路基路面工程瀝青路面課程設計實例1

《路基路面工程》課程設計說明書

目錄

軸載計算...........................................................................................................................................2

1.1代表軸載見2-1表.............................................................................................................21.2軸載換算.............................................................................................................................2

1.2.1當以設計彎沉值為指標和瀝青層的層底拉力驗算..............................................2

n各種被換算車輛的作用次（次/日）...................................................................................2

i1.3計算設計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次.....................................................................52初擬路面結(jié)構................................................................................................................................53路面材料配合比設計和設計參數(shù)的確定....................................................................................6

3.1材料的確定.........................................................................................................................63.2路面材料抗壓回彈模量的確定.........................................................................................6

3.2.1瀝青材料抗壓回彈模量的確定..............................................................................63.2.2半剛性極其他材料抗壓回彈模量的確定..............................................................63.3材料劈裂強度的測定.........................................................................................................74驗算擬定方案................................................................................................................................7

4.1計算各方案的彎沉值.........................................................................................................74.2抗拉強度結(jié)構系數(shù)Ks及容許拉應力σR計....................................................................84.3設計方案驗算.....................................................................................................................8

中濕路段E0=35MPa........................................................................................................8潮濕路段E0=25MPa.......................................................................................................14

5驗算防凍層厚度..........................................................................................................................196方案比選.....................................................................................................................................20致謝................................................................................................................錯誤！未定義書簽。

主要參考資料.........................................................................................錯誤！未定義書簽。

1

1軸載計算

1.1代表軸載見2-1表

表2-1前軸重后軸重后軸距交通量汽車車型后軸數(shù)后軸輪組數(shù)（kN）（kN）（m）（輛/d）東風EQ140東風SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL660023.7050.7019.4049.0059.5049.0017.0069.201*3.3060.85101.60115.0091.5026.501311111222222204000006004501003509003505001.2軸載換算

軸載換算以彎沉值和瀝青層的層底拉力和半剛性材料的層底拉力為設計標準

1.2.1當以設計彎沉值為指標和瀝青層的層底拉力驗算

4.35PiNC1C2nii1PK

式中：N標準軸載的當量軸次（次/日）

n各種被換算車輛的作用次（次/日）

iP標準軸載（kN）

P各種被換算車型的軸載（kN）

iCC

1軸數(shù)系數(shù)

論組系數(shù)，雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38

2

當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，此時軸系數(shù)為1，當軸間距小于3m時，雙軸或多軸按C1+1.2（m-1）計算，m為軸數(shù)。

2

前軸車型東風EQ140東風SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計后軸車型東風EQ140東風SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計后軸數(shù)131111前軸數(shù)111111C1111111C26.46.46.46.46.46.4ni（次/日）600450100350900350500P1(kN)P(kN)23.750.719.44959.54917N7.3201*0.0300.511100.601601.965100.6011.437962.4674100100100100100100116.4100后軸輪組數(shù)222222C111111C2111111NiP1(kN)(次/日）6003×450100350900350500P(kN)100100100100100100N120.9522323.98811.522375.0211653.020237.8211.5494723.87369.2113.360.85101.611591.526.511121100N1=4723.87+962.46=5686.29

1.2.2當進行以半剛性層底拉應力為設計指標

3

NC1i1K""PiC2niP軸數(shù)系數(shù)

8C1C2輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組18.5，四輪組0.09對于軸間距小于3m的雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按前軸車型東風EQ140東風SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680江淮AL6600累計后軸車型東風EQ140東風SP9250解放CA10B黃河JN150黃河JN162黃海DD680后軸數(shù)131111C1(m1)計算，m為軸數(shù)

1前軸數(shù)|C1’111111C2’18.518.518.518.518.518.5ni（次/日）P1(kN)600450100350900350500P(kN)100100100100100100N0.11036.3450.00421.518261.54721.5180.006341.05011111123.750.719.44959.549171118.5100后軸輪組數(shù)222222C1’C2’111111NiP1(kN)(次/日）6003×45010035090035069.2113.360.85101.611591.5P(kN)100100100100100100N31.5503665.8361.880397.3912753.121171.9644

11111

江淮AL6600累計121150026.51000.0121607021.753N1’=314.05+7021.75=7335.8

1.3計算設計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次

年份123456789101112131415增長系數(shù)11.081.081.081.081.071.071.071.071.071.051.051.051.051.05η*365*第一年到本年份增長系數(shù)的積182.5197.1212.868229.8974248.2892265.6695284.2663304.165325.4565348.2385365.6504383.9329403.1296423.2861444.4504合計：4618.9Ne=N1×4618.9=2.63×107Ne’=N1’×4618.9換算方法累計交通軸次瀝青層的層底拉力驗算時2.63×107半剛性材料的層底拉力驗算時3.39×107可知，為特重交通等級。2初擬路面結(jié)構

結(jié)合已有工程經(jīng)驗與經(jīng)典構造，擬定了兩個結(jié)構方案，根據(jù)結(jié)構層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能因素，初步確定路面結(jié)構組合與各厚度如下：

