大同线路面计算书

大同线公路大同至XXX段新建工程路面设计计算书路线建设说明：拟建两车道的二级公路。在使用期内的交通量年平均增长率为10%。该段路处于IIIa区，为粉质低液限粘土。当路面处于干湿状态时：一.预测交通量组成：车型前轴重(KN))后轴重(KN))后轴数后轴轮组数后轴距交通量(次/日日)黄河JN15049.0101.61双150日野KB22250.2104.31双150三菱T653B29.348.01双120解放SP920031.378.03双>3m100东风EQ15526.556.72双>3m150轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以设计弯沉值为指标，以验算沥青层层底抗拉应力为验算内容进行设计。轴载换算公式：N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35计算结果如下：车型轴载类型Pi(KN)C1C2NiC1C2Ni(Pi/P)4..35黄河JN150前轴49.0111506.75后轴101.611150160.75日野KB222前轴50.2111507.5后轴104.311150180.1三菱T653B前轴29.3111200.48后轴48.0111204.93解放SP9200前轴31.3111000.64后轴78.031100101.8东风EQ155前轴26.5111500.47后轴56.72.2115028.0N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35=491.32累计当量轴次：据规范：二级公路沥青路面设计年限取12年，双车道的车道系数为：0.6–0.7，取0.65。Ne={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη={[(1+0.1)365-1]*365/0.1}*Ni*0.65=2492673次验算半刚性基层层底抗拉应力的累计当量轴次。轴载换算：N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8轴载换算结果表（半刚性基层底层拉应力）。车型轴载类型Pi(KN)C1`C2`NiC1`C2`Ni(Pi/P)8黄河JN150后轴101.611150170.25日野KB222前轴50.2111500.604后轴104.311150210.1解放SP9200后轴78.03110041.1东风EQ155后轴56.7311504.81N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8=426.864累计当量轴次参数取同上值，设计年限为12年，车道系数为0.65。累计当量轴次为：Ne`={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη=2165661次二.结构组合与材料选取由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累积标准轴次约为250万左右，路面结构中面层采用沥青混凝土(9cm)、基层采用水泥碎石(20cm)、底层采用石灰土。由规范规定沥青混凝土面层的使用并结合工程实际，本路线采用双层式设计。其中表面层采用细粒式级配沥青混凝土（厚为3cm）[AC-13]；下面层采用粗粒式级配沥青混凝土（厚为6cm）[AC-25]。各种材料抗压模量与劈裂强度查公路《路基路面工程》（人民交通出版社）表14-13、14-14，得到各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取20ºC时的模量，各值均取规范规定的中间值。因此，细粒式密级配沥青混凝土为1400Mpa；粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa；水泥碎石为1500Mpa；石灰土为550Mpa。各层材料的劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土为1.4Mpa；粗粒式密级配沥青混凝土为0.8Mpa；水泥碎石为0.5Mpa；石灰土为0.225Mpa。土基回弹模量的确定该段路处于IIIa区，为粉质低液限粘土。稠度取1.1。查表得土基回弹模量为61Mpa。三.设计指标确定规范规定对于二级公路规范要求设计弯沉值作为设计指标并进行结构层底拉应力验算。设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式：Ld=600Ne-0.2AcAsAb,二级公路其等级系数为：Ac=1.1；面层为沥青混凝土As=1.0；底层厚度大于20cm，Ab=1.0。