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1、题目三: 沥青路面设计 初始条件：题：广东 IV 区高速公路沥青路面设计7广东 IV 区某新建双向 6 车道高速公路，拟采用沥青路面，路基土为中液限粘土，地下水位为0.8m，路基填土高度 0.5m，预计通车初年的交通量如下：车型 黄河JN163江淮AL6600东风EQ140东风SP9250北京BJ130交通量(辆/d)780 1300 400 210 300交通量年平均增长率 10，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。（1） 轴载分析路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载。1） 以设计弯沉值为指标及验算沥青面层层底拉应力中的累计当量轴次。轴载换算。 1轴载换算采用如
2、下的计算公式：35.41i2)p(kinCN式中：N标准轴载的当量轴次，（次/日）；ni被换算车辆的各级轴载作用次数，（次/日）；P标准轴载，（kN）; Pi被换算车辆的各级轴载，（kN），轴载小于 25kN 的轴载作用不计；C1轮组系数，单轮组为 6.4，双轮组为 1，四轮组为 0.38。 C2轴数系数，当轴间距大于 3m 时，按单独的一个轴计算，当轴间距小于 3m 时，双轴或多轴时按下式计算1)-(m2.2C式中：m轴数。计算结果如下表所示车型 1 2 12()4.35前轴 58.6 1 6.4 780 488.2黄河JN163 后轴 114.0 1 1 780 1379.2前轴 17.0
3、 1 6.4 1300 3.7江淮AL6600 后轴 26.5 1 1 1300 4.0前轴 23.7 1 6.4 400 4.9东风EQ140 后轴 69.2 1 1 400 80.6前轴 50.7 1 6.4 210 70.0东风SP9250 后轴 113.3 1 1 210 357.4前轴 13.55 1 6.4 300 0.3北京BJ130 后轴 27.2 1 1 300 1.0累计 2389.3累计当量轴次 2根据设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取 15 年，六车道的车道系数是，取 0.35.0.30.4=3651(1+)1 =3652389.3(1+0.1)1510.1 0.3
4、5=96980122） 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次。轴载换算 1验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为 81i2)p(kinCN式中： 轮组系数，双轮组为 1.0，单轮组为 18.5，四轮组为 0.09；1轴数系数。当轴间距大于 3m 时，按单独的一个轴计算，当轴间距2小于 3m 时，双轴或多轴时按下式计算1)-(m2C式中：m轴数。计算结果如下表所示车型 1 2 12()8前轴 58.6 1 1.85 780 20.1黄河JN163 后轴 114.0 1 1 780 2225.0东风EQ140后轴 69.2 1 1 400 21.0前轴 50.7 1 1.85 210 1.7
5、东风SP9250 后轴 113.3 1 1 210 570.2累计 2838.0累计当量轴次。 2=3651(1+)1 =3652838(1+0.1)1510.1 0.35=11519256(2)结构组合与材料选取计算得设计年限内一个行车道上的累计标准轴载次数约为 1000万次左右。根据规范推荐结构，并考虑到公路沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，路面结构面层采用沥青混凝土（15cm） ，基层采用水泥稳定碎石（取 25cm） ，底基层采用石灰土（厚度待定） 。规范规定高速公路、一级公路的面层由二层或者三层组成。查规范中的沥青路面高级路面中的“沥青混合料类型的选择（方孔筛）
6、”，采用三层式沥青面层，表面层采用抗滑表层， （厚度 4cm） ，中间采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度 5cm） ，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度 6cm） 。（3）各层材料的抗压模量与劈裂强度查表得各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取 20 的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到 20 的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为 1400MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa，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：细粒式密级配沥青混凝土为 1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为 1.0MPa，粗粒式
7、密级配沥青混凝土为 0.8MPa，水泥碎石为 0.5MPa，石灰土为0.225MPa。（4）土基回弹模量的确定该路段位于广州 区，为高液限粘质土，处于干燥状态，拟7定稠度为 1.03，查表“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa）”查得土基回弹模量约为 40MPa。（5）设计指标的确定对于高速公路，规范要求以设计弯沉值座位设计指标，并进行结构层底拉应力验算。1） 设计弯沉值。设计弯沉值按公式 计算。该公路为=6000.2高速公路，公路等级系数取 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20cm，基层类型系数取 1.0。设计弯沉值为 =6000.2=6
8、0096980120.21.01.01.0=24.032)各层材料的容许层底拉应力为=细粒式密级配沥青混凝土：=0.090.22=0.091.0115192560.221.0=3.22=1.43.22=0.4348中粒式密级配沥青混凝土：=0.090.22=0.091.0115192560.221.0=3.22=1.03.22=0.3106粗粒式密级配沥青混凝土：=0.090.22=0.091.1115192560.221.0=3.54=0.83.54=0.2260水泥碎石：=0.350.11=0.35115192560.111.0=2.09=0.52.09=0.2392石灰土：=0.450.
9、11=0.45115192560.111.0=2.69=0.2252.69=0.0836（6）设计资料总结设计弯沉值为 24.03（0.01mm），相关设计资料汇总如下表材料名称15模量 20模量 劈裂强度容许拉应力 细粒式沥青混凝土4 1800 1400 1.4 0.4348中粒式沥青混凝土5 1600 1200 1.0 0.3106粗粒式沥青混6 1200 1000 0.8 0.2260凝土水泥碎石25 1500 0.5 0.2392石灰土 ？ 550 0.225 0.0836土基 40 (7)确定石灰图层的厚度通过计算机设计计算得到，石灰土的厚度为 24.2，计算机集散结果如下新建路面结
10、构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 24.03 (0.01mm)路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土4 1400 1800 .43482 中粒式沥 5 1200 1600 .3106青混凝土3 粗粒式沥青混凝土6 1000 1200 .2264 水泥碎石土25 1500 1500 .23925 石灰土 ？ 550 550 .08366 土基 40按设计弯沉值计算设计层厚度
11、:LD= 24.03 (0.01mm)H( 5 )= 20 cm LS= 25.8 (0.01mm)H( 5 )= 25 cm LS= 23.7 (0.01mm)H( 5 )= 24.2 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 5 )= 24.2 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 24.2 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 24.2 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 24.2 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 24.2 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 5 )= 24.2 cm(仅考虑弯沉)H( 5 )= 24.2 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 50 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .
