路基路面工程瀝青路面課程設(shè)計(jì)實(shí)例1

《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)說明書

目錄

軸載計(jì)算...........................................................................................................................................2

1.1代表軸載見2-1表.............................................................................................................21.2軸載換算.............................................................................................................................2

1.2.1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)和瀝青層的層底拉力驗(yàn)算..............................................2

n各種被換算車輛的作用次（次/日）...................................................................................2

i1.3計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次.....................................................................52初擬路面結(jié)構(gòu)................................................................................................................................53路面材料配合比設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)的確定....................................................................................6

3.1材料的確定.........................................................................................................................63.2路面材料抗壓回彈模量的確定.........................................................................................6

3.2.1瀝青材料抗壓回彈模量的確定..............................................................................63.2.2半剛性極其他材料抗壓回彈模量的確定..............................................................63.3材料劈裂強(qiáng)度的測定.........................................................................................................74驗(yàn)算擬定方案................................................................................................................................7

4.1計(jì)算各方案的彎沉值.........................................................................................................74.2抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks及容許拉應(yīng)力σR計(jì)....................................................................84.3設(shè)計(jì)方案驗(yàn)算.....................................................................................................................8

中濕路段E0=35MPa........................................................................................................8潮濕路段E0=25MPa.......................................................................................................14

5驗(yàn)算防凍層厚度..........................................................................................................................196方案比選.....................................................................................................................................20致謝................................................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

主要參考資料.........................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

1

1軸載計(jì)算

1.1代表軸載見2-1表

表2-1前軸重后軸重后軸距交通量汽車車型后軸數(shù)后軸輪組數(shù)（kN）（kN）（m）（輛/d）東風(fēng)EQ140東風(fēng)SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL660023.7050.7019.4049.0059.5049.0017.0069.201*3.3060.85101.60115.0091.5026.501311111222222204000006004501003509003505001.2軸載換算

軸載換算以彎沉值和瀝青層的層底拉力和半剛性材料的層底拉力為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)和瀝青層的層底拉力驗(yàn)算

4.35PiNC1C2nii1PK

式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）

n各種被換算車輛的作用次（次/日）

iP標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）

P各種被換算車型的軸載（kN）

iCC

1軸數(shù)系數(shù)

論組系數(shù)，雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38

2

當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，此時(shí)軸系數(shù)為1，當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或多軸按C1+1.2（m-1）計(jì)算，m為軸數(shù)。

2

前軸車型東風(fēng)EQ140東風(fēng)SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計(jì)后軸車型東風(fēng)EQ140東風(fēng)SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計(jì)后軸數(shù)131111前軸數(shù)111111C1111111C26.46.46.46.46.46.4ni（次/日）600450100350900350500P1(kN)P(kN)23.750.719.44959.54917N7.3201*0.0300.511100.601601.965100.6011.437962.4674100100100100100100116.4100后軸輪組數(shù)222222C111111C2111111NiP1(kN)(次/日）6003×450100350900350500P(kN)100100100100100100N120.9522323.98811.522375.0211653.020237.8211.5494723.87369.2113.360.85101.611591.526.511121100N1=4723.87+962.46=5686.29

1.2.2當(dāng)進(jìn)行以半剛性層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)

3

NC1i1K""PiC2niP軸數(shù)系數(shù)

8C1C2輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組18.5，四輪組0.09對(duì)于軸間距小于3m的雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按前軸車型東風(fēng)EQ140東風(fēng)SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計(jì)后軸車型東風(fēng)EQ140東風(fēng)SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680后軸數(shù)131111C1(m1)計(jì)算，m為軸數(shù)

1前軸數(shù)|C1’111111C2’18.518.518.518.518.518.5ni（次/日）P1(kN)600450100350900350500P(kN)100100100100100100N0.11036.3450.00421.518261.54721.5180.006341.05011111123.750.719.44959.549171118.5100后軸輪組數(shù)222222C1’C2’111111NiP1(kN)(次/日）6003×45010035090035069.2113.360.85101.611591.5P(kN)100100100100100100N31.5503665.8361.880397.3912753.121171.9644

