路面结构设计计算书(有计算过程的)
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路⾯结构设计计算书(原创)路⾯结构补强计算书1.轴载换算及设计弯沉值计算序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量1 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 24882 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 5953 黄河JN163 58.6 114 1 双轮组 2964 黄河JN360 50 110 2 双轮组 <3 2135 东风SP9250 50.7 113.3 3 双轮组 >3 2726 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 53527 四平SPK6150 38 77.8 2 双轮组 >3 471 设计年限取 8年车道系数 .5 交通量平均年增长率 4.7 %当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应⼒验算时,根据上述公式计算得:路⾯竣⼯后第⼀年⽇平均当量轴次 : 3512设计年限内⼀个车道上累计当量轴次 : 6055122当进⾏半刚性基层层底拉应⼒验算时 :路⾯竣⼯后第⼀年⽇平均当量轴次 : 4705设计年限内⼀个车道上累计当量轴次 : 8112001公路等级⼀级公路公路等级系数 1 ⾯层类型系数 1 基层类型系数 1路⾯设计弯沉值 : 26.4 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应⼒(MPa)1 中粒式沥青混凝⼟ 1 0.362 中粒式改性沥青混凝⼟ 0.9 0.323 ⽔泥稳定碎⽯ 0.5 0.264 ⽔泥稳定碎⽯ 0.4 0.212.原路⾯的计算弯沉值及当量回弹模量的计算本次外业资料收集中,对沿线各路段均采⽤BZZ-100标准轴载汽车,⽤贝克曼梁测定原有路⾯的弯沉值,每20m ~50m 测⼀点,对变化值较⼤路段进⾏加密检测,每车道、每路段的测点数不少于20点。
各路段的计算弯沉值按下式进⾏计算:路⾯回弹模量计算:公式如下:原路⾯计算弯沉值及当量回弹模量如下:3.拟定补强结构⽅案因考虑采⽤⽔泥稳定碎⽯就地再⽣技术,需铣刨⾯层并对⽼路20厘⽶基层进⾏再⽣,再⽣后强度不低于于⽼路强度,故对新加铺⽔泥稳定碎⽯基层(设计层位第3层)进⾏层底拉应⼒验算。
新建路面设计1. 项目概况与交通荷载参数该项目位于西南地区,属于二级公路,设计时速为40Km/h,12米双车道公路,设计使用年限为年,根据交通量OD调查分析,断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为%, 方向系数取%, 车道系数取%。
根据交通历史数据,按表确定该设计公路为TTC4类,根据表得到车辆类型分布系数如表1所示。
表1. 车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析,得到各类车型非满载与满载比例,如表2所示。
表2. 非满载车与满载车所占比例(%)根据表,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。
根据附表,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数,如表3所示。
表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数根据公式()计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。
本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710,交通等级属于中等交通。
2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。
表4. 初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。
3. 路面结构验算沥青混合料层永久变形验算根据表,基准等效温度Tξ为℃,由式()计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为℃。
可靠度系数为。
根据条规定的分层方法,将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi)如表5所示。
利用弹性层状体系理论,分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi)。
根据式()和式(),计算得到d1=,d2=。
把d1和d2的计算结果带入式(),可得到各分层的永久变形修正系数(kRi),并进而利用式()计算各分层永久变形量(Rai)。
新建路面设计1. 项目概况与交通荷载参数该项目位于西南地区,属于二级公路,设计时速为40Km/h,12米双车道公路,设计使用年限为12.0年,根据交通量OD调查分析,断面大型客车和货车交通量为1849辆/日,交通量年增长率为8.2%,方向系数取55.0%,车道系数取70.0%。
根据交通历史数据,按表 A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类,根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。
表1.车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析,得到各类车型非满载与满载比例,如表2所示表2.非满载车与满载车所占比例(%)根据表6.2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。
根据附表 A.3.1-3,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数,如表3所示。
表3.非满载车与满载车当量设计轴载换算系数根据公式(A.4.2 )计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551,对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。
本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710,交通等级属于中等交通。
2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。
表4.初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数K n取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa3. 路面结构验算3.1沥青混合料层永久变形验算根据表G.1.2,基准等效温度T E为20.1 T,由式(G.2.1 )计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5 °C。
可靠度系数为1.04。
