路面结构设计计算书.doc
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1、公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量小客车1800解放CA10B19.4060.851双300黄河JN15049.00101.601双540交通SH36160.002110.002双130.0120太脱拉13851.40280.002双132.0150吉尔13025.7559.501双240尼桑CK10G39.2576.001双1801)轴载分析 路面设计双轮组单轴载100KN 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 轴载换算: 式中 :100KN的单轴双轮组标准轴载的作用次数; 单轴单轮、单轴双轮组、双轴双轮组或
2、三轴双轮组轴型i级轴载的总重KN; 各类轴型i级轴载的作用次数; 轴型和轴载级位数; 轴轮型系数,单轴双轮组时,=1;单轴单轮时,按式计算;双轴双轮组时,按式;三轴双轮组时,按式计算。 轴载换算结果如表所示车型解放CA10B后轴60.8513000.106黄河JN150前轴49.005402.484后轴101.61540696.134交通SH361前轴60.0012012.923后轴2110.00120118.031太脱拉138前轴51.401501.453后轴280.001500.969吉尔130后轴59.5012400.059尼桑CK10G后轴76.00118002.230834.389注
3、:轴载小于40KN的轴载作用不计。 计算累计当量轴次 根据表设计规范,一级公路的设计基准期为30年,安全等级为二级,轮迹横向分布系数是0.170.22取0.2,则 其交通量在中,故属重型交通。2)初拟路面结构横断面 由表3.0.1,相应于安全等级二级的变异水平为低中。根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级,查表4.4.6 初拟普通混凝土面层厚度为24cm,基层采用水泥碎石,厚20cm;底基层采用石灰土,厚20cm。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m,长5.0m。横缝为设传力杆的假缝。3)确定基层顶面当量回弹模量 查表的土基回弹模量,水泥碎石,石灰土 设计弯拉强度:,结构层如下: 按式(B
4、.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下: 式中:基层顶面的当量回弹模量,; 路床顶面的回弹模量, 基层和底基层或垫层的当量回弹模量, 基层和底基层或垫层的回弹模量, 基层和底基层或垫层的当量厚度, 基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度, 基层和底基层或垫层的厚度, 与有关的回归系数 普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为: 4)计算荷载疲劳应力 按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为: 因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数(v与混合料性质有关的指数,普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土,) 根据公
5、路等级,由表B.1.2考虑偏载和动载等因素,对路面疲劳损失影响的综合系数 按式(B.1.2),荷载疲劳应力计算为 5)温度疲劳应力 由表3.0.8,区最大温度梯度取92(m)。板长5m , , 由图B.2.2可查普通混凝土板厚。按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为: 温度疲劳应力系数,按式(B.2.3)计算为 再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为 查表3.0.1 ,一级公路的安全等级为二级,相应于二级安全等级的变异水平为低级,目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级,查表3.0.3,确定可靠度系数 按式(3.0.3) 所选普通混凝土面层厚度(0.24c
6、m)可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。二、柔性路面设计 交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量小客车1800解放CA10B19.4060.851双 300黄河JN15049.00101.601双540交通SH36160.002110.002双130.0120太脱拉13851.40280.002双132.0150吉尔13025.7559.501双240尼桑CK10G39.2576.001双1801) 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。a).轴载换算轴载换算采用如下的计算公式: 式
