城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算.doc
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1、城市道路半刚性基层沥青混凝土新建路面结构层的计算【摘要】:本文以工程实例通过基础资料并依据规范要求的技术标准,较系统的阐述了半刚性基层沥青路面结构层的拟定以及相应指标的验算。 现行书刊多从理论方面阐述路面结构的设计,本文以工程实例对新建的城市道路半刚性基层沥青混凝土路面进行结构计算。一、基础资料呼和浩特市地处内蒙古高原属中温带大陆性气候。年平均气温6.2,最冷月平均气温12.5,极端最低气温-31.2;最热月平均气温22.2,极端最高气温36.9。最大冻土深度156cm。年平均风速18m/s。根据2000年呼和浩特经济统计年鉴资料,市域总人口207.8万人,城区人口74.1万人。呼和浩特市绕城
2、南路工程拟建为城市I级主干路,双向八车道,计算行车速度为60Km/h,路面设计标准轴载为BZZ-100;本工程采用半刚性基层沥青混凝土路面,设计年限15年。二、轴载换算因缺乏必要的交通量组成资料,采用高峰小时流量换算。由工程可行性研究报告,设计年限末路段高峰小时流量(pcu/h)如下表:呼准路呼托路呼托路呼清路呼清路呼凉路呼凉路大台什路大台什路东风路35593330322431753670选取路段最大高峰小时流量3670pcu/H为全路高峰小时流量。城市道路设计规范(CJJ37-90),设计小时交通量与设计年限的平均日交通量有以下关系存在:NhNdak式中,k值取11%,值取0.6;则设计年限
3、末的年平均日交通量为:Nda55606pcu/d;计算路段通行能力时,车种换算系数小客车1.0普通汽车1.5(CJJ37-90)将年平均日交通量以普通汽车表示,则设计年限末日交通量为37070辆/日。所有普通汽车按解放CA10B考虑。汽车参数轴型号车型前轴重(KN)后轴重(KN)轴距(cm)后轴轮距(cm)双轮轮距(cm)轮压(MPa)空车满载空车满载1.2解放CA-10B19.320.321.060.0400174290.5规范Nci=ni=1apiri1.5ptr1.55Nini=1Nbi式中,Nci设计年限末年双向日平均当量轴次;pt0.7MPa;r10.65cm;车型Pi(MPa)ri
4、(cm)aapiri1.5ptr1.55NiNbi解放CA10B0.58.040.250.005637070207.5920.59.7710.0974370703610.618Nbi=3820设计年限末年双向日平均当量轴次Nci3820n/d;三、以弯沉值计算路面结构厚度(一)、容许回弹弯沉值的计算l1.1rs/N0.2(r=1.0;s=1.0)N=nNct(n=0.5)Nct=365Nci(1)t1/(1)t-1-年平均增长率,参照工程可行性研究报告分析确定为12;t设计年限,15年;Nct10.64106N=0.5Nct5.32106=532万次;则容许回弹弯沉值l1.11.01.0/5.
5、321060.20.050cm;(二)、确定土基回弹模量查公路自然区划图(JTJ00386)知,呼和浩特市位于VI1区(内蒙古草原中干区)。由岩土工程报告(西北设计院2001年)表6.4-2路基土干湿类型划分表路段分区里程液性指数干湿类型中西段IIISK0+000SK10+1400.280.62中湿东段IISK10+140SK13+609.7110.300.43干燥本工程按路基土干湿类型分两段设计路面结构。去除表层杂填土(0.52.0m),耕土(1.0,干燥)查公路沥青路面设计规范(JTJ01497)表E2,土基回弹模量En50.0Mpa;现以III区(SK0+000SK10+140)为例进行
6、路面结构的设计。1.设计年限内设计车道上的标准轴累计数N5.32106次;2.容许回弹弯沉值l0.050cm;3.土基回弹模量En=32.0MPa;4.初拟路面结构及其力学参数层次结构层名称厚度hi(cm)计算路表弯沉计算沥青混凝土面层拉应力计算水泥稳定砂砾基层拉应力计算沥青混凝土面层剪应力Ei(MPa)Ei(MPa)fam(MPa)Ei(MPa)frm(MPa)Ei(MPa)C(MPa)()1细粒式沥青混凝土(AC-13)3140020001.414007500.3342中粒式沥青混凝土(AC-20)5120018001.012006003粗粒式沥青混凝土(AC-25)6100014000.
7、81000500沥青砂(AC-5)1不参与强度计算46%水泥稳定砂砾?1300130013000.513005天然砂砾?160160160160压实土基32.032.032.044.85.按弯沉指标要求计算基层厚度将结构层多层体系简化成三层体系,如下所示:h1=3cm1400MPah=3cmE1=1400MPah2=5cm1200MPah3=6cm1000MPaH=?cmE2=1200MPah41300MPah5160MPaEn=32.0MPa设计弯沉ls=2Ptr(12)1/E1=2PtrL1/E1式中,Pt0.7MPa,r10.65cm,E11400MPa,综合修正系数11.47(LEn/
8、(2Ptr)0.381.47(0.05032.0/(20.710.65)0.380.629理论弯沉系数L12lsE1/(2Ptr1)lE1/(2Ptr1)0.0501400/(20.710.650.629)7.464;E2/E11200/14000.857h/r=3/10.650.282En/E232/12000.027查图9.4.3-3(CJJ37-90),得6.60K11.560则K2L/(K1)7.464/(6.601.560)0.725查得H/r=3.40,得H=36.21;H=h2h32.4(E3/E2)h42.4(E4/E2)h52.4(E5/E2)=5+62.4(1000/120
9、0)h42.4(1300/1200)h52.4(160/1200)=10.5716h41.0974h50.4319得h41.0339h50.4319=25.6384设天然砂砾厚h515cm,则6水泥稳定砂砾厚h419.16cm初步拟定路面结构和厚度为:细粒式沥青混凝土(AC-13)3cm中粒式沥青混凝土(AC-20)5cm粗粒式沥青混凝土(AC-25)6cm沥青砂(AC-5)1cm6%水泥稳定砂砾20cm天然砂砾15cm50cm6.验算沥青混凝土面层层底弯拉应力1)验算细粒式沥青混凝土上面层层底弯拉应力抗拉强度结构系数Kam0.12N0.2/r0.12(5.32106)0.2/1.02.657
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