2375
2．当以半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车轮的前、后轴）P1的作用次数n1均应按下式换算成标准轴载作用次数：
当轴间距大于3m时,应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数系数为m=1；当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算，轴数系数为
车型
交通量
前轴（单轮）
后轴
当量轴次
前轴重（KG）
轴数系数
轮组系数
换算系数
后轴重（KG）
轴数系数
轮组系数
/‘
解放CA-10B
900
20.25
/
/
60.0
1
1
/
15
黄河JN-150
360
49
/
/
101.6
1
1
/
408
日野KB-211
123
47.55
/
/
100
1
1
/
123
太脱拉138
74
51.4
1
18.5
160
3
1
/
9541
湘江HQP40
1030
23
/
/
73.2
1
1
/
84
黄河JN162
21
63
1
18.5
127
1
1
/
151
跃进230
350
15.2
/
/
33.3
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
10322
3．上述换算公式仅适用于单轴轴载小于130KN的各种车型的轴载换算。
（2）累计当量轴次
当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力验算时，根据设计规范，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数
=0.62
预计未来十年，交通量年平均增长率为6%，10年后增长率为3%
所以，10年后N1=N（1+r）10=2367*（1+6%）10=4238
=12174086.38次>12000000次
当以半刚性基层层底拉应力验算时，10年后N1=N（1+r）10=10322*（1+6%）10=16451次
=48923014.13次>12000000次
故属于高级路面，该值可以用来计算路面的人设计弯沉及沥青层底拉应力。
交通分级为D（重交通）等级。
（3）确定容许回弹弯沉值LR
设计弯沉可按下式计算：
Ld=600Ne-0.2ACA5Ab=600*-0.2*1*1*1=22.96（0.01mm）
（4）采用查表法确定路面的材料参数
材料名称
抗压回弹模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
20C
15C
细粒试沥青混泥土
1400
1800
1.4
中粒试沥青混泥土
1200
1600
1.0
粗粒试沥青混泥土
1000
1400
0.8
石灰粉煤灰碎石
1500
0.6
石灰土
550
0.22
粗粒式沥青碎石
700
-
级配碎石
220
-
二、确定路面组合及厚度
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
1
中粒试沥青混泥土
6
2
粗粒试沥青混泥土
8
3
石灰粉煤灰碎石
19
4
石灰土
？
（1）确定土基回弹模量值
沿线土质为粉质亚粘土，k0+500~k1+500段，H=2.6，大于2.1-2.5，属于干燥状态。
k1+500~k3+500段，路槽底距地下水位2.1米；在1.6-2.1之间，属于中湿状态。
由设计资料可以得到其土基回弹模量值E0=40MPa
（2）路面等级以及路面类型的确定
由建设方要求其道路等级为一级道路，路面等级选为一级公路，路面类型为沥青混凝土。
（3）基层类型的确定
根据设计需要，基层设置如下：
基层、底基层分别用石粉石灰粉煤灰碎石和石灰土。
（4）确定路面结构层次、初拟各结构层厚度
查《路基路面工程》表12-3，参考其各材料的施工最小厚度，初步拟定厚度如图1所示
中粒试沥青混泥土
h1=6cmE1=1200MPA
粗粒试沥青混泥土
h2=8cmE2=1000MPA
石灰粉煤灰碎石
h3=19E3=1500MPA
石灰土
h4=？
E4=550MPA
E=40MPA
图1，初拟结构层以及其厚度
（5）计算待求层厚度
根据ls=ld，求理论弯沉系数
由
、
代入数据，即
、
计算基层高度h4
把此多层体系换算成三层体系，如下图3所示，计算方法如下：
中粒试沥青混泥土
h1=6cmE1=1200MPA
粗粒试沥青混泥土
h2=8cmE2=1000MPA
石灰粉煤灰碎石
h3=19E3=1500MPA
石灰土
h4=？
E4=550MPA
E=40MPA
中粒试沥青混泥土h1=6cmE1=1600MPA
粗粒试沥青混泥土h2=8cmE2=1400MPA
E=40MPA
图2，换算当量三层体系图
（6）验算整体性材料层底部的最大弯拉应力
确定各土层底部的容许拉应力
因有
，则
a、中粒式沥青混凝土的容许拉应力
；
b、粗粒式沥青混凝土的容许拉应力
；
c、石灰粉煤灰碎石
；
d、石灰土
；
半刚性基层层底拉应力验算时
确定各层层底拉应力（说明：
计算层层底以上层的回弹模量E取弯拉回弹模量，而因为细粒式沥青混凝土同粗粒式沥青混凝土的弯拉回弹模量无给出，则选
的抗压回弹模量，如计算层层底以下各层的回弹模量E取抗压回弹模量）
a、确定中粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力