7、中: N 标准轴载当量轴次,次/日 被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日 P标准轴载,KN 被换算车辆的各级轴载,KN K被换算车辆的类型数 轴载系数,m是轴数。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,应考虑轴数系数。 :轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38。轴载换算结果如表所示车型解放CA10B后轴60.851130034.566黄河JN150前轴49.0016.4540155.212后轴101.6011540578.604交通SH361前轴60.0016.412083.238后轴110.002.21120399.634太脱拉138前轴51.401
8、6.415053.084后轴80.002.21150125.013吉尔130前轴25.7516.42404.200后轴59.501124025.082尼桑CK10G前轴39.2516.418019.709后轴76.001118054.5521532.894 注:轴载小于25KN的轴载作用不计。b).累计当量轴数计算根据设计规范,一级公路沥青路面的设计年限为15年,四车道的车道系数是0.40.5取0.45,=8%,累计当量轴次: 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次a).轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 式中:为轴数系数, 为轮组系数,单轮组为1.85,双轮组为1,四轮组为0.09。计
9、算结果如表所示:车型解放CA10B后轴60.85113005.640黄河JN150后轴101.6011540613.117交通SH361前轴60.0011.851203.729后轴2110.0031120771.692太脱拉138前轴51.4011.851501.360后轴280.003115075.498吉尔130后轴59.50112403.770尼桑CK10G后轴76.001118020.0351494.839注:轴载小于50KN的轴载作用不计。 2) 结构组合与材料选取 由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右,根据规范推荐结构,路面结构层采用沥青混凝土(1
10、5cm)、基层采用水泥碎石(厚度待定)、底基层采用石灰土碎石(30cm)。 规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成,查规范,采用三层沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚4cm),中间层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚5cm),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚6cm)。 3)各层材料的抗压模量与劈裂强度 查有关资料的表格得各层材料抗压模量(20)与劈裂强度材料名称H(cm)20抗压模量劈裂强度细粒式沥青混凝土414001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土610000.8水泥碎石?15000.5石灰土碎石309000.35土基354)土基回弹模量的确定 该路段处
11、于1区,为粘质土,稠度为1.05,查相关表的土基回弹模量为35.0MPa。5)设计指标的确定 对于一级公路,规范要求以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构层层底拉应力的验算。a)设计弯沉值(一级公路)该公路为一级公路,路面等级系数,面层是沥青混凝土路面取1.0,半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,基层类型系数。设计弯沉值为: b)各层材料的容许层底拉应力 细粒式密级配沥青混凝土 中粒式密级配沥青混凝土 粗粒式密级配沥青混凝土 水泥碎石 石灰土碎石 6)设计资料总结设计弯沉值为25.77(0.01mm)相关资料汇总如下表:设计资料汇总表材料名称H(cm)20抗压模量容许拉应力()细粒式沥青混凝土