11111

江淮AL6600累計(jì)121150026.51000.0121607021.753N1’=314.05+7021.75=7335.8

1.3計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次

年份123456789101112131415增長系數(shù)11.081.081.081.081.071.071.071.071.071.051.051.051.051.05η*365*第一年到本年份增長系數(shù)的積182.5197.1212.868229.8974248.2892265.6695284.2663304.165325.4565348.2385365.6504383.9329403.1296423.2861444.4504合計(jì)：4618.9Ne=N1×4618.9=2.63×107Ne’=N1’×4618.9換算方法累計(jì)交通軸次瀝青層的層底拉力驗(yàn)算時(shí)2.63×107半剛性材料的層底拉力驗(yàn)算時(shí)3.39×107可知，為特重交通等級(jí)。2初擬路面結(jié)構(gòu)

結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)與經(jīng)典構(gòu)造，擬定了兩個(gè)結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各厚度如下：

方案一：4cm細(xì)粒式SMA

5

7cm中粒式AC10cm粗粒式AC?粗粒式ATB基層18cm級(jí)配碎石

以瀝青穩(wěn)定碎石基層為設(shè)計(jì)層。

方案二：5cm細(xì)粒式AC6cm中粒式AC

9cm粗粒式ATB

25cm水泥穩(wěn)定碎石？水泥石灰砂礫土

以水泥石灰砂礫土為設(shè)計(jì)層。

3路面材料配合比設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

3.1材料的確定

剛性材料、柔性材料取自沿線料場集合料瀝青選自A級(jí)90號(hào)，技術(shù)指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40201*）相關(guān)規(guī)定。

3.2路面材料抗壓回彈模量的確定

3.2.1瀝青材料抗壓回彈模量的確定

擬定20℃和15℃的抗壓回彈模量，見表3-1

瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值表3-120℃抗壓回彈模量（Mpa）15℃抗壓回彈模量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差222ppppp材料名稱EEEEE細(xì)粒式SMA細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密集配瀝青碎石201*1700160014501201*8015015050150Epa1800210019001850130030034018060150E1201*4201*4017301000P代1640140013001350900260027802260197013003.2.2半剛性極其他材料抗壓回彈模量的確定

擬定材料抗壓回彈模量，見表3-2

6

半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值表3-2抗壓模量（Mpa）方差22ppp材料名稱p代EEEE水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土級(jí)配碎石3000159040078025016401090476020903.3材料劈裂強(qiáng)度的測定

根據(jù)路基路面表14-15和表14-16確定材料劈裂強(qiáng)度，見表3-3

路面材料劈裂強(qiáng)度表3-3細(xì)粒式瀝中粒式瀝粗粒式瀝青密集配瀝水泥穩(wěn)水泥石灰材料名稱青混凝土青混凝土混凝土青碎石定碎石砂礫土劈裂強(qiáng)度1.21.00.80.60.60.4SMA1.64驗(yàn)算擬定方案

4.1計(jì)算各方案的彎沉值

路面的彎沉值

ld由下式求出

ld600Ne0.2AAACSB

式中：

ld設(shè)計(jì)彎沉值（mm）

設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載通過次數(shù)

公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路取1.0，二級(jí)公路為1.1，

NeAC三四級(jí)公路為1.2

AAS面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝

青碎石、上拌下貫或灌入式路面、理清處治為1.1

B路面結(jié)構(gòu)系數(shù)，剛性基層、半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基

層瀝青路面為1.6，若基層由柔性材料和半剛性材料組合而成，則位于兩者之間，通過線性內(nèi)插決定。

表4-1各方案彎沉值方案

基層類型ACASABLD=600NeACASAB7

-0.

