沥青混凝土和水泥混凝土路面的设计流程-分享篇

沥青混凝土路面一、确定路面结构方案按材料情况拟定路面结构组合设计方案，如图E0=27Mpah4待求,E4=160Mpa天然砂砾h3=30cm,E3=600Mpa粉煤灰三渣h2=8cm,E2=800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1200Mpa细粒式密级配沥青混凝土二、确定路面设计弯沉值1、计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次eN在《路基路面工程》查表得t=15,r=4%，=0.3，N1＝880次/日1511)136514%)13658800.454%2894862terNNr（（＝次2、计算确定路面设计弯沉值ld根据《路基路面工程》表12-9、12-10、12-11得Ac=1.0、As=1.0、Ab=1.0由此计算ld，0.260.2600600(289486210)1.01.01.030.61(0.01)0.031decsblNAAAmmcm＝三、计算待求层厚度土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于下表中材料名称抗压回弹模（MPa）劈裂强度（MPa）20C15C细粒试沥青混泥土120018001.2粗粒试沥青混泥土80012000.6粉煤灰三渣6000.3天然砂砾160－土基27－①根据ls=ld，求理论弯沉系数ca由36.0038.0)()2000(63.1pElFs、FaEplcs12代入数据，即0.380.3630.61271.63()()0.505200010.650.7F＝10.0306114004.882210.650.70.505sclEapF②计算待求层高度h4把此多层体系换算成三层体系，如下图3所示，计算方法如下：h4待求,E4=160Mpa天然砂砾h3=30cm,E3=600Mpa粉煤灰三渣粗粒式密级配沥青混凝土细粒式密级配沥青混凝土细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土图3换算当量三层体系图122110122102232.423238000.282;0.6671210,810.651200270.282;0.03412101.298004.880.504;81.290.5040.034;0.282,5.15.110.6554.32cyyycyaakkEhEEhkEakakEhHkEHcmEHhhE查图得查图，得由，查表得；42.4422.42.44460016054.3283080080038.53.EhEhhcm因此其厚度满足施工四、验算整体性材料层底部的最大弯拉应力①确定各土层底部的容许拉应力因有sSPRK，则a、细粒式沥青混凝土的容许拉应力cegsANAK22.009.0；10.221.21.00.510.091.0(2894862)RMPab、粗粒式沥青混凝土的容许拉应力cegsANAK22.009.0；20.220.61.00.230.091.1(2894862)RMPac、粉煤灰三渣cesANK11.0'35.0；30.110.31.00.170.35(2894862)RMPa②确定各层底部的最大弯拉应力（说明：验算层底弯拉应力c15的抗压回弹模量）a、确定细粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力1m将多层体系换算成当量三层体系，如下图；h=3cm,E1=1800MpaH=?,E2=1200Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1200Mpa粉煤灰三渣h3=30cm,E3=600Mpa天然砂砾h4=38.5cm,E4=160MpaE0=27Mpah=3cm,E1=1800MpaH=30.4cm,E2=1200Mpa换算计算得出E0=27MpaE0=27Mpa340.90.90.90.9234226001608305630.412001200EEHhhhcmEE2012270.282;0.667;0.023,1200yyyEEhEE查表12-18，得0，表明该层层底受弯曲压应力，1m自然满足要求。b、确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力2m14421218008312.321200EhhhcmE40.90.93431603030.441.71200EHhhcmE将多层体系换算成当量三层体系，如下图；h=?,E1y=1200MpaH=?,E2y=600Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1200Mpa粉煤灰三渣h3=30cm,E3=600Mpa天然砂砾h4=38.5cm,E4=160MpaE0=27Mpah=12.32cm,E1y=1200MpaH=41.7cm,E2y=600Mpa换算计算得出E0=27MpaE0=27Mpa201212212212.32600271.16;0.5;0.045;10.65120060012-180.12,0.941.73.92;12-180.5210.650.70.70.120.90.520.0390.23yyyymREEhEEmHmmmMpaMpa查图，得：查图，得：故满足验算要求。