江西理工大学2013届本科生毕业设计
——轴数系数。
——轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；对于
轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算：
2.设计年限内累计当量轴载次数计算。
设计年限内累计当量标准轴载次数用下式计算
7-3
式中：
—设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次
（次）；
—设计年限（年）；
—路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次/日）；
—设计年限内交通量的平均年增长率（%）应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；
—车道系数。
根据公路沥青路面设计规范，二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向两车道的车道系数η取0.4～0.5，取0.5。交通量平均增长率为5.5%。
（1）计算弯沉值及沥青层层底拉应力时：Ne=9213929(次)。 （2）计算半刚性材料结构层层底拉应力时： Ne=7299927 (次)。 由此判断道路属于中等交通等级。
3路面等级确定及路面结构组合
（1）沥青混凝土 确定路面等级和面层类型
交通量设计年限内累计标准轴次Ne=9213929次，由《公路沥青路面设计规范》可知该路交通等级为重交通，公路路面等级采用高级路面，面层类型采用沥青路面。
（2）路面结构组合及材料选用 ①设计弯沉值和容许拉应力计算
38
江西理工大学2013届本科生毕业设计
机算结果如下：
如下表7-3各种车辆参数表
表7-3 车辆参数表 车型 黄河JN150 日野KF300D 依士兹TD50 标准轴载 交通SH141 解放CA10B 斯柯达706R 长征XD980 东风CS938 尼桑CK10G 东风SP9135 日野KB222 前轴重（KN） 后轴重(KN) 后轴组数 后轴数 49 40.75 42.2 0 25.55 19.4 50 37.1 24 39.25 20.2 50.2 101.6 79 80 100 55.1 60.85 90 72.65 70 76 72.3 104.3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 1 1 1 1 2 2 1 2 1 后轴距 0 2 0 0 0 0 0 2 4 0 4 0 交通量 225 164 40 636 72 531 96 73 64 87 75 99
设计年限 12 车道系数 1 交通量平均年增长率 5.5 ％ 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 2162 ,属重交通等级
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 : 1572 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9401724 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 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1241 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 7422099 属中等交通等级
路面设计交通等级为重交通等级 公路等级： 二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1
39
江西理工大学2013届本科生毕业设计
路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值 : 26.6 (0.01mm) 路面结构层设计参数如表7-4所示：
表7-4 路面结构层设计参数 层位 1 2 3 4 5 结构层材料名称厚度 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰土 劈裂强度 1.4 1 0.8 0.6 0.25 容许拉应力 0.5 0.36 0.29 0.33 0.11 15℃平均抗压 2000 1600 1200 1500 1600 容许应力 0.5 0.36 0.29 0.33 0.11
②新建路面结构厚度计算
新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 26.6 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 200 (mm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 26.6 (0.01mm)
H( 4 )= 200 mm LS= 22.5 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 .
各结构层厚度及其参数计算表如下表7-5：
表7-5 结构层厚度计参数表 层位 1 2 3 4 5 6 结构层材料名称厚度 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰粉煤灰土 新建路基 厚度 40 60 100 ？ 200 36mPa 20℃平均抗压 1400 1200 900 1500 1600 15℃平均抗压 2000 1600 1200 1500 1600 容许应力 0.5 0.36 0.29 0.33 0.11 H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉)
40
江西理工大学2013届本科生毕业设计
按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 200 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 200 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 200 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 200 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 300 mm σ( 5 )= 0.12 MPa H( 4 )= 350 mm σ( 5 )= 0.106 MPa
H( 4 )= 336 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 336 mm(同时考虑弯沉和拉应力)
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表7-6:
表7-6 路面结构设计结果
---------------------------------------- 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 100 mm
---------------------------------------- 水泥稳定碎石 340 mm
---------------------------------------- 石灰粉煤灰土 200 mm
---------------------------------------- 新建路基 （2）水泥混凝土路面设计
设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 二级公路 变异水平的等级 : 中 级 可 靠 度 系 数 : 1.1
面 层 类 型 : 普通混凝土面层 各车辆的轴重、交通量参照表7-3
行驶方向分配系数 0.55 车道分配系数 0.6 轮迹横向分布系数 0.6 交通量年平均增长率 5.5 ％ 设计轴载 100 kN 最重轴载 104.3 kN
41
江西理工大学2013届本科生毕业设计
路面的设计基准期 : 20 年
设计车道使用初期设计轴载日作用次数 : 380
设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数 : 2659930 路面承受的交通荷载等级 :重交通荷载等级
混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弹性模量 27000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅴ 面层最大温度梯度 83 ℃/m 接缝应力折减系数 1 混凝土线膨胀系数 9 10-6/℃
基(垫)层类型----新建公路路基上修筑的基(垫)层
7-7 结构层厚度参数表 层位 1 2 基层材料名称 级配碎石 新建路基 厚度 200 材料模量 300 40
板底地基当量回弹模量 ET= 95 MPa
中间计算结果 :
HB= 220 DC= 24.51 R= 0.77 SPS= 1.919 SPM= 1.996 SPR= 4.68 SPMAX= 2.1
CL= 0.932 BL= 0.607 STMAX= 1.35 KT= 0.34 STR= 0.46 SCR= 5.14 GSCR= 5.65 RE= 13 % SCM= 3.45 GSCM= 3.79 REM=-24.2 %
HB= 238 DC= 31.03 R= 0.833 SPS= 1.732 SPM= 1.802 SPR= 4.23 SPMAX= 1.89
CL= 0.856 BL= 0.503 STMAX= 1.21 KT=0.29 STR= 0.35 SCR= 4.58 GSCR= 5.04 RE= 0.8 % SCM= 3.1 GSCM= 3.41 REM=-31.8 %
HB= 240 DC= 31.82 R= 0.84 SPS= 1.714 SPM=1.783 SPR= 4.18 SPMAX= 1.87
CL=0.847 BL= 0.492 STMAX= 1.19 KT= 0.28 STR=0.33 SCR= 4.51 GSCR= 4.96 RE=-0.8 % SCM= 3.06 GSCM= 3.37 REM=-32.6 %
混凝土面层荷载疲劳应力 : 4.18 MPa 混凝土面层温度疲劳应力 : 0.33 MPa
考虑可靠度系数后混凝土面层综合疲劳应力 : 4.96 MPa （小于或等于面层混凝土弯拉强度）
42