一二

柔性半剛性11111.61.133.621.04.2抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks及容許拉應(yīng)力σR計(jì)

Ks0.09Ne0.22/Ac（瀝青混凝土面層）Ks0.35Ne0.11/Ac（無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料）Ks0.45Ne0.11/Ac（無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土）

spKs

NeAC劈裂強(qiáng)度Ks值容許拉應(yīng)力(MPa)R序號(hào)1234567結(jié)構(gòu)層材料名稱細(xì)粒式瀝72.63×10青混凝土中粒式瀝72.63×10青混凝土粗粒式瀝72.63×10青混凝土SMA密集配瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土2.63×102.63×103.39×103.39×10777711111111.21.00.81.60.60.50.43.863.863.863.863.862.360.310.260.210.410.160.210.202.034.3設(shè)計(jì)方案驗(yàn)算

中濕路段E0=35MPa

方案一驗(yàn)算：

結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果結(jié)構(gòu)層20℃抗壓模15℃抗壓劈裂強(qiáng)量（Mpa）模量（Mpa）序號(hào)度材料名均值標(biāo)準(zhǔn)均值標(biāo)

層底拉容許拉應(yīng)力應(yīng)力（cm）（MPa）（Mpa）厚度

稱12細(xì)粒式SMA中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土粗粒式ATB級(jí)配碎石土基差準(zhǔn)（Mpa）差1.61.047

得h417.5cm

故粗粒式ATB厚度為18cm

2）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn)算(1)細(xì)粒式SMA拉應(yīng)力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9180.9180.930.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H30.262.91

E2E1δ10.65δ查表得，δ

查圖得，σ0.07,m11.6,m20.5錯(cuò)誤！未找到引用源。

滿足要求

(4)粗粒式ATB層底拉應(yīng)力驗(yàn)算

h∑hKK14′EK18001900185013004710184.7068.46211.9291843.097cmE41300130013001300′′E1E41300MPa,E2E5400MPa,H18cm

EE240035H18h43.0970.307,00.09,1.704,4.028E11300E2400δ10.65δ10.65查圖得，σ0.14,m11.23,m20.9錯(cuò)誤！未找到引用源。滿足要求

(5)級(jí)配碎石層底拉應(yīng)力滿足

驗(yàn)算方案二

結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果結(jié)構(gòu)20℃抗壓模15℃抗壓模量（Mpa）量（Mpa）序?qū)硬奶?hào)料名稱細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式ATB水泥穩(wěn)定碎石均值標(biāo)準(zhǔn)差層底拉容許拉應(yīng)應(yīng)力力（Mpa）（cm）標(biāo)準(zhǔn)（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂強(qiáng)度1170015021003401.24

水泥石灰515902501590250砂礫土6土基350--0.4-20-0.0460.20-單軸雙輪組P0.7MPMPah15cmaδ10.65cmE11700E21600MPa

E035MPa

彎沉修正系數(shù)

F1.63(LsE21.0350.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.4802201*P201*10.650.7E216000.94hh140.375E11700δδ10.65查表得，α5.80

E0350.024查表得K11.64又∵

E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.522

10002PδαK1F100020.710.655.801.640.482E0，h查表得H5.4E2δδEK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h557.5cmE2190019001900由K2及

H5.4δ5.410.6557.5cm

Hh2∑hk2.4k35得h416.1cm

故水泥石灰砂礫土厚度為20cm

2）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn)算

(1)細(xì)粒式瀝青混凝土層底拉應(yīng)力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9200.975.47cm′1900190019001900E212

EE20.9，00.02，h=0.376，H75.476.92E1E2δ10.65δ查表得，δ

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65,m21.1查圖得，σ0.15,m11.61錯(cuò)誤！未找到引用源。滿足要求

（5）水泥石灰砂礫土層底拉應(yīng)力驗(yàn)算由（4）

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.04,m11.48,m21.1錯(cuò)誤！未找到引用源。

