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5 诺莫图求算路面厚度
5.1 计算设计弯沉值
根据《路基路面工程》表12-9,表12-10,表12-11,查得:一级公路,取Ac?1.0,面层为沥青混凝土取As?1.0,基层类型为半刚性基层Ab?1.0。
ld?600Ne?0.2AcAsAb?600?5088430?0.2?1.0?1.0?1.0?27.34(0.01mm)?0.2734cm
5.2 确定待求层厚度
① 根据ls?ld,求理论弯沉系数?c
2p??l??1F , F?1.63?s? ls?E1?2000??0.38?E0???p????0.36
对于BZZ-100,p?0.7Mpa,??10.65cm ls?ld?0.02734cm
27.34?? F?1.63???2000?10.65?? ?c?0.38?38.5???0.7??0.36?0.549
lsE10.028?1300??4.34 2p?F2?0.7?10.65?0.549② 计算待求层厚度h4
将该多层体系换算成当量三层体系如图2,其中中间层厚度H由h2,h3,h4,h5组合而成,其计算方法如下:
中粒沥青混凝土 4cm 粗粒沥青混凝土 8cm 水泥碎石 25cm 水泥石灰砂砾土 ?
4
(连续)E1y=1300MPa
h=4cm
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(连续)E2y=900MPa H
(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系
图2 多层结构当量换算
计算H 由
h??E2y9004??0.692查《路基路面工程》图12-10,得?0.38,
E1y130010.65?1?7.5。 由
Eh438.5??0.38,0??0.0428,查《路基路面工程》图12-10,得?10.65E2y900k1?1.19由?c???k1?k?2,得k2?c4.32??1.19?0.486。 1k17.5?再由kE2,
0E及h,查得H??5.92y? H?5.9?10.65?63cm
再由公式H?hn2???1hi2.4Eii?2E,计算h4: 263?h2?h32.4E3?hE42.44E2E2 ?8?25?2.41300?2.4800
900?h490 0?h4?27cm
5.3 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 因为?spR??k,则
sa 中粒式沥青混凝土容许拉应力 A0.09AgNe0.22g?1.0,?sp?0.9Mpa,ks?A?2.69,?0.9R1?c2.69?0.335Mpa b 粗粒式沥青混凝土容许拉应力 A0.09AgNe0.22g?1.1,?sp?0.8Mpa,ks?A?2.959,?R2?0.8c2.959?0.270MPac 水泥碎石容许拉应力
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?sp0.35Ne0.110.4?0.4MPa,ks??1.913,?R3??0.209MPa
Ac1.913d 水泥石灰砂砾土容许拉应力 ?sp?0.35MPa,ks?0.35AgNe0.11Ac?2.46,?R4?0.35?0.142MPa2.46
② 确定各土层底部的最大拉应力(验算层底弯拉应力15°C的抗压回弹模量) a 确定中粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力?m1 将多层结构换算为当量三层体系,如图3所示 h?h1?4cm H?h2?h30.9E3E?h40.94E2E2 由
13008000.9?8?25??27?0.9?62.5 3cm10001000h??E2y1000E4??0.526,0?0.0203 ?0.38,
E1y1900E2y10.65 由《路基路面工程》图12-18,得???0,表明该层层底受弯曲压应力,?m1满足要求
中粒沥青混凝土 4cm 粗粒沥青混凝土 8cm 水泥碎石 25cm
(连续)E2y=1000MPa H
水泥石灰砂砾土 27cm
(连续)E1y=1900MPa
h=4cm
(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系
图3 多层结构当量换算
b 确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力?m2 将多层结构换算为当量三层体系,如图4所示 h?8?4?41900?12.7cm 1000E800 H?h3?h40.94?25?27?0.9=40.7cmE31300
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由
h??E2y130012.7??1.3 ?1.19,
E1y100010.65 由《路基路面工程》图12-18,得???0,表明该层层底受弯曲压应力,?m2满足要求
中粒沥青混凝土 4cm 粗粒沥青混凝土 8cm 水泥碎石 25cm 水泥石灰砂砾 27cm
h?9.23cmE1y?1000paH?46.05cmE2y?1300MpaE0?38.5Mpa (a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系
图4 多层结构当量换算
c 确定水泥碎石层层底的弯拉应力?m3
将多层结构换算为当量三层体系,如图5所示
h?h3?h24E2E10001900?h141?25?8?4?4?4?36.9cm E3E313001300 H?27cm 由
h??E2y80036.9H27??0.67,查图12-18??=0.06由??3.44,?2.54,E1y130010.65?10.65E2y,
E038.5??0.03E2y1500E1y?800?0.67查得m1=1.41,m2=0.71 1300?m3?p????m1?m2?0.7?0.06?1.41?0.71?0.042MPa??R3?0.209MPa
(满足要求)
中粒沥青混凝土 4cm 粗粒沥青混凝土 8cm 水泥碎石 25cm 水泥石灰砂砾 27cm
图5 多层结构当量换算
(连续)E1y=1300MPa
h=36.9cm
(连续)E2y=800MPa
H=27cm
(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系
d 确定水泥石灰砂砾层层底的弯拉应力?m4
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h?h3?h24E2E10001900?h141?25?8?4?4?4?36.9cm E3E313001300 H?27cm 由
E2y80036.9H27??0.67,查图12-19??=0.21由?,??3.44?2.54,E1y1300?10.65?10.65hE038.5??0.03E2y1500E2y,
E1y?800?0.67查得n1=1.02,n2=0.27 1300?m4?p????n1?n2?0.7?0.21?1.02?0.27?0.040MPa??R4?0.142MPa
(满足要求)
将多层结构换算为当量三层体系,如图6所示
中粒沥青混凝土 4cm 粗粒沥青混凝土 8cm 水泥碎石 25cm 水泥石灰砂砾 27cm
(连续)E1y=1300MPa
h=36.9cm
(连续)E2y=800MPa
H=27cm
(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系
图6 多层结构当量换算
综上所述,关于各层层底最大弯拉应力验算汇总如表4所示:
表4 最大弯拉应力验算表
结构层 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥碎石 水泥石灰砂砾土 底部的容许拉应力计算弯拉应力 ?(Mpa) 是否满足要求 ????? ????Mpa? 0.335 0.270 0.209 0.142 为负值,受压 为负值,受压 0.042 0.040 是 是 是 是 6 剪应力验算
将多层体系换算成当量三层体系,计算剪应力时面层为计算层,应采用高温时得参数
Ev1?350Mpa,Ev2?400Mpa,c?0.249Mpa,??37.2?,其余各层则采用抗压回弹模
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