方案一：4cm細粒式SMA

5

7cm中粒式AC10cm粗粒式AC?粗粒式ATB基層18cm級配碎石

以瀝青穩(wěn)定碎石基層為設計層。

方案二：5cm細粒式AC6cm中粒式AC

9cm粗粒式ATB

25cm水泥穩(wěn)定碎石？水泥石灰砂礫土

以水泥石灰砂礫土為設計層。

3路面材料配合比設計和設計參數(shù)的確定

3.1材料的確定

剛性材料、柔性材料取自沿線料場集合料瀝青選自A級90號，技術指標符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40201*）相關規(guī)定。

3.2路面材料抗壓回彈模量的確定

3.2.1瀝青材料抗壓回彈模量的確定

擬定20℃和15℃的抗壓回彈模量，見表3-1

瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值表3-120℃抗壓回彈模量（Mpa）15℃抗壓回彈模量（Mpa）標準差標準差222ppppp材料名稱EEEEE細粒式SMA細粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密集配瀝青碎石201*1700160014501201*8015015050150Epa1800210019001850130030034018060150E1201*4201*4017301000P代1640140013001350900260027802260197013003.2.2半剛性極其他材料抗壓回彈模量的確定

擬定材料抗壓回彈模量，見表3-2

6

半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值表3-2抗壓模量（Mpa）方差22ppp材料名稱p代EEEE水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土級配碎石3000159040078025016401090476020903.3材料劈裂強度的測定

根據(jù)路基路面表14-15和表14-16確定材料劈裂強度，見表3-3

路面材料劈裂強度表3-3細粒式瀝中粒式瀝粗粒式瀝青密集配瀝水泥穩(wěn)水泥石灰材料名稱青混凝土青混凝土混凝土青碎石定碎石砂礫土劈裂強度1.21.00.80.60.60.4SMA1.64驗算擬定方案

4.1計算各方案的彎沉值

路面的彎沉值

ld由下式求出

ld600Ne0.2AAACSB

式中：

ld設計彎沉值（mm）

設計年限內(nèi)一個車道累計當量標準軸載通過次數(shù)

公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路取1.0，二級公路為1.1，

NeAC三四級公路為1.2

AAS面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝

青碎石、上拌下貫或灌入式路面、理清處治為1.1

B路面結(jié)構系數(shù)，剛性基層、半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基

層瀝青路面為1.6，若基層由柔性材料和半剛性材料組合而成，則位于兩者之間，通過線性內(nèi)插決定。

表4-1各方案彎沉值方案

基層類型ACASABLD=600NeACASAB7

-0.

一二

柔性半剛性11111.61.133.621.04.2抗拉強度結(jié)構系數(shù)Ks及容許拉應力σR計

Ks0.09Ne0.22/Ac（瀝青混凝土面層）Ks0.35Ne0.11/Ac（無機結(jié)合料穩(wěn)定集料）Ks0.45Ne0.11/Ac（無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土）

spKs

NeAC劈裂強度Ks值容許拉應力(MPa)R序號1234567結(jié)構層材料名稱細粒式瀝72.63×10青混凝土中粒式瀝72.63×10青混凝土粗粒式瀝72.63×10青混凝土SMA密集配瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土2.63×102.63×103.39×103.39×10777711111111.21.00.81.60.60.50.43.863.863.863.863.862.360.310.260.210.410.160.210.202.034.3設計方案驗算

中濕路段E0=35MPa

方案一驗算：

結(jié)構厚度計算結(jié)果結(jié)構層20℃抗壓模15℃抗壓劈裂強量（Mpa）模量（Mpa）序號度材料名均值標準均值標

層底拉容許拉應力應力（cm）（MPa）（Mpa）厚度

稱12細粒式SMA中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土粗粒式ATB級配碎石土基差準（Mpa）差1.61.047

得h417.5cm

故粗粒式ATB厚度為18cm

2）結(jié)構層底拉應力驗算(1)細粒式SMA拉應力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9180.9180.930.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H30.262.91

E2E1δ10.65δ查表得，δ

查圖得，σ0.07,m11.6,m20.5錯誤！未找到引用源。

滿足要求

(4)粗粒式ATB層底拉應力驗算

h∑hKK14′EK18001900185013004710184.7068.46211.9291843.097cmE41300130013001300′′E1E41300MPa,E2E5400MPa,H18cm

EE240035H18h43.0970.307,00.09,1.704,4.028E11300E2400δ10.65δ10.65查圖得，σ0.14,m11.23,m20.9錯誤！未找到引用源。滿足要求

(5)級配碎石層底拉應力滿足

驗算方案二

結(jié)構厚度計算結(jié)果結(jié)構20℃抗壓模15℃抗壓模量（Mpa）量（Mpa）序?qū)硬奶柫厦�稱細粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式ATB水泥穩(wěn)定碎石均值標準差層底拉容許拉應應力力（Mpa）（cm）標準（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂強度1170015021003401.24