根据B.3.1条规定的分层方法,将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi )如表5所示。
利用弹性层状体系理论,分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi)根据式(B.3.2-3 )和式(B.3.2-4 ),计算得到d仁-8.23,d2=0.77。
织金县青山至城关公路改扩建新建路面设计1. 项目概况与交通荷载参数该项目位于贵州省,属于二级公路,起点桩号为0,终点桩号为16000,设计使用年限为12.0年,根据交通量OD调查分析,断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取70.0%。
根据交通历史数据,按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类,根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。
表1. 车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析,得到各类车型非满载与满载比例,如表2所示。
表2. 非满载车与满载车所占比例(%)根据表6.2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。
根据附表A.3.1-3,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数,如表3所示。
表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数根据公式(A.4.2)计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。
本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710,交通等级属于中等交通。
2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。
表4. 初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。
3. 路面结构验算3.1 沥青混合料层永久变形验算根据表G.1.2,基准等效温度Tξ为20.1℃,由式(G.2.1)计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。
可靠度系数为1.04。
根据B.3.1条规定的分层方法,将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi)如表5所示。
2.6水泥混凝土路面设计计算书一、交通量计算表1轴载分配及换算二、确定交通等级板的平面尺寸选为宽4。
0m,长4.5m ,纵缝为设拉杆的平缝,横缝为不设传力杆的假缝。
取纵缝边缘中部作为临界荷位。
由于该路为双车道,取方向分配系数为0.5,车道分配系数取1。
0。
车道系数=车道分配系数⨯方向分配系数=1。
0⨯0。
5=0。
5水泥混凝土路面结构设计以100KN 的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。
不同轴—轮型和轴载的作用次数,按式《规范》JTGD40-2006(3 .0 4-1)换算为标准轴载的作用次数。
161100ni s i i i P N N δ=⎛⎫= ⎪⎝⎭∑ 《规范》JTGD40—2006(3。
0。
4-1) 30.432.2210i i P δ-=⨯ 《规范》JTGD40-2006 (3.0.4—2 )或 50.221.0710i i P δ--=⨯ 《规范》JTGD40—2006 (3.0。
4—3 ) 或 80.222.2410i i P δ--=⨯ 《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-4 )式中:轴载 i P (kN )轮组 每日通过次数i N (次/d)i δ16i )P(pBZZ —100d 的轴载(次/d )50 单轴-单轮 888 412。
8534 0。
000015 5.4992 60 单轴-单轮 204 381。
72270。
000282 21.9597 70 单轴—双轮 2171 1 0.003320 7。
2077 110 单轴-双轮 888 1 4.594900 4080.2712 120 单轴-双轮 186 118。
4884003438.8424 2⨯120双轴—双轮183.20436-10⨯ 12。
1166510⨯69。
8861∑=7624Ns-—100KN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数;Pi-—单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重(KN );n ——轴型和轴载级位数;i N ——各类轴型i 级轴载的作用次数;i δ——轴-轮型系数,单轴—双轮组时,i δ=1;单轴—单轮时,按式《规范》JTGD40-2006(3.0.4-2)计算;双轴—双轮组时,按式《规范》JTGD40-2006(3。
新建路面设计1. 项目概况与交通荷载参数该项目位于西南地区,属于二级公路,设计时速为40Km/h,12米双车道公路,设计使用年限为12.0年,根据交通量OD调查分析,断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取70.0%。
根据交通历史数据,按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类,根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。
表1. 车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析,得到各类车型非满载与满载比例,如表2所示。
表2. 非满载车与满载车所占比例(%)根据表6.2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。
根据附表A.3.1-3,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数,如表3所示。
表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数根据公式(A.4.2)计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。
本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710,交通等级属于中等交通。
2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。
表4. 初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。
3. 路面结构验算3.1 沥青混合料层永久变形验算根据表G.1.2,基准等效温度Tξ为20.1℃,由式(G.2.1)计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。
可靠度系数为1.04。