潮濕路段E0=25MPa

方案一驗(yàn)算：

結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果20℃抗壓模15℃抗壓結(jié)構(gòu)層量（Mpa）模量（Mpa）劈裂強(qiáng)厚度層底拉容許拉度應(yīng)力應(yīng)力序號(hào)材料名標(biāo)（cm）標(biāo)準(zhǔn)（MPa）（Mpa）均值均值準(zhǔn)（Mpa）稱差差細(xì)粒式1201*1801800601.64

F1.63(LsE33.6250.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.5341201*P201*10.650.7E216000.800h=h1=4=0.376E1201*δδ10.65查表得，α6.70又∵

E0250.0201得K11.52E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E133.60201*0.65

10002PδαK1F100020.710.656.701.520.5341E0，h查表得H4.5E2δδEK145016004007102.4h42.4182.47h49.610.148.3cmE2160016001600由K2及

H4.5δ4.510.6548.3cm

Hh2∑hk2.4k35得h422.6cm

故粗粒式ATB厚度為23cm

2）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn)算(1)細(xì)粒式sma拉應(yīng)力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9230.9180.934.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H34.263.29

E2E1δ10.65δ查表得，δ

h∑hKK12′EK180019004710.89cm′19001900E2′EK18501300400100.9230.9180.91021.24.3035.5cm′185018501850E3H∑hk0.9K35EE21850350.91,00.028,h10.891.066,H35.53.309E11900E21850δ10.56δ10.65查表得，σ

驗(yàn)算方案二

結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果結(jié)構(gòu)20℃抗壓模15℃抗壓模量（Mpa）量（Mpa）序?qū)硬奶?hào)料名稱細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式ATB水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土土基均值標(biāo)準(zhǔn)差層底拉容許拉應(yīng)應(yīng)力力（Mpa）（cm）標(biāo)準(zhǔn)（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂強(qiáng)度1170015021003401.24

Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.455

10002PδαK1F100020.710.656.311.750.3761E0由K2及，h查表得H6.1

E2δδH6.1δ6.110.6564.96cm

Hh2∑hk2.4k35EK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h564.9cmE2190019001900得h423.3cm

故水泥石灰砂礫土厚度為24cm

2）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn)算

(1)細(xì)粒式瀝青混凝土層底拉應(yīng)力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9240.979.47cm′1900190019001900E2EE20.9，00.02，h=0.376，H79.476.95E1E2δ10.65δ查表得，δ

查表得，σ0所以錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。(3)粗粒式atb底拉應(yīng)力驗(yàn)算

h∑hKK13′EK2100190013004695.087.256921.33cmE3130013001300′′E1E31300MPa,E2E43200MPa,H∑hk0.9K45′EK13003201*50.9240.9252.7227.72cm′13001300E3EE23201*5H27.2h21.332.46,00.0079,2.16,2.061E11300E23200δ10.65δ10.65,m11.59,m21.1查圖得，σ0.01錯(cuò)誤！未找到引用源。滿足要求

(4)粗粒式ATB層底拉應(yīng)力驗(yàn)算

h∑hKK14′EK4E32100190013003201*9253.255.218.102541.56cm3201*201*201*200′′E1E43200MPa,E2E51590MPa,H24cm

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查圖得，σ0.14,m11.1,m21.1錯(cuò)誤！未找到引用源。滿足要求

（5）水泥石灰砂礫土層底拉應(yīng)力驗(yàn)算由（4）

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.03,m11.5,m21.2

5驗(yàn)算防凍層厚度

方案一：瀝青層厚度21cm總62cm，滿足防凍大于50cm要求。方案二：瀝青層厚度19cm總68cm，滿足防凍大于50cm要求。

19

6方案比選

從經(jīng)濟(jì)方面考慮，方案二經(jīng)濟(jì)投入較小，但是方案一是柔性路面，在應(yīng)力應(yīng)變傳遞協(xié)調(diào)過度方面比較順利，結(jié)構(gòu)排水良好。方案二半剛性基層路面表面易開裂形成較多橫向裂縫，減小壽命。故選方案一。

20

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