将多层体系换算成当量三层体系，如下图；
中粒试沥青混泥土
h1=6cmE1=1600MPA
粗粒试沥青混泥土
h2=8cmE2=1400MPA
石灰粉煤灰碎石
h3=19E3=1500MPA
石灰土
h4=43E4=550MPA
E=40MPA
中粒试沥青混泥土
h1=6cmE1=1600MPAh=6cm
粗粒试沥青混泥土
h2=8cmE2=1400MPAH=？
E=40MPA
查表12-18，得
，表明该层层底受弯曲压应力，
自然满足要求。
b、确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力
将多层体系换算成当量三层体系，如下图；
粗粒试沥青混泥土h1=6cmE1=1400MPAh=？
石灰粉煤灰碎石h2=8cmE2=1500MPAH=？
E=40MPA
中粒试沥青混泥土h1=6cmE1=1600MPA
粗粒试沥青混泥土h2=8cmE2=1400MPA
石灰粉煤灰碎石h3=19E3=1500MPA
石灰土h4=43E4=550MPA
E=40MPA
c、确定石灰粉煤灰碎石的弯拉应力
将多层体系换算成当量三层体系，如下图；
石灰粉煤灰碎石h1=6cmE1=1500MPAh=？
石灰土H=43cm
E2=550MPA
E=40MPA
中粒试沥青混泥土h1=6cmE1=1600MPA
粗粒试沥青混泥土h2=8cmE2=1400MPA
石灰粉煤灰碎石h3=19E3=1500MPA
石灰土h4=43E4=550MPA
E=40MPA
d、确定石灰土的弯拉应力
将多层体系换算成当量三层体系，如下图；
石灰粉煤灰碎石h1=6cmE1=1500MPAh=？
石灰土H=43cm
E2=550MPA
E=40MPA
中粒试沥青混泥土h1=6cmE1=1600MPA
粗粒试沥青混泥土h2=8cmE2=1400MPA
石灰粉煤灰碎石h3=19E3=1500MPA
石灰土h4=43E4=550MPA
E=40MPA
（7）防冻层厚验算
粉质亚粘土属于稳定类土，k0+500~k1+500段，属于干燥状态，不需要防冻层；
k1+500~k3+500段，属于中湿状态，最大冻深为1.1米。
查表最小防冻厚度为40-45cm，
此处取45cm。
（8）路面结构图
中粒试沥青混泥土6cm
粗粒试沥青混泥土8cm
石灰粉煤灰碎石19cm
石灰土45cm
2、新建混凝土路面
（1）交通量的计算
计算刚性路面累计当量轴次
利用公式
计算各轴型标准轴载当量轴次。
其中。
现将各车型的标准轴载当量轴次列于下表。
车型
交通量
前轴（单轮）
后轴
当量轴次
前轴重（KG）
轴载系数
后轴重（KG）
轴载系数
解放CA-10B
900
20.25
1
60.0
1
0.25
黄河JN-150
360
49
1
101.6
1
464.
日野KB-211
123
47.55
1
100
1
123
太脱拉138
74
51.4
1
160
1.22*10-5
2
湘江HQP40
1030
23
1
73.2
2.90*10-6
0
黄河JN162
21
63
1
127
1
961
跃进230
350
15.2
1
33.3
1
0
1550
（2）由此，确定交通等级
因Ns=7908000在100-200万次之间，所以属于重交通.
（3）初拟路面结构
由规范得出，初拟普通混凝土厚度为24cm，基层选用20cm厚水泥稳定粒料，底基层选用14cm多空隙水泥稳定碎石，普通水泥混凝土板的平面尺寸为长5m，宽4.5m。
纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。
（4）路面材料参数确定
k5+000~k6+300段，处于II5区，路基填土高度为0.8米，调查得地下水埋深为1.4米，故路槽底距2.2米，属于干燥状态。
取普通混凝土弯拉强度标准值为fp=5.0MPA,相应弯拉弹性模量标准值Ec=31GPA,水泥稳定粒料基层回弹模量E1=1500MPA,多空隙水泥稳定碎石回弹模量E2=1400MPA。
用查表法确定该路段土基弹性模量E0=40MPA
基层顶面当量模量Et:
Ex=
（5）荷载疲劳应力
标准轴载在临界何为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：
kr=0.87
（60温度疲劳应力
根据规范可知，II区最大温度梯度取88（0C/M）板长5m
L/r=5/0.643=7.78,有规范可知Bx=0.643，则最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：
（7）应力复核
改建为一级公路，查表可知其目标可靠度为90%，可靠度系数rr=1.19
则
（8）路面结构图
普通混凝土24cm
水泥稳定粒20cm
多空隙水泥稳定碎石14cm
·参考资料
1．《道路工程》教材；
2．《公路路基设计规范》（JTJ013-2004）人民交通出版社，1995.北京
3．《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97）,人民交通出版社，1997.北京
4．《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJD40-2002）人民交通出版社，2002.北京。
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