自然区划-IV区一级公路路面结构设计.doc
《自然区划-IV区一级公路路面结构设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自然区划-IV区一级公路路面结构设计.doc(28页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、公路自然区划区一级公路路面结构设计The Design On The Road Surface Structure Of A Class-A Highway In Rank Nature Division For Highway 目 录1 引言12 新建沥青路面设计及计算22.1 基本资料22.1.1 自然地理条件22.1.2 土基回弹模量22.1.3 交通量及其年增长率和设计年限22.2.4 设计轴载22.2 初拟路面结构52.3 路面材料配合比设计与设计参数的确定62.3.1 试验材料的确定62.3.2 路面材料配合比设计62.3.3 路面材料抗压回弹模量的确定62.3.4 路面材料劈裂强
2、度测定62.4 路面结构层厚度确定72.4.1 方案一的结构层厚度计算72.4.2 方案二的结构层厚度计算82.4.3 方案三的结构厚度验算92.4.4 验算防冻厚度102.4.5计算机计算过程对比113 新建普通混凝土路面设计及计算163.1 基本资料163.1.1 自然地理条件163.1.2 土基回弹模量163.1.3 交通量及其年增长率和设计年限163.1.4 设计轴载163.2 初拟路面结构183.3 路面材料参数确定183.4 荷载疲劳应力193.5 温度疲劳应力203.6 可靠度系数确定203.7 极限状态方程验算203.8 计算机软件计算结果对比20致 谢22参 考 文 献23公
3、路自然区划IV区一级公路路面结构设计1 引言某地(IV区)拟建一级公路,设计年限为15年,土基为粉质土,确定土基的稠度为1.10,回弹模量取36MPa,路基干湿状态为中湿状态。有关资料如下:1.初始条件:在双轮组(或多轮组)货车型号中自行选取,型号不少于7种(如表1),日交通量自拟,保证计算的交通等级属于重交通或特重交通。表1 交通组成 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(辆/日)北京BJ13013.5527.2012010000成都CD130 13.6027.2012010000江淮HF140A 18.9041.801205000切贝尔D420 2
4、8.2054.801204000星牌STAR2000 37.0076.001204000黄河QD35249.8095.801201000东风EQ15526.5056.702206002公路技术等级为一级,为双向四车道。3交通组成如表1(示例)所示,交通量年增长率:前五(十)年:= 8%;中间五(十)年:= 7%;后五(十)年:= 6%。拟采用沥青路面结构和混凝土路面结构两种路面类型进行施工图设计。2 新建沥青路面设计及计算2.1 基本资料2.1.1 自然地理条件新建一级公路地处IV区,为双向四车道,拟采用沥青路面结构进行施工图设计;沿线土质为粉质土,属中湿状态。2.1.2 土基回弹模量设计路段
5、路基处于中湿状态,路基土为粉质土,土基的稠度为1.10,根据室内实验法确定土基回弹模量设计值为36MPa。2.1.3 交通量及其年增长率和设计年限根据工程可行性研究报告可知该路段所在地区近期交通组成与交通量,见表2-1。预测交通量为6.0%。沥青路面累计标准轴次按15年计。表2-1 近期交通组成与交通量车 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(辆/日)北京BJ130 13.5527.2012010000成都CD130 13.6027.2012010000江淮HF140A18.9041.801205000切贝尔D420 28.2054.801204000星牌
6、STAR2000 37.0076.001204000 黄河QD352 -49.8095.801201000 东风EQ155 26.5056.702206002.2.4 设计轴载(1)当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时,按P379, 式14-5计算:N1前=16.410000=10.71,N1后=1110000=34.70N2前=16.410000=10.89,N2后=1110000=34.70;N3前=16.45000=22.79,N3后=115000=112.48;N4前=16.44000=103.94,N4后=114000=292.25;N5前=16.44000=338.78,N5
7、后=114000=1212.27;N6前=16.41000=308.41,N6后=111000=829.74;N7前=16.4600=11.90,N7后= .2.21600=111.86N=+=3435.42查P379,表14-3,取车道系数=0.5,按P379,式14-6计算可得:累计当量轴次: Ne1=3653435.420.5=14593198.67总累计当量轴次:Ne =14593198.671459万(2) 当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时,按P378, 式14-1计算:N1前=118.510000=0.02,N1后=1110000=0.30;N2前=118.510000
8、=0.02,N2后=1110000=0.30;N3前=118.55000=0.15,N3后=115000=4.66;N4前=118.54000=2.96,N4后=114000=32.53;N5前=118.54000=25.99,N5后=114000=445.21;N6前=118.51000=69.99,N6后=111000=709.46;N7前=118.5600=0.27,N7后= 31600=19.23N=+=1310.55查P379,表14-3,取车道系数=0.5 。按P379,式14-6计算可得:累计当量轴次:Ne1=3651310.550.5=18908771.33总累计当量轴次:Ne
9、=18908771.331891万1.2101459万/1891万2.510,属于重交通。累计轴次计算结果见表2-2。表2-2 轴载换算与累计轴次型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数后轴距(m)交通量(辆/日)北京BJ13013.5527.201双-10000成都CD13013.6027.201双-10000江淮HF140A18.9041.801双-5000切贝尔D42028.2054.801双-4000星牌STAR200037.0076.001双4000黄河QD35249.8095.801双-1000东风EQ15526.5056.702双-600换算方法弯沉以及沥青层拉应力指标半刚性
10、层拉应力指标累计交通轴次1459万1891万(3) 计算机软件对比(见图2-1)图2-1 计算机软件轴载换算与累计轴次计算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 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 10000 2 成都CD130 13.6 27.2 1 双轮组 10000 3 江淮HF140A 18.9 41.8 1 双轮组 5000 4 切贝尔D420 28.2 54.8 1 双轮组 4000 5 星牌STAR2000 37 76 1 双轮组 4000 6 黄河QD352 49.8
11、 95.8 1 双轮组 1000 7 东风EQ155 26.5 56.7 2 双轮组 3 600 设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 6570 ,属特重交通等级 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 3435 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.313227E+07 属重交通等级 当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1311 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 5012056 属中等交通等级 路面设计交通等级
12、为特重交通等级 公路等级 一级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 22.6 (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 1.2 .36 2 中粒式沥青混凝土 1 .3 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .24 4 水泥稳定砂砾 .5 .26 5 水泥稳定碎石 .6 .31 2.2 初拟路面结构根据本地区的路用材料,结合已有工程经验与典型结构,拟定了三个结构组合方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度;按验算法验算方案三的结构厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、交通量以及施工机具
13、功能等因素,初步确定路面结构组合与各层厚度如下:方案一:4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+7cm粗粒式沥青混凝土+40cm水泥石灰沙砾土+?水泥稳定碎石层,以水泥稳定碎石层为设计层。方案二: 4cm 细粒式沥青混凝土+7cm中粒式沥青混凝土+18cm密级配沥青碎石+?水泥稳定砂砾+20cm级配砾石垫层,以水泥稳定砂砾为设计层。方案三:4cm细粒式沥青混凝土+7cm中粒式沥青混凝土+213cm密级配沥青碎石+32cm级配碎石。2.3 路面材料配合比设计与设计参数的确定2.3.1 试验材料的确定 半刚性基层所用集料取自沿线料场,结合料沥青选用A级90号,上面层采用SBS改性沥青,技术
14、指标据符合公路沥青路面施工技术规范(JTG F40204)相关规定。2.3.2 路面材料配合比设计(略)2.3.3 路面材料抗压回弹模量的确定(1)根据设计及配合比,选取工程用各种原材料制作,测定设计参数。 按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ05794)中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。(2)按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ0522000)中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量,测定20、15的抗压回弹模量,各种材料的试验结果与设计参数见表2-3和表2-4。2.3.4 路面材料劈裂强度测定根据设计配合比,选取工程用各种原材料,测定规定温度和龄期的材料劈裂
15、强度。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程与公路工程无机结合料稳定材料试验规程中规定的方法进行测定,结果见表2-5。表2-3 沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称20抗压回弹模量(MPa)15抗压回弹模量(MPa)方差2方差2+2细粒式沥青混凝土19112011589268034419923368细粒式沥青混凝土14251051215217518718012549细粒式沥青混凝土9785586813206012001440密级配沥青碎石12481161016171515614032027表2-5 路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石水泥稳
16、定碎石水泥稳定沙砾水泥石灰沙砾土二灰稳定沙砾劈裂强度(Mpa)1.21.00.80.60.60.50.40.6表2-4 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称抗压模量(MPa)方差2+2水泥稳定碎石318878210244752水泥石灰沙砾土15912501091291水泥稳定沙砾261723421483086级配碎石400级配沙砾2502.4 路面结构层厚度确定2.4.1 方案一的结构层厚度计算该结构为半刚性基层,沥青路面的公路等级系数为1.0,面层类型系数为1.0,基层类型系数为1.0,用P390, 式14-21计算设计弯沉值可得:=600=60014593198.671.
17、01.01.0=22.15(0.01mm)故设计弯沉值为22.15(0.01mm)。用P392, 式14-22、式14-23a、式14-23b计算容许拉应力可得:细粒式沥青混凝土:=0.35(MPa)中粒式沥青混凝土:=0.29(MPa)粗粒式沥青混凝土:=0.24(MPa)水泥石灰沙砾土:=0.14(MPa)水泥稳定碎石层:=0.21(MPa)计算机计算过程如图2-2所示:利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥石灰沙砾土层厚度为15cm;满足层底拉应力要求的水泥石灰沙砾土层厚度为15cm。设计厚度取水泥石灰沙砾土层为15cm,路表计算弯沉为14.7(0.01mm)。计算机计算过程见图2
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自然 区划 IV 一级 公路 路面 结构设计