1、197 参考文献1 设计资料1.1 工程概况拟设计路面属某段高速公路.路段位于平原微丘区,公路自然区划为2 区,地震烈度为六级,设计标高240.50m,地下水位1.45m。1.2 设计资料所经地区多处为粘性土。根据最新路网规划,预测使用初期2012年平均日交通量见下表：表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量小客车SH130912大客车SH141173跃进牌NJ130647东风牌EQ140344黄河牌JN150420日野KB22286太894交通量年平均增长率脱拉13（）7.2 1.3 设计目的任务（1）根据所给资料,利用 HPDS2006公路路面设计程序系统进行路面结构的设计（沥青路面水泥路
2、面至少各2种不同的路面结构各，其中水泥路面结构手工完成一个方案的计算）。（2）进行水泥混凝土路面及沥青路面结构,厚度设计,水泥混凝土路面级构组合设计、板厚度设计、接缝设计等，并比选按方案。公路工程技术标准规定：四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 -55000 辆六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 45000 -80000 辆八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 60000 -100000 辆表2-1 交通量及换算系数小客车SH-130大客车SH-141跃进牌NJ-131东风牌EQ-140黄河牌JN-150太
3、脱拉138交通量（辆/日）8761694722708177换算系数1.02.0换算交通量（pcu/d）将上表折成小客车，对所给交通量进行换算：N= 912+1731.5+（647+344+420+86+94）2 =4353.5,设计年限为30年时，N= Nd= N0（1+）n-1远期交通量32690辆，故设计为四车道高速公路即可满足交通量要求。3沥青路面设计设计年限内车道的累计轴次根据公路沥青路面设计规范规定.路面设计以双轮组单轴载 100KN为标准轴载。标准轴载的计算参数按表3-1确定表3-1 标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.3
4、0轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）15d轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析）当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数。式中： 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； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（ C1 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； C2 轴数系数。 被换算车型的轴载级别。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：m轴数。则其设计
5、年限内一个车道上的累计量轴次： 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数； t 设计年限，由材料知，t=15年； 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次； 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，=0.072； 车道系数，由材料知=0.45。则：次 轴载换算（半刚性层弯拉应力分析）验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于50KN的各级轴载均按下式换算成标准轴载轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。轴数系数；为：次。 确定路面等级和面层类型路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应。路面等级、面层类型的选择应根据 公路等级与使用要求、 设计年限内标准轴载的累积当量
6、轴次、筑路材料和施工机械设备等因 素按下表确定。 土基回弹模量的确定路段位于平原微丘区,公路自然区划为2 区,地震烈度为六级,设计标高240.50m,地下水位1.45m。由公路沥青路面 设计规范JTG D50-2004附录 F 知此高度为 H2（2.0），属于中湿路基 路面结构方案设计方案一 * *新建路面设计成果文件汇总* *一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车 型 名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量交通SH14125.5555.1双轮组跃进NJ13120.238.23东风EQ14023.769.24东风KM340 49101.66005黄河JN15
7、0 45.1101.56 日野KB222 50.2104.37 51.480 设计年限 15 车道系数 0.45 表3-2 车型载重一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量N= 503 ,属轻交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 916 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 3839494 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 : 705 2955069 属轻交通等级路面设计交通等级为中等交通等级公路等 高速公路 公路等级系数 1面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 28.9 （0.01mm
8、）表3-3 劈裂强度容许拉应力层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土1.40.55中粒式沥青混凝土0.40粗粒式沥青混凝土0.80.32水泥稳定碎石0.60.33级配碎石0.3粗砂二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 150 （mm） 表3-4 厚度计算 厚度（cm）抗压模量（MPa） （20）抗压模量（MPa） （15）容许应力（MPa）14002000120016000.49001500?550150新建路基36 按设计弯沉值计算设计层厚度 :
9、LD= 28.9 （0.01mm） H（ 5 ）= 150 mm LS= 30.6 （0.01mm） H（ 5 ）= 200 mm LS= 28 （0.01mm） H（ 5 ）= 182 mm（仅考虑弯沉） 按容许拉应力计算设计层厚度 : H（ 5 ）= 182 mm（第 1 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 182 mm（第 2 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 182 mm（第 3 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 182 mm（第 4 层底面拉应力计算满足要求） 路面设计层厚度 : H（ 5 ）= 182 mm（同时考虑弯沉和拉应力） 验算路面防冻厚度 :
10、路面最小防冻厚度 600 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm 中粒式沥青混凝土 60 mm 粗粒式沥青混凝土 120 mm 水泥稳定碎石 150 mm 级配碎石 190 mm 粗砂 150 mm 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算表3-5 弯沉值和层底拉应力 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 28.5 （0.01mm） 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 32 （0.01mm） 第 3
11、层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 38 （0.01mm） 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 53.1 （0.01mm） 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 117.1 （0.01mm） 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 318 （0.01mm） 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 258.8 （0.01mm） 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :（未考虑综合影响系数） 第 1 层底面最大拉应力 （ 1 ）=-0.231 （MPa） 第 2 层底面最大拉应力 （ 2 ）=-0.044 （MPa） 第 3 层底面最大拉应力 （ 3 ）=-0.002 （MPa） 第 4 层底面最
12、大拉应力 （ 4 ）= 0.135 （MPa） 方案二*一、 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算表3-6 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力公路等级 高速公路 公路等级系数 1表3-7 裂强度容许拉应力0.35石灰土0.26 150 （mm）表3-8 结构厚度8水泥碎石土20 H（ 5 ）= 150 mm LS= 1.8 （0.01mm） 由于设计层厚度 H（ 5 ）=Hmin时 LS=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H（ 5 ）= 150 mm（仅考虑弯沉） H（ 5 ）= 150 mm（第 1 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 150 mm（第 2 层底面拉应力计算满足要求）
13、H（ 5 ）= 150 mm（第 3 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 150 mm（第 4 层底面拉应力计算满足要求） H（ 5 ）= 150 mm（同时考虑弯沉和拉应力） 细粒式沥青混凝土 60 mm 中粒式沥青混凝土 80 mm 水泥碎石土 200 mm 石灰土 150 mm三、 交工验收弯沉值和层底拉应力计算表3-9 弯沉值和层底拉应力 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.8 （0.01mm） 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 2.1 （0.01mm） 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 2.7 （0.01mm） 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 5 （0.01mm） 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 14 （0.01mm） 第 1 层底面最大拉应力 （ 1 ）=-0.155 （MPa） 第 2 层底面最大拉应力 （ 2 ）= 0.001 （MPa） 第 3 层底面最大拉应力 （ 3 ）= 0.026 （MPa） 第 4 层底面最大拉应力 （
