路面结构设计说明书.doc

目 录1、初始条件12、设计步骤及要点12.1、沥青路面设计12.1.1、确定路面等级和面层类型12.1.2、确定土基的回弹模量32.1.3、路面结构组合设计32.1.4、根据设计弯沉值计算路面厚度42.1.5、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力82.1.6、季节性冰冻地区沥青混凝土路面防冻厚度验算102.1.7、综合结论10附录：对于方案的情况计算11阿深公路湖北段（）路面结构设计1.初始条件：型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)三菱T653B29.348.01双-500黄河JN15049.0101.61双-500江淮HF15045.1101.51双-500解放CA15028.768.21双-400湘江HQP4023.173.22双3m500东风EQ14023.769.21双-400东风EQ15526.556.72双-500长征XD98037.172.652双-5002.设计步骤及要点：2.1. 沥青路面设计：2.1.1.确定路面等级和面层类型2.1.1.1.设计年限内一个车道的累计当量轴次计算 路面设计以单轴载双轮组100KN为标准轴载。 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： 轴载换算： 轴载换算采用如下的计算公式：计算结果如下表所示：型号Pi（KN）C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)4.35(次/日)三菱T653B前轴29.316.450015.34后轴48.01150020.52黄河JN150前轴49.016.4500143.72后轴101.611500535.74江淮HF150前轴45.116.4500100.19后轴101.511500533.45解放CA150前轴28.716.440011.22后轴68.21140075.68湘江HQP40后轴73.221500257.41东风EQ140后轴69.21140080.63东风EQ155前轴26.516.45009.91后轴56.72.2150093.21长征XD980前轴37.116.450042.84后轴72.652.21500274.012193.87注：轴载小于25KN的轴载作用可以不计。 累计当量轴次根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数是取0.35。累计当量轴次： （次）(2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算 验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：计算结果如下表所示：轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型Pi（KN）C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)(次/日)黄河JN150后轴101.611500567.70江淮HF150后轴101.511500563.25解放CA150后轴68.21140018.72湘江HQP40后轴73.22150082.43东风EQ140后轴69.21140021.03东风EQ155后轴56.73150016.02长征XD980后轴72.6531500116.411385.56注：轴载小于50KN的轴载作用可以不计。 累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.35。累计当量轴次： （次）2.1.1.2、确定路面等级和面层类型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大于500万次。根据规范公路沥青路面设计规范JTGD 502004和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。2.1.2、确定土基的回弹模量1）、此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。2）、根据设计资料，由设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497，该路段处于区，为粉质土，确定土基的稠度为1.10。3）、查设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表得土基回弹模量为MPa.2.1.3、路面结构组合设计2.1.3.1、拟订路面结构组合方案方案：根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取12cm），基层采用水泥碎石（取20cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。方案：根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取15cm），基层采用石灰水泥粉煤灰砂砾（取25cm），底基层采用二灰土（厚度待定）。2.1.3.2、拟订路面结构层的厚度方案：由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为）。方案：由设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm）。2.1.3.3、各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）方案：查设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取和的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到和的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为和，中粒式密级配沥青混凝土为和，粗粒式密级配沥青混凝土为和，水泥碎石（或）为，石灰土（或）为。