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1、 一、 基本資料 （1） 設(shè)計任務(wù)書要求 湖北某地（Ⅳ3）擬建等級為高速公路，設(shè)計年限為15年，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，需進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （2） 地質(zhì)條件 土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，路基干濕狀態(tài)為干燥狀態(tài)。 （3） 交通條件： 型號 前軸載(KN) 后軸載(KN) 后軸數(shù) 輪組數(shù) 軸距(cm) 交通量(輛/日) 三菱T653B 29.3 48.0 1 雙 -　 500 黃河JN150 49.0 101.6 1 雙 -　 500 江淮HF150 45.1 101.5 1 雙 -　 500 解放

2、CA150 28.7 68.2 1 雙 - 400 湘江HQP40 23.1 73.2 2 雙 >3m 500 東風(fēng)EQ140 23.7 69.2 1 雙 -　 400 東風(fēng)EQ155 26.5 56.7 2 雙 -　 500 長征XD980 37.1 72.65 2 雙 -　 500 二、設(shè)計步驟及要點： 2.1. 瀝青路面設(shè)計： 2.1.1.確定路面等級和面層類型 2.1.1.1.設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次計算 路面設(shè)計以單軸載雙輪組100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 (1)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)

3、及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次： ①軸載換算： 軸載換算采用如下的計算公式： 由程序計算可得結(jié)果： 2204（次） （注：軸載小于25KN的軸載作用可以不計。） ②累計當(dāng)量軸次 根據(jù)設(shè)計規(guī)范，（高速）公路瀝青路面的設(shè)計年限取15年，六車道的車道系數(shù)是取0.35。 累計當(dāng)量軸次： =8266889（次） (2)驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次 ①軸載換算 驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力軸載換算公式： 由程序計算可得結(jié)果： =1438（次） 軸載換算結(jié)果（半剛性基層層底拉應(yīng)力） 注：軸載小于50KN的軸載作用可以不計。 ②累計當(dāng)量軸次

4、參數(shù)取值同上，設(shè)計年限是15年,車道系數(shù)取0.35。 累計當(dāng)量軸次： =5393732（次） 2.1.1.2、確定路面等級和面層類型 由上面的計算得到設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為大于500萬次。根據(jù)規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTGD 50－2004》和設(shè)計任務(wù)書的要求可確定路面等級為高級路面，面層類型采用瀝青混凝土，設(shè)計年限為15年。 2.1.2、確定土基的回彈模量 (1)、此路為新建路面，根據(jù)設(shè)計資料可知路基干濕狀態(tài)為干燥狀態(tài)。 (2)、根據(jù)設(shè)計資料，由設(shè)計規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014—97》，該路段處于Ⅳ 區(qū)，為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10。

5、(3)、查設(shè)計規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014—97》中“二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值 ”表得土基回彈模量為 MPa. 2.1.3、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計 2.1.3.1、擬訂路面結(jié)構(gòu)組合方案 方案Ⅰ：根據(jù)規(guī)定推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（取15.5cm），底基層采用石灰水泥粉煤灰砂礫土（取25cm），基層采用水泥石灰穩(wěn)定碎礫石（厚度待定）。 方案Ⅱ: 根據(jù)規(guī)定推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（取17cm），底基層采用水泥穩(wěn)定砂礫（取25cm），基層采用石灰煤渣碎石（厚度待定）。

6、 2.1.3.2、擬訂路面結(jié)構(gòu)層的厚度 方案Ⅰ：由于計算所得的累計當(dāng)量軸載達(dá)到了500萬次，按一級路的路面來設(shè)計，由設(shè)計規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014—97》規(guī)定高速公路、一級公路的面層由二層至三層組成。采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（厚度為3.5cm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚度為5cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度為）。 方案Ⅱ：由設(shè)計規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014—97》規(guī)定高速公路、一級公路的面層由二層至三層組成。采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（厚度為4cm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（

7、厚度為6cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度為7cm）。 方案Ⅰ和方案Ⅱ的對比：由上面的兩個方案，可以清楚的知道，方案Ⅰ比方案Ⅱ要好，因為方案Ⅰ更加經(jīng)濟(jì)合理，材料的配合比更加適當(dāng)，工程效益和效果也要好，而且方案Ⅰ中的材料更加容易控制和得到。因此，方案Ⅰ比方案Ⅱ要優(yōu)越，所以選擇方案Ⅰ作為最佳方案。以下的計算都是針對方案Ⅰ的情況來計算的。 對于方案Ⅰ的情況計算： 2.1.3.3、各層材料的設(shè)計參數(shù)（抗壓模量與劈裂強(qiáng)度） 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 劈裂強(qiáng)度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.4 0.47 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.33

8、 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.24 4 水泥石灰穩(wěn)定碎礫石 0.6 0.31 5 石灰粉煤灰砂礫土 0.25 0.1 2.1.4、根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度 設(shè)計指標(biāo)的確定，對于高速公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值人作為設(shè)計指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗算。 2.1.4.1、計算設(shè)計彎沉值 按照設(shè)計規(guī)范《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014—97》中路面設(shè)計彎沉值公式計算。該項公路為高速公路,公路等級系數(shù)為1.0,面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于，基層類型系數(shù)取1.0 。 設(shè)計彎沉值為： mm 2.1.4.2、計算各層材料的

9、容許層底拉應(yīng)力 設(shè)計資料總結(jié)如下： 設(shè)計彎沉值為24.8mm，相關(guān)設(shè)計資料匯總?cè)缦卤硭?。?可得： 設(shè)計資料匯總表 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) (20℃) 抗壓模量(MPa) (15℃) 容許應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 3.5 1400 2000 0.5 2 中粒式瀝青混凝土 5 1200 1600 0.36 3 粗粒式瀝青混凝土 7 900 1200 0.26 4 水泥石灰穩(wěn)定碎礫石 ？ 1500 1500 0.32 5 石灰粉煤灰砂礫土 25 550 550 0.1 6

10、 土基 42.5 2.1.4.3、求計算層厚度 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 24.8(0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 26.2(0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 23.3(0.01mm) H( 4 )= 19.9 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 27.4 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 2

11、7.4 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 27.4 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 27.4 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 27.4 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 2.1.5、驗算瀝青混凝土各面層及半剛性基層、底基層的層底彎拉應(yīng)力 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 29.7 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 32.4 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 L

12、S= 35.3 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 42 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 111.3 (0.01mm) 土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 258.8 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式) 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 1 )=-0.282 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 2 )=-0.124(MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 3 )=-0.059 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 4 )= 0.144 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 5 )= 0.092(MPa) 2.1.6、綜合結(jié)論： 通過計算和各個方案的選擇，得到石灰土的厚度為H=27.4cm，實際路面結(jié)構(gòu)的路表實測彎沉值為24.8(0.01mm)，瀝青面層的層底均受拉應(yīng)力，水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.144 ,石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.092 。 上述設(shè)計結(jié)果滿足設(shè)計要求。