建沥青路面设计-道路工程课程设计
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第一章 新建沥青路面设计
1.1路基干湿类型及路基回弹模量的确定
资料:路基地属高原西南潮暖区V4区,路段地质组为泥质砂岩,上覆盖亚粘土。路床顶面距地下水位2.0m。
(1)通过上述资料可查的:V4区粘土路基的临界高度H1=1.7~1.9m,H2=0.9~1.1m,由于H>H1,可判定路基干燥稳定路面强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响,路基干湿类型为干燥。
(2)路床表面下80cm深度内平均稠度Wc与分界稠度的关系是Wc>=Wc1,因为路基干湿类型为干燥,可查的分界稠度Wc1=1.1,即Wc>=1.1,估计该段路基上层80cm范围内的平均稠度为1.15左右。
(3)由于路基土的平均稠度为1.15,所以查设计规范得土基回弹模量E0=47MPa.
(4)由于是高等公路,由沥青面设计规范说明,采用重型击实试验时,土基回弹模量E0提高15%~30%,现取提高15%,则E0=47*(1+15%)=54.05MPa。路基干湿类型为干燥。
1.2沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的设计
(1)计算累计轴载作用次数,确定路面等级及计算设计弯沉值。
路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
1)以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时。
轴载换算:
N=kiiiPPncc12135.4
汽车型号 Pi C1 C2 ni kiiiPPncc12135.4
江淮AL6600 前轴 17 1 6.4 1050 _
后轴 26.5 1 1 1050 3.3
会客JT6912 前轴 31.2 1 6.4 180 7.3
后轴 65.6 1 1 180 28..8
跃进牌NJ131 前轴 20.2 1 6.4 700 _
后轴 38.2 1 1 700 10.6
东风牌EQ140 前轴 23.7 1 6.4 500 _
后轴 69.2 1 1 500 100.8
黄河牌JN-150 前轴 49 1 6.4 500 143.7
后轴 101.6 1 1 500 535.7
日野KB222 前轴 50.2 1 6.4 120 38.3
后轴 104 1 1 120 142.3
太脱拉138 前轴 51 1 6.4 280 95.8
后轴 80 2.2 1 280 233.4
当量轴载累计 1340
累计当量轴次计算:
已知:此公路设计为高速公路,设计年限为15年,四车道的车道系数为0.4~0.5,
在此取0.45。
t=2005-2002+1=4
N1=1200211rtN=%7131340=1641.6次
113651NrNrTe=45.06.164113.0136513.0115
=10897874.1次
2)验算半刚性基层层底拉应力是;
① 轴载换算公式:
PPikiinccN8121
汽车型号 Pi 1c 2c ni PPnccii821
江淮AL6600 前轴 17 1 18.5 1050
_
后轴 26.5 1 1 1050 _
会客JT6912 前轴 31.2 1 18.5 180 _
后轴 65.6 1 1 180 6.17
跃进牌NJ131 前轴 20.2 1 18.5 700 _
后轴 38.2 1 1 700 _
东风牌EQ140 前轴 23.7 1 18.5 500 _
后轴 69.2 1 1 500 26.29
黄河牌JN—150 前轴 49 1 18.5 500 _
后轴 101.6 1 1 500 567.7
日野KB222 前轴 50.2 1 18.5 120 8.95
后轴 104 1 1 120 164.23
太脱拉138 前轴 51 1 18.5 280 23.71
后轴 80 3 1 280 140.93
当量轴载累计 937.98
② 累计当量轴次计算:
N1=1200211rtN=7.01398.937=1149.1次
113651NrNrTe=45.01.114913.0136513.0115
=7628379.1次
3)已知此公路等级为I级,设计年限为15年,设计年内累计标准轴>400万次/车道,面层为沥青混凝土,查规范可得:此路面等级为高级路面。
4)计算设计弯沉值:
通过上述已知条件从而得到Ac=1.0,As=1.0,Ab=1.0;
mmNbscedAAAl01.04.230.10.10.16006001.108978742.02.0•••(2)拟定路面结构方案,确定路面材料参数
方案一:
初步拟定路面结构有5层,具体如下:
材料名称
厚度(cm) 抗压模量E(MPa) 劈裂强度(MPa) 20℃ 15℃
细粒式沥青混凝土 4
1400 2000 1.4
中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 1.0
粗粒式沥青混凝土 7 900 1200
0.8
石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500
0.6
石灰土 23
550 550
0.25
(3)根据设计弯沉值计算路面厚度:路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界状态容许的最大拉应力。
SSPRK
a. 对于沥青混凝土面层 SK=eaNA22.009.0/cA
b. 对于无机结合料稳定集料类 cesAKN11.035.0
c. 对于无机结合料稳定细粒土类 cesAKN11.045.0
已知:0.1cA;1.10897874eN
18.30.1/1.108978740.109.022.0sK
细粒式沥青混凝土层底拉应力计算:
SSPRK=MPa44.018.34.1
中粒式沥青混凝土层底拉应力计算
SSPRK=MPa31.018.30.1
粗粒式沥青混凝土层底拉应力计算
SSPRK=MPa25.018.38.0
已知:0.1cA;1.10897874eN
esNK11.035.0/08.20.11.1089787435.0/11.0cA
SSPRK=MPa288.008.26.0
石灰土层容许拉应力计算:
cesAKN11.045.0=67.20.1/1.1089787445.011.0
SSPRK=MPa09.067.225.0
1.3 新建沥青路面方案的电算过程附图
1.3.1交通量年增长率分段数据
1.3.2沥青路面车辆与交通量参数
1.3.3沥青路面材料参数
轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
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 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 1286.3
2 会客JT6912 31.2 65.6 1 双轮组 220.5
3 跃进NJ131 20.2 38.2 1 双轮组 857.7
4
东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 612.5
5 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 612.5
6 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 147
7 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组 <3 343
设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率
13 %
当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :
路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1664
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1.104658E+07
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 : 1194
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7926451
公路等级 高速公路
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 : 23.4 (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 0.44
2 中粒式沥青混凝土 1 0.31
3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.23
4 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.3
5 石灰土 0.25 0.1
1.3.4沥青路面设计程序
1.3.5沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序
新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 高速公路
新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 23.4 (0.01mm)
路面设计层层位 : 5
设计层最小厚度 : 16 (cm)
层位 结 构 层 材 料 名
称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20℃) 抗压模量(MPa)
(15℃)
容许应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.44
2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 0.31
3 粗粒式沥青混凝土 7 900 1200 0.23
4 石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500 0.3
5 石灰土 22.1 550 550 0.1
6 土基 54.05
按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 23.4 (0.01mm)