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为，中粒式密级配沥青混凝土为,粗粒式密级配沥青混凝土为，水泥碎石为，石灰土为。 方案：查设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取和的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到和的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为和，中粒式密级配沥青混凝土为和，粗粒式密级配沥青混凝土为和，石灰水泥粉煤灰砂砾（或）为1400，二灰土（或）为。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为，中粒式密级配沥青混凝土为,粗粒式密级配沥青混凝土为，石灰水泥粉煤灰砂砾为，二灰土为。方案和方案的对比：由上面的两个方案，可以清楚的知道，方案比方案要好，因为方案更加经济合理，材料的配合比更加适当，工程效益和效果也要好，而且方案中的材料更加容易控制和得到。因此，方案比方案要优越，所以选择方案作为最佳方案。以下的计算都是针对方案的情况来计算的。对于方案的情况计算：2.1.4、根据设计弯沉值计算路面厚度设计指标的确定，对于高速公路，规范要求以设计弯沉值人作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。2.1.4.1、计算设计弯沉值按照设计规范公路沥青路面设计规范JTJ 01497中路面设计弯沉值公式计算。该项公路为高速公路,公路等级系数为1.0,面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于，基层类型系数取1.0 。设计弯沉值为： 2.1.4.2、计算各层材料的容许层底拉应力 由 细粒式密级配沥青混凝土： = 中粒式密级配沥青混凝土： 粗粒式密级配沥青混凝土： 水泥碎石： 石灰土： 设计资料总结如下： 设计弯沉值为，相关设计资料汇总如下表所示。设计资料汇总表材料名称h(cm)20C模量15C模量容许拉应力细粒式沥青混凝土3140020000.468中粒式沥青混凝土4120018000.334粗粒式沥青混凝土5100014000.243水泥碎石20150015000.260石 灰 土?5505500.091土 基37.537.52.1.4.4、查图法求计算层厚度 (1) 由上述计算可知设计弯沉值，令,求综合弯沉系数F。则 (2) 计算实际弯沉系数 (3) 计算理论弯沉系数 （4）查三层体系表面弯沉系数诺谟图 对于细粒式密级配沥青混凝土因为 由、查图得 由、查图得 由 、 和,查图得 （5）计算中层厚度 （6）计算石灰土层厚度 由公式得 则解得 则取 2.1.5、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力 （1）沥青面层层底拉应力验算（此时取抗压模量） 细粒式密级配沥青混凝土表层验算 由H= 即 由、和查图图中没有所查的相应数据，即、均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。中粒式密级配沥青混凝土表层验算 则由、和 查图图中没有所查的相应数据，即、均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。粗粒式密级配沥青混凝土表层验算 则 由、和 查图图中没有所查的相应数据，即、均小于零，因此可知层底不产生拉应力，产生压应力，即满足要求。 （2）水泥碎石基层层底拉应力验算 则 由,、和 查图得、,，又有则即满足要求。 （3）石灰土基层层底拉应力验算则由、和查图得、，又有则即满足要求。2.1.6、季节性冰冻地区沥青混凝土路面防冻厚度验算 因为该地区土基干湿类型为干燥土基，且设计任务书中没有“道路冻深”资料，所以不作路面防冻厚度验算。2.1.7、综合结论： 通过计算和各个方案的选择，得到石灰土的厚度为h=36cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为24.84(0.01mm)，沥青面层的层底均受拉应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.122,石灰土层底最大拉应力为0.060。上述设计结果满足设计要求。 因此该地区的新建高速公路设计选择方案。（对于方案的情况计算的计算见后面附录）附录：对于方案的情况计算：1、计算各层材料的容许层底拉应力 由 细粒式密级配沥青混凝土： = 中粒式密级配沥青混凝土： 粗粒式密级配沥青混凝土： 石灰水泥粉煤灰砂砾： 石灰土： 设计资料总结如下： 设计弯沉值为，相关设计资料汇总如下表所示。设计资料汇总表材料名称h(cm)20。C模量15。C模量容许拉应力细粒式沥青混凝土4140020000.468中粒式沥青混凝土5120018000.334粗粒式沥青混凝土6100014000.243石灰水泥粉煤灰砂砾25140014000.260二 灰 土?7507500.101土 基-37.537.5-2、查图法求计算层厚度 (1) 由上述计算可知设计弯沉值=24.84，令,求综合弯沉系数F。则 (2) 计算实际弯沉系数 (3) 计算理论弯沉系数 （4）查三层体系表面弯沉系数诺谟图 对于细粒式密级配沥青混凝土因为 由、查图得 由、查图得 由 、 和,查图得 （5）计算中层厚度 （6）计算石灰土层厚度 由公式得 则解得 则取 3、验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底弯拉应力 3.1、沥青面层层底拉应力验算（此时取抗压模量（1）沥青面层层底拉应力验算（此时取抗压模量） 细粒式密级配沥青混凝土表层验算 由H= 即 由、和查图图中没有所查的相应数据，即、均小于零，因此可知