路基路面课程设计计算书(沥青路面利用诺谟图计算)

1、路基路面工程课程设计计算书某新建沥青高速路面设计（利用诺谟图计算）道路与桥梁方向指导老师：专业年级：班级，学号：学生姓名：完成时间：2012 年 6 月 24 日路面结构设计的计算基本资料：某地区规划修建一条四车道的一级公路，沿线筑路材料的情况：石料：本地区山丘均产花岗岩、流纹岩和凝灰熔岩；储量丰富，岩体完整。石料强度高。砂：海岛沿岸多处沙滩可供取砂，运输较方便。土料：沿线丘岗均有砖红色亚粘土和黄褐色砂砾质粘土可供 路基用土。此公路的设计年限为 20年，拟采用沥青路面结构进行设计。12344、轴载分析。1、设计年限内交通量的平均增长率:由主要预测年交通量表可算得：52000年到2005年的年增

2、长率：12266(11)18293 ,可算得：18.3%2005年至ij 2010年的年增长率：18293(12010年到2015年的年增长率：26204(12015年至ij 2020年的年增长率：35207(1.52) 26204,可算得：2 7.5%5_ _一3) 35207,可算得：3 6.1%4)5 55224 ,可算得：4 9.4%123448.3% 7.5% 6.1% 9.4%47.8%2、设计年限内一个车道的累计当量轴次的计算。路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以 BZZ 100表示。1)当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数 N的公式为:4.35

3、k 一 PN= C1C2ni()i 1P预测交通组成表车型前轴重(KN )前轴重(KN )后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量 (辆/日)跃进NJ13016.2038.301双轮组702解放CA10B19.4060.851双轮组962黄河JN15049.00101.601双轮组661对于跃进NJ130:前轴：P=16.20KN<25KN ,省略不算后轴：C1=1, C2=1, P=38.30KN, P=100KN, R =702P 4 3538.30 4 35NC1c2n ()1 1 702 ()10.8次/dP100对于解放CA10B :前轴：P=19.40KN<25KN,省略不算

4、。后轴：Ci=1, C2=1, P=60.85KN, P=100KN, R =962NC1c2n1康严 1 1 962 (产5 110.8次/d对于黄河JN150:前轴：C1=1, C2=6.4, P=49.00KN, P=100KN, Ai =661n gc2 n康严1 6.4 661 (鬻严190.0次/d后轴：C1=1, C2=1, R=101.60KN, P=100KN, ni=661F-、4.35101.60、4.35N C1C2ni ()1 1 661 ()708.3次/dP100最终可汇成下表:车型P (KN)C1C2Ai (次/日)n /P'4.35C1C2 n-(一)

5、 P跃进NJ130前轴16.2016.47020后轴38.301170210.8解放CA10B前轴19.4016.49620后轴60.8511962110.8轴载换算结果表（弯沉）黄河JN150前轴49.0016.4661190.0后轴101.6011661708.3L刑P-8十P(KN)NCC1PC n ( i )C24.35n (次/日）C1C2ni ()4 Ad O Ql-l 9 1环，# NI1'30前轴INU116.201C叫P)1.8570210 19.9 0后轴38.30117020解放CA10B前轴19.4011.859620后轴60.851196218.1前轴49.0

6、011.856610t=20 年,=7.8%,双向四车道，故车道系数选为0.4。故Ne (1)t 1 365 Ni20(1 0.078)1 365 1019. 0.4 6665106 次0.0782）当进行半刚性基层层底拉应力验算时,换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为为:CGn*)8同理，计算结果可如下表所示：轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）黄河JN150后轴101.6011661750.5合计kP 8NCGniQ)i 1P768.6设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算:Ne (1' 1救 N1_ 20(1