根据B.3.1条规定的分层方法,将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi)如表5所示。
利用弹性层状体系理论,分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi)。
路面计算书项目名称:******项目概述及路面结构说明:**段,路面宽为23m;自然区划为IV3区,采用水泥砼路面结构,设计使用年限为30年。
据交通量分析其设计使用年限内标准轴载累计作用次数为0.88×106次。
路面结构面层采用24cm普通砼,基层采用20cm3%~5.5%水泥稳定碎石,底基层为30cm二渣。
面板尺寸为长5m,宽3.75m、4m,纵缝为设拉杆平缝,横缝为不设传力杆缩缝。
一、计算路基基顶当量回弹模量及砼面层相对刚度半径输入数据1、普通砼面层弯拉弹性模量Ec(MPa)=290002、面层厚度h(m)=0.243、基层材料回弹模量E1(MPa)=15004、基层厚度h1(m)=0.325、底基层材料回弹模量E2(MPa)=2506、底基层厚度h2(m)=0.27、土基回弹模量E0(MPa)=40二、计算荷载疲劳应力输入数据1、接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.872、综合系数kc=1.23、设计基准期内标准轴载累计作用次数Ne(次)=0.88×1064、计算荷载疲劳应力系数v=0.057三、计算温度疲劳应力输入数据1、温度梯度值Tg(°C/m)=882、板长L(m)=5 L/r=8.353、由图B.2.2根据砼面板厚h及L/r查得温度应力系数Bx=0.654、面层砼弯拉强度标准值fr(MPa)=4.55、回归系数a=0.8416、回归系数b=0.0587、回归系数c=1.323四、计算极限状态输入数据1、可靠度系数Rr=1.13新建道路的基顶当量回弹模量及面层相对刚度半径计算Ex=(h12*E1+h22*E2)/(h12+h22)=1148.88Dx=(E1*h13+E2*h23)/12+((h1+h1)2/4)*(1/(E1*h1)+1/(E2*h2))-1 =7.32hx=(12*Dx/Ex)^(1/3)=0.42a=6.22*(1-1.51*(Ex/E0)-0.45)=4.40b=1-1.44*(Ex/E0)-0.45=0.81基层顶面当面回弹模量Et=a*hxb*E0*(Ex/E0)1/3=222.96普通砼面层的相对刚度半径r=0.537*h*(Ec/Et)(1/3)=0.599荷载疲劳应力计算荷载应力σps=0.077*r0.6*h-2=1.17疲劳应力系数kf=Ne v=2.182荷载疲劳应力σpr=kr*kf*kc*σps=2.66温度疲劳应力计算温度翘曲应力σtm=αc*Ec*h*Tg*Bx/2=1.82温度疲劳应力系数kt=(fr/σtm)*(a*(σtm/fr)c-b)=0.448温度疲劳应力σtr=kt*σtm=0.818极限状态计算Rr*(σpr+σtr)=3.93结论:综合疲劳应力小于面层砼弯拉标准强度值,能够满足使用要求。
路⾯结构设计计算书(有计算过程的)公路路⾯结构设计计算⽰例⼀、刚性路⾯设计1)轴载分析路⾯设计双轮组单轴载100KN⑴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:161100∑=?=ni i i i s P N N δ式中:sN ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作⽤次数;iP —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 ;i N—各类轴型i 级轴载的作⽤次数; n —轴型和轴载级位数;i δ—轴—轮型系数,单轴—双轮组时,i δ=1;单轴—单轮时,按式43.031022.2-?=i i P δ计算;双轴—双轮组时,按式22.051007.1--?=i i P δ;三轴—双轮组时,按式22.081024.2--?=i i P δ计算。
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,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η是0.17~0.22取0.2,08.0=r g ,则[][]362.69001252.036508.01)08.01(389.8343651)1(30=??-+?=?-+=ηr t r s e g g N N 其交通量在44102000~10100??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tc s E E ,查表的⼟基回弹模量a MP E 0.350=,⽔泥碎⽯a MP E 15001=,⽯灰⼟a MP E 5502= 设计弯拉强度:acm MP f 0.5=,ac MP E 4101.3?=结构层如下:⽔泥混凝⼟24cm 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:a x MP h h E h E h E 102520.020.055020.0150020.022222221222121=+?+?=++= 12211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x1233)2.055012.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500-?+?++?+?=)(700.4m MN -=m E D h x x x 380.0)10257.412()12(3131=?==165.4)351025(51.1122.6)(51.1122.645.045.00=-=-?=--E E a x786.0)351125(44.11)(44.1155.055.00=?-=-=--E E b xa x bx t MP E E E ah E 276.212)351025(35386.0165.4)(31786.03100===式中:t E ——基层顶⾯的当量回弹模量,aMP ;0E ——路床顶⾯的回弹模量,x E ——基层和底基层或垫层的当量回弹模量, 21,E E ——基层和底基层或垫层的回弹模量, x h ——基层和底基层或垫层的当量厚度, x D ——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度, 21,h h ——基层和底基层或垫层的厚度, b a -——与E E x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: ()m E E h r tc679.0)276.21231000(24.0537.0)(537.03131=??==4)计算荷载疲劳应⼒p σ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: a ps MP h r 060.124.0679.0077.0077.026.026.0=??==--σ因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能⼒的应⼒折减系数87.0=r K 。
