路面结构设计

《路面结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路面结构设计（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、4路面结构设计4.1路面结构设计计算书沥青混凝土路面设计计算书1、轴载分析广州市科学城某主干道I级，设计年限为20年，采用沥青混凝土路面，为双向六车道 有分隔带设计，其交通量年增长率为7%,取车道系数为0.35,路面设计以双轮组单轴荷 载100kN为标准轴载。2、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(1) 轴载换算。轴载换算采用如下的计算公式：(4.1)4.35C1C2 nj-i 1P计算结果如表4.1:表4.1设计弯沉值的轴载换算车型R/KNC1C24.35C1C2 ni 解放CA-10B后轴60.851150051.85黄河JN-150前轴49.001158017.07

2、后轴101.6011580407.17交通SH-141后轴55.101185063.60前轴25.55118502.25东风ZQ-140前轴23.70118501.33后轴69.2011850141.11柯士达706R后轴90.0011860430.00前轴50.001186033.34依士兹TD-50后轴80.001115056.82前轴42.20111503.52解放CA-15后轴70.3811600130.18前轴20.97116000.67日野KB11后轴104.3011810972.80前轴50.201181040.42112352.12注：轴载小于25kN的轴载作用不计。(2) 累

3、计当量轴次。根据设计资料可知，二级公路沥青路面的设计年限为20年，采用六车道有分隔带，车道系数查表可得n =0.35,交通量平均年增长率为6%。累计当量轴次为：t365N,11Ne?20365 2352.1210.0610.35=11053456.94 次 0.063、半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次。(1) 轴载换算。验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：K(4.2)CQ2 nji 1计算结果如表4.2：表4.2验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算车型R/KNc1C28PGC2 nj 1 2 i P解放CA-10B后轴60.85114508.46黄河JN-150后轴101.601138

4、0431.45交通SH-141后轴55.10118507.22东风ZQ-140后轴69.201170036.81柯士达706R后轴90.0011680292.72前轴50.00116802.66依士兹TD-50后轴80.001115025.17解放CA-15后轴70.381160036.12日野KB11后轴104.30118101134.38前轴50.20118103.2711工1978.25注：轴载小于50kN的轴载作用不计。（2）累计当量轴次为：t365Ni 11Ne?20365 1978.251 0.0610.35=9296507.49 次0.064、构组合与材料选择。由上面计算得到设计

5、年限内一个行车道上的累计标准轴次约为552673次左右，由于本设计的城市道路为I级公路，设计为六车道有中央分隔带的路面，设计通行能力和交通 量较高，所以选择设计为技术等级中等的道路。由于这些原因，根据规范推荐的结构和 面层基层的要求，现选取以下结构：路面结构面层采用沥青混凝土（15cm），基层采用水泥碎石（取25cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。查城市道路设计规范1中的第四节沥青路面的4.2高级路面中的表4.2.1 “沥青 混合料类型的选择（方孔筛）”，一级公路采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式沥 青碎石（4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm），下面层采用粗粒式沥青碎石

6、（6cm）。5、层材料的抗压模量与劈裂强度。查路基路面工程4表14-7和表14-8,得到各层材料的抗压模量和劈裂强度， 如表4.3:材料名称抗压模量E1/ ( MPa ( 20 C)劈裂强度b /（ MPa细粒式密级配沥青混凝土14001.4中粒式密级配沥青混凝土12001.0粗粒式密级配沥青混凝土10000.8水泥碎石15000.5石灰土5500.2256、土基回弹模量确定该路段处于7 IV区，为粘性土，查表知稠度为1.0,查路基路面工程表2-12 “二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa）”查得土基回弹模量为40MPa。7、设计指标的确定（1）设计弯沉值。路面设计弯沉值根据公式（14

7、-16）计算，该路为I级公路；公路等级系数 Ac=1.0, 面层是沥青碎石，As=1.0,半刚性基层，总厚度大于20cm, Ab=1.0，贝计算弯沉值为:ld600Ne0.2AcAsAb 600 9296507.49-0.2 1.0 1.0 1.0 24.24 (0.01mm)（2）各层材料的容许层底拉应力R sp K s细粒式密级配沥青混凝土Ks 0.09Aa?N0.09 1.0 9296507.490.2o=3.07r sp. Ks 143.07=0.4560MPa中粒式密级配沥青混凝土0 22 /Ks 0.09Aa?Ne./0.09 1.0 9296507.490.%0 =3.07r s