7、 0.078)1 365 .768.6 0.4 5022846 次0.078、拟定路面结构组合方案及厚度。组合方案，拟定了两种，其简图如下所示：方案一：方案一:细粒式沥青混凝土h1=4cm细粒式沥青混凝土h 1 =4cm中粒式沥青混凝土h2=5cm中粒式沥青混凝土h2 =6cm粗粒式沥青混凝土h3=6cm粗粒式沥青混凝土h3 =8cm水泥稳定碎后h4=20cm水泥稳定碎后h4 = ?石灰土h5=?一灰土h5=16cm级配碎、砾石h 6=12cm填隙碎石h6=10cm土基土基三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。1）确定各层材料的抗压模量与劈裂强度。查表可得下列设计参数，汇表如

8、下:材料名称抗压回弹模量（MPa）15 C劈裂强度(MPa )20 C15 C细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120014001.0粗粒式沥青混凝土100012000.8水泥稳定碎后15000.5石灰土5500.225一灰土7500.25级配碎、砾石225填隙碎石2502）确定土基的回弹模量。该路段处于IV7区，为黏质土，且稠度为1.00。查公路沥青路面设计规范可得土基回弹模量为 34.5MPa四、设计指标的确定。对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算。 1、设计弯沉值的计算：_0 2Ld 600Ne . AcAsAb该公路为一级公路，故

9、公路等级系数Ac=1.0,且是沥青混凝土面层，故面层类型系数As=1.0o方案一：半刚性基层上设置40mm+50mm+60mm=150mm<160mml沥青混合料结构层,Ab =1.0o故 Ld 600Ne0.2AcA5Ab 600 6665106 0.2 1.0 1.0 1.0 25.91 mm方案二：半刚性基层上设置 40mm+60mm+80mm=180mm,介于160mm和260mm之间的沥青混合料结构层，故由线性内插可求得Ab =1.12。故Ld 600Ne 0.2AcAsAb 600 6665106 0.2 1.0 1.0 1.12 29.01mm2、各层材料的容许层底拉应力的

10、计算。容许拉应力RspKs细粒式沥青混凝土:Ks0.09AaNe0.22一4 0 220.09 1.0 5022846 .2681.0 2.68sp 1.4RKs 2.680.5224 MPa中粒式沥青混凝土:Ks0.09AaNe0.22A0.09 1.0 50228460.222 681.0 2.68sp 1.0RKs2.680.3731 MPa粗粒式沥青混凝土:Ac0.09 1.1 50228460% 0 2.95水泥稳定碎石:spKs0.82.950.350.51.910.2712 MPa5022840.2618 MPa石灰土： Ks0.45Ne0.11A0.4550228460.02.

11、46spKs骞 0.0915MPa二灰土： Ks0.45Ne0.0.4550228460.1702.46spK7照 0.1016 MPa 2.46计算结果列于下表:各层材料的容许拉应力材料名称sp ( MPa)Kr (MPa)细粒式沥青混凝土1.42.680.5224中粒式沥青混凝土1.02.680.3731粗粒式沥青混凝土0.82.950.2712水泥稳定碎后0.51.910.2618石灰土0.2252.460.0915一灰土0.252.460.1016五、确定设计层的厚度。1、方案一计算：（采用三层体系为计算体系）1）令实际弯沉ls ld,则弯沉综合修正系数F63(就7严号0.360.52

12、2000 10.650.71.63 (25.91_)0.38(34.5)0.36弹性三层体系的实际弯沉|s1000 型EiiF故理论弯沉系数l 一些一2000 p F25.91 14002000 0.7 10.65 0.524.682）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:E1h1E2h2E3h3E4h4E5h5E6h6E0E1%E2 HE。则中层厚度的换算公式为:5 62100012006Hh2几k 3E3E2Ekh2h3IVE5E22021500 , h5120055012001222251200(38.5 0.7h5)cm3), h/ /0.65 0.38% 34%00