新建水泥混凝土路面厚度计算书1、原始资料水泥混凝土路面设计设计内容 : 新建单层水泥混凝土路面设计道路等级 : 停车场-按城市支路设计变异水平的等级 : 中级可靠度系数 : 1.13面层类型 : 普通混凝土面层序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载交通量号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重(kN) (kN) (kN) (kN)1 双后轴货车 1 55 0 0 1 56 0 0 4002 单后轴客车 1 17 1 26.5 0 0 0 0 4000行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1轮迹横向分布系数 .39 交通量年平均增长率 5 %混凝土弯拉强度 4.5 MPa 混凝土弯拉模量 29000 MPa 混凝土面层板长度 5m 地区公路自然区划Ⅳ面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 .872.交通分析路面的设计基准期 : 20 年=51776设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为51776,为中等交通。
根据《规范》表3.0.6,水泥混凝土弯拉强度不得低于4.5MPa。
3、初拟路面结构初拟水泥混凝土路面厚度为: 0.2m,基层选用5%半刚性材料水泥稳定碎石,厚度为0.20m,水泥混凝土面板长度为:5m,宽度为4m。
纵缝为设拉杆平缝。
4、路面材料参数确定按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)《混凝土弯拉强度标准值》可确定混凝土弯拉强度标准值为:4.5MPa。
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)《水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值》可确定弯拉弹性模量为29000MPa。
路基回弹模量选用:20 MPa。
基层回弹模量选用1500Mpa。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)计算基层顶面当量回弹模量如下:Ex=(h1×h1×E1+h2×h2×E2)/(h1×h1+h2×h2)=1500(MPa)Dx=(E1×h1^3+E2×h2^3)÷12+(h1+h2)^2÷4×[1÷(E1×h1)+1÷(E2×h2)]^(-1))= 4 (MN-m)hx=(12×Dx/Ex)^(1/3)=(12×4/1500)^(1/3)=0.317(m)a=6.22×[1-1.51×(Ex/E0)^(-0.45)]=6.22×[1-1.51×(1500/20)^(-0.45)]=4.874b=1-1.44×(Ex/E0)^(-0.58)= 1-1.44×(1500/20)^(-0.58)=0.866Et=a×hx^b×E0×(Ex/E0)^(1/3)=4.874×0.317^0.866×20×(1500/20)^(1/3)=152.03(MPa)基层顶面当量回弹模量 : 152 MPa5、荷载疲劳应力计算混凝土面板的相对刚度半径r:r=0.537×h ×(Ec/Et)^(1/3)=0.618m标准轴载载临界处产生的荷载应力:=0.077×r^0.6h^(-2)=0.077×0.618^0.6 ×0.2^(-2)=1.442(MPa)σps由于纵缝形式为设拉杆平缝故接缝传荷能力的应力折减系数为Kr=.87路面普通混凝土,可取v=0.057设计基准年内荷载应力的累计疲劳作用的疲劳应力系数计算为:kf=Ne^v=51776^0.057=1.86按公路水泥混凝土路面设计规范《综合系数Kc》确定偏载和动载等因素对路面疲劳影响的综合系数为kc=1.2,计算荷载的疲劳应力σpr =krkfkcσps=0.87×1.86×1.2×1.442=2.795(MPa)6、温度疲劳应力计算混凝土膨胀系数ac=0.00001,Ec=29000,最大温度梯度为Tg =88℃/m。
公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m )交通量小客车1800 解放CA10B 19.40 60.85 1 双—300 黄河JN150 49.00 101.60 1 双—540 交通SH361 60.00 2×110.00 2 双130.0 120 太脱拉138 51.40 2×80.00 2 双132.0 150 吉尔130 25.75 59.50 1 双—240 尼桑CK10G39.2576.001双—1801)轴载分析路面设计双轮组单轴载100KN⑴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:161100ni i iisP N N 式中:s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数;i P —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 ;i N —各类轴型i 级轴载的作用次数;n —轴型和轴载级位数;i —轴—轮型系数,单轴—双轮组时,i=1;单轴—单轮时,按式43.031022.2iiP 计算;双轴—双轮组时,按式22.051007.1iiP ;三轴—双轮组时,按式22.081024.2iiP 计算。
轴载换算结果如表所示车型iP iiN 16)(PP N i i i解放CA10B 后轴60.85 1 3000.106 黄河JN150前轴49.00 43.03491022.2540 2.484 后轴101.6 1540696.134 交通SH361前轴60.00 43.03601022.2120 12.923 后轴2110.0022.052201007.1120118.031太脱拉138 前轴51.40 43.0340.511022.2150 1.453 后轴280.00 22.051601007.1150 0.969 吉尔130 后轴59.50 1 240 0.059 尼桑CK10G后轴76.00118002.230 161)(PP N Ni i ini 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0.2,08.0rg ,则362.69001252.036508.01)08.01(389.8343651)1(30rtr s eg g N N 其交通量在44102000~10100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tcs E E ,查表的土基回弹模量a MP E 0.350,水泥碎石a MP E 15001,石灰土aMP E 5502设计弯拉强度:a cmMP f 0.5,acMP E 4101.3结构层如下:水泥混凝土24cm 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:ax MP h h E h E h E 102520.020.055020.0150020.02222222122212112211221322311)11(4)(1212h E h E h h h E hE D x1233)2.055012.