8、p. Ks =1.0 3.07=0.3257 MPa粗粒式密级配沥青混凝土Ks 0.09Aa?Ne).20.09 1.1 9296507.490.” 0=3.38r sp. Ks=0.2367 MPa水泥碎石=2.04K0.35? N：11/0.35 9296507.49.s. Acsp, Ks 0.5 2.04=0.2451 MPa石灰土Ks0.45? N0.11Ac0.45 9296507.49=2.63r sp： Ks 0.225 2.63=0.0856 MPa &设计资料总结设计弯沉值为24.24 (0.01mm),相关资料汇总如表4.4:表4.4设计资料汇总材料名称h/cm20 C模

9、量 /MPa容许拉应力/MPa细粒式密级配沥青混凝土414000.4560中粒式密级配沥青混凝土512000.3257粗粒式密级配沥青混凝土610000.2367水泥碎石2515000.2451石灰土?5500.0856土基-40-9、确定石灰土层厚度如图所示4.1所示，等效换算第三层。h 4cm,巳 1200MPah2 5cm, E2 1200MPaE, h3 6cm, E3 1000MPa- -H,E2h4 25cm, E4 1500MPa -Eh5 ?cm, E5 550MPaE0 40MPa图4.1石灰土层等效换算示意图Hh2查标准轴载计算参数表 14-5得：当量圆半径S =21.30

10、/2=10.65cm, P=0.70MPa由:h|410.650.375E21200E114000.875EE24012000.03查路基路面工程中诺谟图得a =5.88,K1=1.43令Ls=Ld=24.24 (0.01mm)，则弯沉综合修正系数为:1.63Ls20000.380.36E0P1.630.3824.242000 10.65400.70.36=0.532P又：Ls 1000acF =24.24 (0.01mm)代入数据得：ac=4.29K2 acaK14.29“ 一5.88-u.u 11.43查图可得:H4.81所以：H4.814.81 10.65 51.23又：H38 0.72

11、hs ,则：hs 51.23 38 18.38cm0.72所以可取石灰土层厚度为 20cm10、验算(1)实测弯沉值验算H = 38 + 0.72 X 20 = 52.40cmH 52.404.9210.65查图可得：K2 = 0.50,K1 =1.43, a = 5.88Ls1000E1acKF10005.88 1.43 0.50 0.5323.73 0.01mm p 24.24 0.01mm 二满足要1400求11、沥青面层底面拉应力计算 (1)验算细粒式密级配沥青混凝土层(第一层)：根据换算公式三层体系的抗压模量分别为:hH首先把多层体系按照上层底面弯拉应力的方法换算成三层体系,Hh25

12、 6三层体系的抗压模量分别为:Ei=1400E2=1200En=40拉应力的计算公式为P10.650.375，EEi120014000.875，E0抚0.03，结果无法从路基路面工程诺谟图查出i m的数值，所以可以确定第一层细粒式密级配沥青混凝土底层不受 拉应力的作用，只受到压力的作用。(2)验算中粒式密级配沥青混凝土层(第二层)：同理将多层体系换算成三层体系：h5 18.13 cmH20 0.96 25 0 1500 1000550=55.52cm1000三层体系的抗压模量分别为:E1=1400E2=1200En=40由h 1013 170，g需阿5，E0益0-03，结果无法从路基路面工程诺

13、谟图查出im的数值，所以可以确定第二层中粒式密级配沥青混凝土底层不受 拉应力的作用，只受到压力的作用。（3）验算粗粒式密级配沥青混凝土层（第三层）：同理将多层体系换算成三层体系：31.56cmE： h3由hE：Ei色58 1.46，10.65需阿5，t 1200 .3，结果无法从路基路面工程2诺谟图查出i m的数值，所以可以确定第三层粗粒式密级配沥青混凝土底层不受拉应力的作用，只受到压力的作用。（4）验算石灰土碎石基层的底面容许拉应力 如图4.2所示，换算等效层高度hi 4cm,巳 1200MPah： 5cm, E2 1200MPah1,E1 h3 6cm, E3 1000MPa -H5,E5