12、414000.4878中粒式沥青混凝土512000.3484粗粒式沥青混凝土610000.2532水泥碎石3015000.2525石灰土碎石309000.1378土基35 7)确定水泥随石层厚度(换算成三层体系) 查表得 查表得 查表得:根据 取8) 弯拉应力的验算 A点 细粒式密级配沥青混凝土底 查图14-18得为压应力,不需验算。B点 中粒式密级配沥青混凝土底 查图14-18得为压应力,不需验算。 C点 粗粒式密级配沥青混凝土底 查图14-18得为压应力,不需验算 D点 水泥碎石层底 查图14-18得 查图得 查图得 E点 底层弯拉应力 查图14-19得: 9)确定剪应力和抗剪强度 1路面
13、结构等效换算 计算剪应力和正应力 由 查图14-27得 , 查图14-28得 因而得f=0.3时 缓慢制动时: 已知沥青混凝土面层,则 紧急制动时 2确定容许剪应力 停车站在设计年限内的停车标准轴数现按双车道累计轴数的15%计,即 ,则缓慢制动时 紧急制动时: 3验算剪切应力 对于缓慢制动时: 对于紧急制动时: 显然,后一种情况(紧急制动时),不满足抗剪强度要求。为满足这一要求,可改变混合料组成设计或采用质量较好的沥青(改性沥青)。施工组织设计示例一、施工组织设计的基本原则:1.认真的贯彻党对基本建设的方针政策,严格执行基本建设程序和施工程序;2.科学的安排施工顺序,按照公路工程施工的客观规律
14、安排施工顺序,可将整个项目划分为几个阶段。在各个阶段之间合理搭接,衔接紧凑。在保证质量的基础上,尽可能缩短工期,加快建设速度;3.采用先进的施工技术设备;4.应用科学的计划方法制定最合理的施工组织方案;5.落实季节性施工的措施,确保全年连续施工;6.确保工程质量和施工安全;7.节约基建费用和降低工程成本。二、分类施工组织设计可分为“施工组织总设计”和“分步分项工程施工组织设计”。施工组织设计又是施工方案,修正方案。施工组织计划和实施性施工组织设计等施工组织文件的统称。三、主要内容(步骤)1.分析设计资料,选择施工方案和施工方法:施工方案的内容包括:施工方法、施工机具、施工顺序、施工工艺;施工方
15、案的基本要求:切实可行,施工期限满足业主要求,确保工程质量和施工安全,经济合理,工料消耗和施工费用最低。2.编制工程进度图(时间组织设计)编制施工进度计划的步骤:研究施工图纸和有关资料及施工条件;划分施工项目计算实际工程数量;编制合理施工顺序和选择施工方法;计算各施工过程的实际工作量(劳动量);确定各工程的劳动力需要量及工种和机械台班数量及规格;设计与绘制施工进度图;检查与调整施工进度。3.计算人工、材料、机具需要量,制定供应计划;4.临时工程,供水、供电、供热计划;5.工地运输组织;6.布置施工平面图;7.编制技术措施计划与计算技术经济指标;8.编写说明书(工程概况、施工组织安排、主要材料、
16、工、料、机的安排)。四、工程概况及工程量如下:它资料如下: 江平公路LQ7段位于靖江境内,属于一级地区,冬季施工为准二区,雨量为区,雨季为四个月; 沿线附近可租用房屋,签定租房协议,解决施工期间住宿办公等用房; 临时占地及青苗补偿每亩3200元,共占46亩; 永久性征地:旱地4800元/亩,共计233.474亩 临时工程:汽车便道3.6 Km,临时电力线4 Km 主、副食,煤、油由最近城市供应,汽车运距3.6Km 施工专业队伍由招标决定,民工由当地50Km内招募乘汽车到达工地因本工程工期短,任务重,工程施工将采用流水法施工。在施工过程中路基土方、二灰土等工程分别由各专业施工队伍分别施工,以加快
17、施工进度;二灰碎石、水泥碎石及沥青混凝土,因其采用摊铺机,仍采用单一断面施工。主要工序的施工程序及方案如下所述:1施工准备工作 施工队伍进场后,立即进行施工准备工作,如工程机械及建筑材料的进场、测量放样、原材料检测及水泥混凝土、沥青混凝土及二灰碎石、水泥碎石配合比设计工作,同时进行场地平整、水源、电源的落实、取土区的划定、临时工程的施工等工作。2清杂、清障及清表工程、河塘处理 工程具备实施条件后,立即进行路基的清障、清杂及清除表土工作,采用人工配合挖掘机进行树根挖掘、圬工拆除、杂物清理等工作,用推土机进行耕植表土的清除及推移工作。同时用人工配合挖掘机进行沟塘的清淤工作,并用水泥土、石灰土或抛石
18、等方法进行沟塘回填处理工作。3路基施工测量放线:a.根据护桩设置图,恢复线路中心控制点;b.测设中心桩,按25cm一整桩号和由路线起讫点等控制路基中心的各点测设中心桩,桩面用红漆写里程桩号;c.测设路基边坡线;d.以路堤顶设计宽度为0,余宽50cm(以保证边坡压实度和压实机械的安全)放边线点,用石灰沿线撒放,作为填土范围的明显标记,注意每层中心两侧的填土高度是不相等的,按实际高程计算家上余宽,即为此层的填土宽度。 布土:在指定的取土范围区位置,可用挖掘机配合自卸汽车运土入场,按照压路机能达到的压实厚度,计算布土时从一端开始,左右成排,前后成行等距离布土只要把土的位置和摊铺系数掌握好,就可以提高
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