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500)(700.4m MNmE D h xx x380.0)10257.412()12(3131165.4)351025(51.1122.6)(51.1122.645.045.00E E ax 786.0)351125(44.11)(44.1155.055.00E E bx ax b xt MP E E E ah E 276.212)351025(35386.0165.4)(31786.0310式中:t E ——基层顶面的当量回弹模量,a MP ;0E ——路床顶面的回弹模量,x E ——基层和底基层或垫层的当量回弹模量,21,E E ——基层和底基层或垫层的回弹模量,x h ——基层和底基层或垫层的当量厚度,x D ——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度,21,h h ——基层和底基层或垫层的厚度,b a ——与E E x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:mE E h r tc679.0)276.21231000(24.0537.0)(537.031314)计算荷载疲劳应力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:apsMP hr060.124.0679.0077.0077.026.026.0因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数87.0rK 。
考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数454.2392.6900121057.0vefNK (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,计算。
fffd l v 017.0053.0)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25.1cK 按式(B.1.2),荷载疲劳应力计算为apscf r prMP K K K 829.206.125.1454.287.05)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 ,364.7679.05rl,由图B.2.2可查普通混凝土板厚65.0,24.0x B cm h。
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:axgc c tmMP B hT E a 23.265.029224.03100010125温度疲劳应力系数t K ,按式(B.2.3)计算为565.0058.0).557.2(841.057.20.5)(323..1bf a f K crtmtmrt再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为atmttrMP K 16.123.2518.0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16.1r r 按式(3.0.3)ar a trpr r MP f MP r 0.563.4)16.1829.2(16.1)(∴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、柔性路面设计交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m )交通量小客车1800 解放CA10B 19.40 60.85 1 双—300 黄河JN150 49.00 101.60 1 双—540 交通SH361 60.00 2110.00 2 双130.0 120 太脱拉138 51.40 280.00 2 双132.0 150 吉尔130 25.75 59.50 1 双—240 尼桑CK10G 39.2576.001双—1801)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:33.421PP N C C Ni i式中:N —标准轴载当量轴次,次/日i n —被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日P —标准轴载,KNi p —被换算车辆的各级轴载,KNK —被换算车辆的类型数1c —轴载系数,)1(2.111m c ,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。
2c :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车型ip 1c 2c in 35..421)(Pp n c c i i 解放CA10B 后轴60.85 1 1 300 34.566 黄河JN150 前轴49.00 1 6.4 540 155.212 后轴101.60 1 1 540 578.604 交通SH361前轴60.00 1 6.4 120 83.238 后轴110.002.21120399.634太脱拉138 前轴51.40 1 6.4 150 53.084 后轴80.00 2.2 1 150 125.013 吉尔130 前轴25.75 1 6.4 240 4.200 后轴59.50 1 1 240 25.082 尼桑CK10G前轴39.25 1 6.4 180 19.709 后轴76.001118054.552 33.421PP N C C Ni i1532.894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:13651)1(N N te次)(582.683630008.045.0894.1532365108.0115验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次a).轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为81'2'1')(ki i i Pp n c c N式中:'1c为轴数系数,)1(21'1m c'2c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:车型ip '1c'2cin 8'2'1)(Pp n c c i i 解放CA10B 后轴60.85 1 1 300 5.640 黄河JN150 后轴101.60 1 1 540 613.117 交通SH361 前轴60.00 1 1.85 120 3.729 后轴2×110.00 3 1 120 771.692 太脱拉138 前轴51.40 1 1.85 150 1.360 后轴2×80.00 3 1 150 75.498 吉尔130 后轴59.50 1 1 240 3.770 尼桑CK10G后轴76.001118020.035 8'2'11)(Pp n c c Ni i ki 1494.839注:轴载小于50KN 的轴载作用不计。
'13651)1(NN te次666658408.045.0839.14943651)08.01(152)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 )。