14、h4 25cm, E4 1500MPa- -E。h5 20cm, E5 550MPaE0 40MPa图4.2石灰土碎石基层等效换算示意图aE1800MPa,A10cmE1HE2800MPa,h220cmE3, h3E3600MPa,hs15cm百E040MPaHi叱；20 b30 cmh202.82旦6000.75旦竺 0.06710.65Ei800E2600查图可得：0.075， m21.35， mi1.36则有:P mim20.70.075 1.351.360.096MPa p0.25MPa满足设计要求。(5) 验算石灰土底基层底面容许拉应力E1800MPa,h110cmE1HE2800M

15、Pa,h220cmE3, h3E3600MPa,馆15cm百E040MPa图4.4石灰土底基层等效换算示意图H1h2吨20 h330 cmh202.826000.75Eg40 门 0.06710.65E1800E2600查图可得：0.40，0.45，m1.05则有：P m1m20.70.401.050.450.1323MPa p0.25MPa综合上述计算得知该路面结构层设计完全符合规范要求，可以采用，路面结 构图如图4.5。粗粒式密级配沥青混凝土 6cm中粒式密级配沥青混凝土 5cm细粒式密级配沥青混凝土 4cm水泥碎石25cm石灰土 120cm满足压实要求的土基图4.5沥青混凝土路面结构示意

16、图12、面层剪应力验算计算正应力和剪应力25202.4 55015QQ33.17cmH /S = 33.17/10.65= 3.11,E2.E1 = 1500 /1400 = 1.071Eq /E2 =40/1500=0.03, h / S =14.20 /10.65=1.33查城市道路设计规范1中的三层体系表面最大剪应力系数诺莫图-0.448,11.012 ,21.013, 1.117,11.019 ,20.988因而得f=0.3时：m 0.3p m 1 20.7 0.448 1.012 1.013 0.321MPa1 0.3p 1 20.7 1.117 1.019 0.988 0.787M

17、Pa缓慢制动时（即f=0.2）:m 0.2m 0.31.3(f 0.3) 0.321 1.3 (0.2 0.3) 0.191MPa1 0.21 0.30.46(f 0.3) 0.787 0.46 (0.2 0.3) 0.741MPa由实验已知沥青混凝土面层37, c 0.52则 a m cos 0.191 cos370.153MPa因而 c ata n 0.52 0.435 ta n37o 0.848MPa紧急制动时(f=0.5)0.50.31.3(f0.3) 0.321 1.3 (0.5 0.3) 0.584MPa1 0.51 0.30.46(f0.3) 0.787 0.46 (0.5 0.

18、3) 0.879MPaa m COS0.581 cos37O 0.464MPam 1 sin0.879 0.191(1 sin37)0.052MPac a tan 0.520.052 tan37O 0.559MPa确定面层层底的容许剪应力15%+,参考路基路面工程：停车站在设计年限内停车标轴数现按双车道总累积淀Nt 15% 13605753.472040863 次缓慢制动时(f=0.2)kTAc0.351.020408630.153.094kT 0.20.8483.0940.274MPa紧急制动时（f=0.5）kT 0.5侯侯1.2A 1.0r1.20.499MPakT 0.5验算：缓慢制动时

19、 m 0.153MPa p R 0.274MPa紧急制动时m 0.464MPa r 0.499MPa在综上所述，路面的上层的剪应力设计满足要求4.2路面工程量计算广州市白云区某主干道C标道路全长2093.125m,采用四幅路，设计为双向六车道，其中: 行车道宽6X 3.75=22.5m，非机动车道宽2X 6.5=13m,中央绿化分隔带宽4m两侧分隔 带2X 3=6m设施带款2Xl.5=3m,人行道宽2X 3.5=7m。道路全宽55.5m。本设计采用沥 青混凝土路面，人行道基层采用5cm厚的中粗砂，垫层采用16cm厚的石灰土，其中人行 道路面和路缘带的结构工程量是相同的，故不重复计算，根据交通部