c、确定粉煤灰三渣层底的弯拉应力3m将多层体系换算成当量三层体系，如下图；h=?,E1y=600MpaH=30.4cm,E2y=160Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1200Mpa粉煤灰三渣h3=30cm,E3=600Mpa天然砂砾h4=38.5cm,E4=160MpaE0=27Mpa换算计算得出E0=27Mpah=53.0cm,E1y=600MpaH=38.5cm,E2y=160MpaE0=27Mpa2144443213312001800308353600600EEhhhhcmEE2012121253160274.97;0.267;0.169;10.6560016012-180.16,1.0538.53.62;12-180.8210.650.70.70.161.050.820.0960.17yyymREEhEEmHmmmMpaMpa查图，得：查图，得：故满足验算要求。通过计算可以确定本方案所拟定路面结构符合要求，即，细粒式沥青混凝土：3cm；粗粒式沥青混凝土：8cm；粉煤灰三渣：30cm；天然砂砾：38.5cm。水泥混凝土路面（一）横向缩缝设传力杆E0=27Mpah3,E3=160Mpa天然砂砾h2,E2=600Mpa粉煤灰三渣h1,E1混凝土板1、确定设计参数1）计算使用初期设计车道的日标准轴载的轴数N1＝760次/日。对照《城市道路设计规范》，本例为重级交通，设计使用年限t＝30年。2）设计年限内设计车道累计标准轴载的车辆有效作用次数N按《城规》，取η＝0.453011)136514%)13657600.454%7001083teNN（（＝次3）动荷系数和综合系数《城规》规定：“采用半刚性材料做基层，动荷系数减少0.05；横缝处设传力杆，动荷系数减少0.05，现二者兼具，故动荷系数应减少0.1，因此取1.05dK；综合系数1.25cK.4)混凝土设计弯拉强度和弹性模量取34.5;2810cmcfMPaEMPa5）基、垫层厚度设计（1）土基回弹模量：027.0EMPa。（2）根据《城规》要求的基层顶面当量回弹模量(min)tE值设计基、垫层厚度。①先求天然砂砾层（厚度定为20cm）顶面的当量回弹模量1tE（如图2）：由10/160/275.93EE及120hcm，查《城规》可得10/2.4tEE因此12.427.064.8tEMPa②根据三渣基层顶面要求的当量回弹模量(min)tE计算基层厚度（图3）E0=64.8Mpah3,E3=600Mpa粉煤灰三渣E0=27Mpah4,E4=160Mpa天然砂砾E1t=?Etmin=100MPah1=?h1=20图2图30164.8tEE，取(min)100tEMPa由10/600/64.89.26EE，0/100/64.81.54tEE，查规范得18hcm。基层厚度采用15cm。基层宽度应比混凝土板每侧各宽出25－35cm。当粉煤灰三渣层厚度用15cm时，三渣基层顶面的当量回弹模量tE重新计算如下：10/600/64.89.26EE，，查《城规》图得0/2.35tEE，则12.3564.8152.3tEMPa2、计算荷载应力p，确定混凝土板的厚度bh1）计算混凝土地抗折疲劳强度f(0.8850.063lg)4.5(0.8850.063lg7001083)2.04()fcmfNMPa2）混凝土板下地基地计算回弹模量sE设板厚19bhcm，则stEnE(8.40.58)brthnnE，设传力杆时，1.0rn则191.0(8.40.58)1.63152.3n1.63152.3248.2stEnEMPa3）确定计算荷载应力p由3/2810/248.2112.8csEE；19bhcm；100PkN，查得1.23MPa则1.051.251.231.61(2.04)pdcfKKMPaMPa由于《城规》规定板的最小厚度不得小于18cm，故取板厚为20cm。另按规定，按设传力杆确定混凝土的厚度时，在板的自由边不能设传力设施时，应设置边缘钢筋，自由板角上都应设角隅钢筋。3、混凝土板块平面尺寸设计板宽（bB）按一个车道设计，即为3.75m；板长（bL）根据温度翘曲应力验算确定；1）混凝土板的温度梯度（hT）确定规定中：hT＝0.92～0.97，此取均值hT＝0.9452）计算温度翘曲应力时板的相对刚度半径nl223032231.42(1)/[6(1)]1.42182810(10.3)/[6152.3(10.15)]78.1nbctclhEEcm3）计算温度应力系数xC和yC设板长450bLcm，则板的相对长度：/450/78.15.76bnLl相对宽度：/375/78.14.8bnBl查图得：板中点0.925xC0.840yC4)计算板中点的温度翘曲应力x和y值36222810100.94519(0.880.150.84)()2.70212(10.15)xcycchxcCCETMPa36222810100.94519(0.840.150.88)()2.50212(10.15)xcycchycCCETMPa取其中的最大值x=2.7MPa作为混凝土板的温度翘曲应力t。5）确定一次最大行车荷载作用下的计算荷载应力'p按交通等级，一次最大行车荷载的轴载P应定位120kN。则由3/2810/248.2112.8csEE；19bhcm；120PkN，查得最大应力'1.48MPa则''1.051.251.481.94pdcKKMPa6）板中点可能出现的一次最大行车计算荷载应力和温度翘曲应力的叠加值为'1.942.74.64(4.5)ptcmMPafMPa，但超过值小于cmf的5％，故可认为板长4.5m可以通过。4、通过计算，可以确定本方案所拟定路面结构符合要求，即板厚19cm；粉煤灰三渣厚15cm；天然砂砾厚20cm；板块平面尺寸为：板长（缩缝间距）4.5m；板宽（一个车道宽）3.75m。5、防冻厚度检验参照《公路自然区规划JTJ003－86》II4a为冀北山地副区，其多年平均最大冻深为1