Ld=6002492673-0.2*1.1*1.0*1.0=34.69(10-2mm)各层材料的容许底层拉应力：σR=σSP/KS细粒式密级配沥青混凝土：KS=0.09AaNe0.22/Ac=0.09*1.0*24926730.22/1.1=2.090σR=σSP/KS=1.4/2.090=0.670Mpa粗粒式密级配沥青混凝土：KS=0.09AaNe0.22/Ac=0.09*1.1*24926730.22/1.1=2.299σR=σSP/KS=0.8/2.299=0.348Mpa水泥碎石：KS=0.35Ne0.11/Ac=0.35*24926730.11/1.1=1.608σR=σSP/KS=0.5/1.608=0.298Mpa石灰土：KS=0.45Ne0.11/Ac=0.45*24926730.11/1.1=2.068σR=σSP/KS=0.225/2.068=0.1088Mpa设计资料总结：材料名称h(cm)20ºC模量((MPa))容许拉应力(MMPa)细粒式314000.670粗粒式610000.348水泥碎石2015000.298石灰土？5500.1088土基——61——确定路面厚度综合修正系数：F=1.63[Ls/(2000δ)]0.38*(E0/P)0.36(P为轮胎接地压强)取Ls=Ld=34.69、P=0.7Mpa、δ=0.5*单轮传压面当量直径=0.5*21.3=10.65F=1.63*[34.69/(2000*10.65)]0.38*(61/0.7)0.36=0.710理论弯沉系数：aL=Ls*E1/(PdF)=(34.69*1400*10-3)/(0.7*21.3*0.71)=4.588由E2/E1=1000/1400=0.714h1/δ=3/10.65=0.282查图：a=7.59；由E0/E2=61/1000=0.061h1/δ=3/10.65=0.282查图：K1=0.87；则K2=aL/aK2=4.588/(7.59*0.87)=0.695由表查得：h/δ=4.6则H=δ*4.9=10.65*4.6=48.99=6+20*1.184+h4*0.78所以得出h4=24.7≈25cm四.验算部分整体性材料基层拉应力验算沥青混凝土劈裂强度为δspa=1.2Mpa；韧性材料劈裂强度为δspa=1.2Mpa。沥青混凝土面层底面弯拉应力计算：结构层等效换算算细粒式h1E1=1400粗粒式h2E2=1000水泥碎石h3E3=1500石灰土h4E4=550土基E0=61=9.26H=30.73又因为h/δ=9.26/10.65=0.8695E2`/E1`=E3/E2=1.5查图得σ为负值，则弯拉应力为负，因此面层弯拉应力满足要求。验算基层底面拉应力h=？E=1500MMPa石灰土H=25E=550MPPa土基E=61MPaah=2.949+5.42+25=33.37又因为h/δ=33.37/10.65=3.3E1`/E2`=550/1500=0.3667查表得：δ=0.16由E0/E2`61/550=0.1109得：m1=1.10m2=0.79σM=0.7*0.16*1.1*0.79=0.097328<0.1071即石灰土所受承载力小于允许承载力，故满足要求。当路面处于中湿状态时：当土基处于中湿状态时，取Wc=1.0,则E0=48MPa一.预测交通量组成：车型前轴重(KN))后轴重(KN))后轴数后轴轮组数后轴距交通量(次/日日)黄河JN15049.0101.61双150日野KB22250.2104.31双150三菱T653B29.348.01双120解放SP920031.378.03双>3m100东风EQ15526.556.72双>3m1501.轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以设计弯沉值为指标，以验算沥青层层底抗拉应力为验算内容进行设计。轴载换算公式：N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35计算结果如下：车型轴载类型Pi(KN)C1C2NiC1C2Ni(Pi/P)4..35黄河JN150前轴49.0111506.75后轴101.611150160.75日野KB222前轴50.2111507.5后轴104.311150180.1三菱T653B前轴29.3111200.48后轴48.0111204.93解放SP9200前轴31.3111000.64后轴78.031100101.8东风EQ155前轴26.5111500.47后轴56.72.2115028.0N=ΣC1C2Ni(Pi/P)4.35=491.32累计当量轴次：据规范：二级公路沥青路面设计年限取12年，双车道的车道系数为：0.6–0.7，取0.65。Ne={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη={[(1+0.1)365-1]*365/0.1}*Ni*0.65=2492673次2.验算半刚性基层层底抗拉应力的累计当量轴次。