20、颁公路工程概算 定额6，各层的工程量计算如下行车道路面工程量计算1、道路面层面积=（行车道宽+路缘带宽+非机动车道款）X道路总长=（22.5+3.5+13 ） X 2093.125=81631.875 m22细粒式（4cm）沥青混凝土路面层总量：0.04 X 81631.875 =3265.275 m中粒式（5cm）沥青混凝土路面层总量：0.05 X 81631.875 =4081.594 m 粗粒式（6cm）沥青混凝土路面层总量：0.06 X 81631.875 =4897.913 m 工程的沥青路面行车道结构工程的用量见表 4.5 :表4.5沥青路面行车道面层结构工程量表材料名称定额：每1

21、000m路面实体用量单位工程的材料总用量细粒式中粒式粗粒式细粒式中粒式粗粒式石油沥青122.54113.46105.86t400.127463.098518.493砂471.22389.79296.663 m1538.6631590.9641453.015矿粉128.40117.7296.10t419.261480.485470.689石屑261.18226.75168.893 m852.825925.501827.208路面用碎石（1.5cm）723.22334.74259.893 m2361.5121366.2731272.918路面用碎石（2.5cm）一520.05299.073m一21

22、22.6331464.819路面用碎石（3.5cm）一一469.283m一一2298.4922、道路基层面积=(道路面层总宽+0.25 X 2)X道路总长=(39+0.25 X 6) X 2093.125=84771.4820?水泥灰碎石基层(25cm结构用量见表4.6 :表4.6道路基层结构工程量表材料名称2定额：每1000m路面实体用量单位工程的材料总用量32.5级水泥27.69t2347.322碎石363.54m30817.825(3) 道路底基层面积=(道路基层总宽+0.15 X 2)X道路总长 =(40.5+0.15 X 6) X 2093.125=86655.3750?石灰土底基层

23、(16cm结构用量见表4.7 :表4.7道路底基层结构工程量表材料名称定额：每1000m路面实体用量单位工程的材料总用量生石灰33.65t2915.953土274.103 m23752.238人行道路面结构工程量计算人行道面积=人行道宽X道路总长=3.5 X 2X 2093.125=14651.875m2,采用水泥混凝土预 制块。人行道工程量见表4.8 :表4.8人行道路面结构工程量表材料名称定额：每1000m路面实体用量单位工程的材料总用量M7.5水泥砂浆103m146.519C25普通砼32.5级水泥2cm碎石50.53 m739.920型钢0.15t2.198钢板0.01t0.147电焊

24、条3.7kg54.212铁件28.7t420.50932.5级水泥21.24t311.206生石灰14.11t206.738土132.13 m1935.513中（粗）砂35.14m514.867碎石（2 cm）40.4m591.936423路缘带结构工程量计算分隔带两边采用C型道牙0.10 X 0.30。道牙的面积=0.03m2路缘石的总体积=2093.125 X 0.03 X 8=502.35卅。路缘石的工程量见表4.9 :表4.9人行道路面结构工程量表材料名称定额：每10m路面实体用量单位工程的材料总用量M1冰泥砂浆0.683 m34.160C25普通砼32.5级水泥2cm碎石10.103

25、 m507.374型钢0.02t1.005电焊条0.1kg5.024铁件1.9kg95.44732.5级水泥3.6t180.846中（粗）砂5.58m5280.311碎石（4cm）8.383 m420.969工程量汇总工程所用材料工程量汇总见表4.10 :表4.10工程量汇总表材料名称单位工程的材料总用量材料名称单位工程的材料总用量石油沥青t1381.718生石灰t3122.691砂3m4582.642土3 m25687.75矿粉t1370.435M10水泥砂浆3 m34.16石屑3 m2605.534M7.5水泥砂浆3 m146.519路面用碎石（1.5cm）3 m5000.703C25普通砼32.5级水泥2 cm碎石3 m1247.294路面用碎石3m3587.452型钢t3.203(2.5cm)路面用碎石（3.5cm）3 m2298.492钢板t0.14732.5级水泥t2658.528电焊条Kg59.236碎石（含2cm 4cm）3 m31830.73铁件kg515.956中（粗）砂3m795.178