13、 0.03查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K=1.44=5.8E24 120%.0.9，查诺谟图可得E1 1400由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得：K1K2故K2戈1440.56再查诺谟图可得 H 4.8故 H 4.8 10.65 51.1cm故 H 38.50.7h5=51.1由此可解得：h5 18cm2、方案二计算:（采用三层体系为计算体系）1）令实际弯沉ls ld,则弯沉综合修正系数F 1.63(ls2000）0.38（ E。）0.361.63 (底p、0.38 ,34.5、0.36)()0.540.7弹性三层体系的实际弯沉1s2p1000 E11F故理论弯沉系数l

14、 一正一2000 p F29.01 14005.042000 0.7 10.65 0.542）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:E1h1E2h2E3h3E4h4E5h5E6h6Eih1E2 HE。E。则中层厚度的换算公式为:750 ，250I。2；412001200(31.8 1.1h4)cm3) / h/ %0.65 0.38% 34%00 0.03查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K1=1.44E24120%cc 0.9，查诺谟图可得=5.8iK1K2E1. 1400由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得:故 K25.040.60K15.8 1.44再查

15、诺谟图可得 H 4.3故 H 4.3 10.65 45.8cm故 H 31.8 1.1h4 45.8由此可解得：h4 13cm六、层底弯拉应力验算。公路为一级公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。1、方案一的层底拉应力的验算。（采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E1h1E2h 2E3h3E4h4E5h5E6h6E0100061000100016.2cm150091500E3E4E4E2E1E312005、1209 225 15001400 '-100

16、00.9 E4错nQ 550180.9 1500hk. Ek 儿H hk 0.9 k 4 k 3hk 10.9 E627.4cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,pm1m2E3E4E0h 16.21510.65 1.5E0E034.5E2, E41500E4E31500151000 1.5查诺谟图可得：3 1.090.020.13又因为H/ 27.4/n_ 2.6查诺谟图可得：m20.7810.65故沥青混凝土面层底面的最大拉应力p mim2 0.7 0.13 1.09 0.78 0.0774MPa容许拉应力 0.2712MPa2）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应

17、力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:故半刚性基层底面的最大拉应力E4 hE2h 2E3h3E4h4E5h5E6h 6EihiE5 HE0E。h kihkjl谓嚏嗜，1400 c 1200 ° 1000 ” 1500. 15001500 1500150033.2cmH k 51Vdi5 唯唯180.9 550120.9 225，550，55022.4cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,pm1m2hE0E2E555004,E41500 0.4查诺谟图可得：31.3 ,0.14又因为H/ 22%.65 2查诺谟图可得：m2 0.93p mm2 0.7 0.14 1.

18、3 0.93 0.1185MPa容许拉应力 0.2618MPa3）验算底基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:E1h1E5 hE2E6 h6E3h3E4h4E0E5h5E6E。72.9cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得，pmm2E6E5225550 °”查诺谟图可得：31.08 ,0.08又因为H/ h/ 1%0 65 1.1查诺谟图可得：m2 1.18故半刚性基层底面的最大拉应力容许拉应力0.0915MPap m1m2 0.7 0.08 1.1 1.18 0.0727 MPa2方案二的层底拉应力的验算。（采用三层体系验算多

19、层路面的结构层底部拉应力）1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:E1h1E2h 2E3h3E4h4E5h5E6h6Eo6EkE1E3E2h33hhkk 14 1400100019.3cmh1h21200 。 81000100010006Hhkk 4E4E4h5If h6E6E4n 1500130 150021.8cmh41607501500250100.91500由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,pm1m2h19.3.1810.65E2E1E4E31500151000E0E0.34.5E2E415000.02查诺谟图可得:m11.270.11又因为H21.810.652.0查诺谟图可得：m2 1.0故沥青混凝土面层底面的最大拉应力桀i泡M E3 hE4 HEop m1m2 0.7 0.11 1.27 1.0 0.0978MPa容许拉应力 0.2712MPa2）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:EihiE4 hE5 HE31h3E4h4E51h5E61h6E