《路基路面工程》课程设计计算书解析

河南城建学院《路基路面工程》课程设计计算书

Ne?Ne7?Ne8?5.6?106 故其交通状况为中等交通。 3.2、验算半刚性材料结构层底拉应力

当以半刚性基层和底层底拉应力为设计指标时，凡轴载大于25KN的各级轴载Pi的作用次数ni均按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N'。

'N??C1'C2ni('i?1Kpip)8

式中：N'— 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；

ni— 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P— 标准轴载（kN）；

Pi— 各种被换算车型的轴载（kN）； C'1—轴数系数；

C'2—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：

C1?1?2(m?1)

式中：m—轴数。

轴载当量换算见下表

轴载换算表 车型 解放CA10B 解放CA30A 东风EQ140 黄河JN150 黄河JN162 黄河JN360 轴型 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 C1′ 1.0 1.0 1.0 3.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 3.0 C2′ Pi（kN） ni P(kN) N′=C1′C2′ni（Pi/P）8 190 100 200 100 110 100 170 100 150 100 60 100 — 3.57 0.21 0.40 — 5.78 10.45 193.02 43.59 458.85 4.34 771.69 '18.5 19.40 1.0 60.85 18.5 29.50 1.0 2×36.75 18.5 23.70 1.0 69.20 18.5 49.00 1.0 101.60 18.5 59.50 1.0 115.00 18.5 50.00 1.0 2×110.00 河南城建学院《路基路面工程》课程设计计算书

长征XD160 交通SH141 前轴 后轴 前轴 后轴 1.0 3.0 1.0 1.0 18.5 42.60 200 100 1.0 2×85.20 18.5 25.55 230 100 1.0 55.10 ∑N′=1831.13次/日 4.01 333.19 0.08 1.95 设计年限内累计当量轴数为 前八年：

Ne8?'[(1??)t?1]?365?'[(1?0.09)8?1]?365?N1.8???1831.13?0.35?2.6?106次

0.09‘后七年：

N1.7?N1.8?1.097?1.03?2959.47次 Ne7?则，

''[(1??)t?1]?365?’[(1?0.03)15?1]?365?N1.7???2959.47?0.35?3.4?1060.03‘Ne?Ne8?Ne7?6.0?106次 3.3、结构组合与材料选取

据《公路沥青路面设计规范》，并考虑沿途材料供应（碎石、砂砾石、粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料），路面结构层采用沥青混凝土（25cm）,基层用水泥稳定碎石（厚度待定），垫层用水泥石灰砂砾土（17cm）。表面层用细粒式密集配沥青混凝土（6cm），中面层用中粒式密集配沥青混凝土（8cm），下面层用粗粒式密集配沥青混凝土（11cm）。 3.4、隔层材料的抗压模量及劈裂强度

土基回弹模量的确定可据查表得，各结构层材料的抗压模量及劈裂强度见下表

回弹模量表

厚度抗压回弹模量（MPa） 劈裂强度（MPa） （cm） 15℃模量 20℃模量 6 2000 1400 1.4 8 1800 1200 1.0 11 1200 1000 0.8 待定 1500 1500 0.5 17 1300 1300 0.35 42.5 — ‘层次 面层 基层 垫层 材料名称 ① 细粒式沥青混凝土 ② 中粒式沥青混凝土 ③ 粗粒式沥青混凝土 ④ 水泥稳定碎石 ⑤ 水泥石灰砂砾土 土基回弹模量 河南城建学院《路基路面工程》课程设计计算书

其中由土基的回弹模量的确定，该去为IV2区，假定其为中湿状态，其平均稠度为?c?1.00，则土基回弹模量为42.5MPa。 3.5、设计指标的确定

1、设计弯沉值的确定

公路为高速公路，则公路等级系数Ac取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数As取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数Ab取1.0。

ld?600Ne?0.2AcAsAb

式中： ld— 设计弯沉值

Ne— 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 Ac— 公路等级系数，一级公路为1.0 As— 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 Ab— 基层类型系数，半刚性基层为1.0

a、当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力为设计指标时

Ld?600NeLd?600Ne?0.2AcAsAB?600?(0.56?107)AcAsAB?600?(0.60?107)?0.2?1.0?1.0?1.0?26.82(单位：0.01mm)?1.0?1.0?1.0?26.45(单位：0.01mm) b、当以半刚性基层和底层底拉应力为设计指标时

?0.2?0.2 2、各层材料层底容许拉应力，按下列公式计算：

?R??sks

式中 ： ?s— 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）；

N?R— 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限e次加载

的疲劳弯拉应力（Mpa）；

ks— 抗拉强度结构系数。

对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数：

Ks?0.09Ne0.22/Ac?2.75

对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：

Ks?0.35Ne0.11/Ac?1.95

表2-5 结构层容许弯拉应力

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材料名称 细粒沥青混凝土 中粒沥青混凝土 粗粒沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥石灰砂砾土

3.6、设计资料总结

设计弯沉值为Ld?26.82，相关资料见下表 （单位：mm）相关资料表 材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗历史沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥石灰砂砾土 H（cm） 6 8 11 待定 17 抗压模量Ei（MPa） 容许拉应力（MPa） 15℃ 20℃ 2000 1400 0.51 1800 1200 0.40 1200 1000 0.31 1500 1500 0.29 1300 1300 0.22 ?s（Mpa） 1.4 1.0 0.8 0.5 0.35 ks ?R（Mpa） 0.51 0.36 0.29 0.26 0.18 2.75 2.75 2.75 1.95 1.95 3.7、确定水泥稳定碎石层厚度

多层体系换算图示见下图

δ δ δ

A

细粒式沥青混凝土

中粒式沥青混凝土

粗粒式沥青混凝土

水泥稳定碎石

水泥石灰砂砾土

δ δ p E1=1400MPa E2=1200MPa E3=1000MPa E4=1500MPa E5=1300MPa E0=42.5MPa

路表弯沉值计算图式

A r 新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5

标 准 轴 载 : BZZ-100