水泥石灰515902501590250砂礫土6土基350--0.4-20-0.0460.20-單軸雙輪組P0.7MPMPah15cmaδ10.65cmE11700E21600MPa

E035MPa

彎沉修正系數(shù)

F1.63(LsE21.0350.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.4802201*P201*10.650.7E216000.94hh140.375E11700δδ10.65查表得，α5.80

E0350.024查表得K11.64又∵

E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.522

10002PδαK1F100020.710.655.801.640.482E0，h查表得H5.4E2δδEK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h557.5cmE2190019001900由K2及

H5.4δ5.410.6557.5cm

Hh2∑hk2.4k35得h416.1cm

故水泥石灰砂礫土厚度為20cm

2）結(jié)構層底拉應力驗算

(1)細粒式瀝青混凝土層底拉應力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9200.975.47cm′1900190019001900E212

EE20.9，00.02，h=0.376，H75.476.92E1E2δ10.65δ查表得，δ

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65,m21.1查圖得，σ0.15,m11.61錯誤！未找到引用源。滿足要求

（5）水泥石灰砂礫土層底拉應力驗算由（4）

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.04,m11.48,m21.1錯誤！未找到引用源。

潮濕路段E0=25MPa

方案一驗算：

結(jié)構厚度計算結(jié)果20℃抗壓模15℃抗壓結(jié)構層量（Mpa）模量（Mpa）劈裂強厚度層底拉容許拉度應力應力序號材料名標（cm）標準（MPa）（Mpa）均值均值準（Mpa）稱差差細粒式1201*1801800601.64

F1.63(LsE33.6250.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.5341201*P201*10.650.7E216000.800h=h1=4=0.376E1201*δδ10.65查表得，α6.70又∵

E0250.0201得K11.52E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E133.60201*0.65

10002PδαK1F100020.710.656.701.520.5341E0，h查表得H4.5E2δδEK145016004007102.4h42.4182.47h49.610.148.3cmE2160016001600由K2及

H4.5δ4.510.6548.3cm

Hh2∑hk2.4k35得h422.6cm

故粗粒式ATB厚度為23cm

2）結(jié)構層底拉應力驗算(1)細粒式sma拉應力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9230.9180.934.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H34.263.29

E2E1δ10.65δ查表得，δ

h∑hKK12′EK180019004710.89cm′19001900E2′EK18501300400100.9230.9180.91021.24.3035.5cm′185018501850E3H∑hk0.9K35EE21850350.91,00.028,h10.891.066,H35.53.309E11900E21850δ10.56δ10.65查表得，σ

驗算方案二

結(jié)構厚度計算結(jié)果結(jié)構20℃抗壓模15℃抗壓模量（Mpa）量（Mpa）序?qū)硬奶柫厦�稱細粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式ATB水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土土基均值標準差層底拉容許拉應應力力（Mpa）（cm）標準（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂強度1170015021003401.24

Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.455

10002PδαK1F100020.710.656.311.750.3761E0由K2及，h查表得H6.1

E2δδH6.1δ6.110.6564.96cm

Hh2∑hk2.4k35EK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h564.9cmE2190019001900得h423.3cm

故水泥石灰砂礫土厚度為24cm

2）結(jié)構層底拉應力驗算

(1)細粒式瀝青混凝土層底拉應力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9240.979.47cm′1900190019001900E2EE20.9，00.02，h=0.376，H79.476.95E1E2δ10.65δ查表得，δ

查表得，σ0所以錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。(3)粗粒式atb底拉應力驗算

h∑hKK13′EK2100190013004695.087.256921.33cmE3130013001300′′E1E31300MPa,E2E43200MPa,H∑hk0.9K45′EK13003201*50.9240.9252.7227.72cm′13001300E3EE23201*5H27.2h21.332.46,00.0079,2.16,2.061E11300E23200δ10.65δ10.65,m11.59,m21.1查圖得，σ0.01錯誤！未找到引用源。滿足要求

(4)粗粒式ATB層底拉應力驗算

h∑hKK14′EK4E32100190013003201*9253.255.218.102541.56cm3201*201*201*200′′E1E43200MPa,E2E51590MPa,H24cm

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查圖得，σ0.14,m11.1,m21.1錯誤！未找到引用源。滿足要求

（5）水泥石灰砂礫土層底拉應力驗算由（4）

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.03,m11.5,m21.2

5驗算防凍層厚度

方案一：瀝青層厚度21cm總62cm，滿足防凍大于50cm要求。方案二：瀝青層厚度19cm總68cm，滿足防凍大于50cm要求。

19

6方案比選

從經(jīng)濟方面考慮，方案二經(jīng)濟投入較小，但是方案一是柔性路面，在應力應變傳遞協(xié)調(diào)過度方面比較順利，結(jié)構排水良好。方案二半剛性基層路面表面易開裂形成較多橫向裂縫，減小壽命。故選方案一。

20

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