轴载换算：N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8轴载换算结果表（半刚性基层底层拉应力）。车型轴载类型Pi(KN)C1`C2`NiC1`C2`Ni(Pi/P)8黄河JN150后轴101.611150170.25日野KB222前轴50.2111500.604后轴104.311150210.1解放SP9200后轴78.03110041.1东风EQ155后轴56.7311504.81N`=ΣC1`C2`Ni(Pi/P)8=426.864累计当量轴次参数取同上值，设计年限为12年，车道系数为0.65。累计当量轴次为：Ne`={[(1+r)t-1]*365/r}*Niη=2165661次二.结构组合与材料选取由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累积标准轴次约为250万左右，路面结构中面层采用沥青混凝土(9cm)、基层采用水泥碎石(20cm)、底层采用石灰土。由规范规定沥青混凝土面层的使用并结合工程实际，本路线采用双层式设计。其中表面层采用细粒式级配沥青混凝土（厚为3cm）[AC-13]；下面层采用粗粒式级配沥青混凝土（厚为6cm）[AC-25]。各种材料抗压模量与劈裂强度查公路《路基路面工程》（人民交通出版社）表14-13、14-14，得到各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取20ºC时的模量，各值均取规范规定的中间值。因此，细粒式密级配沥青混凝土为1400Mpa；粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa；水泥碎石为1500Mpa；石灰土为700Mpa。各层材料的劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土为1.4Mpa；粗粒式密级配沥青混凝土为0.8Mpa；水泥碎石为0.5Mpa；石灰土为0.225Mpa。土基回弹模量的的确定该段路处于IIIIa区，为粉粉质低液限限粘土。稠稠度取1.1。查表得得土基回弹弹模量为48MMpa。三.设计指标确定规定对于二级公公路规范要要求设计弯弯沉值作为为设计指标标并进行结结构层底拉拉应力验算算。路面设计弯沉值值根据公式式：Ld==600NNe-0..2AcAsAb,二级公路路其等级系系数为：Ac=1.1；面层为沥沥青混凝土土As=1.0；底层厚度度大于200cm，Ab=1.0。Ld=600224926673-00.2**1.1**1.0**1.0==34.669(100-2mm)各层材料的容许许底层拉应应力：σR=σSP/KS细粒式密级配沥沥青混凝土土：KS=0.09AAaNee0.222/Acc=0.009*1..0*2449267730.222/1..1=2..090σR=σSP/KS=11.4/22.0900=0.6670MMpa粗粒式密级配沥沥青混凝土土：KS=0.09AAaNee0.222/Acc=0.009*1..1*2449267730.222/1..1=2..299σR=σSP/KS=00.8/22.2999=0.3348MMpa水泥碎石：KS=0.35Ne0..11//Ac=00.35**2492267300.11//1.1==1.6008σR=σSP/KS=00.5/11.6088=0.2298MMpa石灰土：KS=0.45Ne0..11//Ac=00.45**2492267300.11//1.1==2.0668σR=σSP/KS=00.2255/2.0068=00.10888Mppa设计资料总结：：材料名称h(cm)20ºC模量((MPa))容许拉应力(MMPa)细粒式314000.670粗粒式610000.348水泥碎石2015000.298石灰土？7000.1088土基——48——确定路面厚度综合修正系数：：F=1.63[[Ls/((20000δ)]0.338*(EE0/P))0.366(P为轮胎接接地压强)取Ls=Ld=334.699、P=0..7Mpaa、δ=0.55*单轮传传压面当量量直径=00.5*221.3==10.665F=1.63**[34..69/((20000*10..65)]]0.388*(488/0.77)0.336=0.66503理论弯沉系数：：aL=Ls*E1/((PdF))=(344.69**14000*10--3)/((0.7**21.33*0.66503))=5.00089由E2/E1=10000/14400=00.7144h1/δ=3/110.655=0.2282查查图：a=7..59；由E0/E2=48//10000=0..048h1/δ=3/110.655=0.2282查查图：K1=1.007；则K2=aL/aK2=55.00889/(77.59**1.077)=0..61688由表查得：h//δ