?m??R (4-3-17) 式中: ?R—容许拉应力。
由h??410.65?0.376,E2E1?16002000《路基路面工程》(邓?0.8查
E0,
学钧主编 张登良主审,人民交通出版社)第362页图14-18得无具体的?。
由h??410.65?0.376E2,
E1?18002000?0.9E2?451800?0.025查表无具体的m1值。
E由H??4.306,E2?1800?0.9,0?45?0.025查
E12000E21800表无具体的m2值。
说明上面层底面所受拉应力较小,即可认为:??0,从而,?m<0<
?R=0.3996,满足强度要求。
(1)中面层底面拉应力验算 三层体系转化图示如下: h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-3 AC-20Ⅰ面层弯拉应力三层体系换算图h1=?cmE1=1800MPaH=?cmE2=1400MPa土基 E0=45MPa 图4-3-3 AC—20Ⅰ中面层弯拉应力三层体系换算图 2上面层厚度:h??i?15hi?4EiE2EiE3?4?420001800?6?10.107cm 中层厚度: H??i?3hi?0.9?6?34?0.915001400?20?0.97501400?50.705cm
同理,查表得??0,从而,?m<0<?R=0.2855,满足强度要求。 (2)下面层底面拉应力验算 三层体系转化图示如下:
h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-4 AC-30Ⅱ底面层弯拉应力三层体系换算图h1=?cmE1=1400MPaH=?cmE2=1500MPa土基 E0=45MPa 图4-3-4 AC—30Ⅱ下面层弯拉应力三层体系换算 3上面层厚度:h??i?1hi?4EiE3?4?420001400?6?418001400?6?10.762cm
中层厚度:H?34?20?0.97501500?43.259cm
查表得??0,从而,?m<0<?R=0.202,满足强度要求。 (3)基层层底拉应力验算 三层体系转化图示如下: h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa土基 H=20cmE2=750MPah1=?cmE1=1500MPaE0=45MPa 图4-3-5 基层弯拉应力三层体系换算图 图4-3-5 基层弯拉应力三层体系换算图上面层厚度: 3h??i?1hi?4EiE3?4?420001500?6?418001500?6?414001500?34?50.477cm
中层厚度:H=20cm
E由h??50.47710.65?4.739,2E?7501500?0.50查《路基路面工程》
1(邓学钧主编 张登良主审,人民交通出版社)第362页图14-18得: ??0.08Mpa;
由h??50.47710.65?4.74E2E1?7501500?0.50E0E2?45750?0.06查表得m1?1.40;
由H??2010.65?1.88,E2E1?7501500?0.50,E0E2?45750?0.06查表得m2?1.08;
从而:?m?p???m1?m2?0.7?0.08?1.40?1.08?0.0847??R?0.3375 Mpa,所以基层满足抗弯拉要求。 (4)底基层层底拉应力验算 三层体系转化图示如图4-3-6所示。 h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-6 底基层弯拉应力三层体系换算图h1=?cmE1=1500MPaH=20cmE2=750MPa土基 E0=45MPa 图4-3-6 底基层弯拉应力三层体系换算图 上层厚度:h=50.477cm 根据(4)中各参数查《路基路面工程》(邓学钧主编 张登良主审,人民交通出版社)第363页图14-19得??0.42Mpa,n1?1.13,n2?0.23 从而,?m?0.7?0.42?1.13?0.23?0.0764??R?0.1125Mpa,
所以底基层满足抗弯拉要求。
通过计算可知方案一的路面总厚度为4+6+6+1+34+20=71cm。 二)方案二
路面结构及计算参数如下表:
表4-3-5 路面结构及计算参数 层次 1 2
材料名称 AK-13A AC-20Ⅰ 厚度(cm) 4 6 200C抗压回弹模量(MPa) 1400 1200 150C抗压回弹模量(Mpa) 2000 1600 劈裂强度(MPa) 1.4 1.0
续上表 3 AC-30Ⅱ 6 ? 20 —— 1000 1500 550 45 1400 1500 550 45 0.8 0.5 0.225 —— 4 水稳碎石) 5 灰土(10%) 6 土基 计算过程同方案一,各计算参数为: 路面设计弯沉值:ld=21.50(0.01mm) 综合修正系数:F=0.530
理论弯沉系数:?c=3.806
水泥稳定碎石层计算厚度:h4=35.023cm,取36cm。 经验算,该方案面层、基层弯拉应力均满足要求。 综上可知,方案二路面总厚度为:4+6+6+36+20+1=73cm 4.3.4 方案比较确定
通过以上分析,方案一和方案二两者的总体厚度相差不大,从技术指标上比较,两种方案均可采用,都能满足技术要求而且厚相差不大。两种结构层面层相同,所以主要从基层、底基层的材料上比较。徐州地区有大量的粉煤灰,和大量的石灰岩及灰绿岩,也同样有大型的水泥生产厂。所以从材料上看,采用两种方案均可。但是,从价格上比较,在徐州地区粉煤灰和石灰粉是非常廉价的。从施工和设计上考虑徐州地区在修建高速公路时大多采用二灰结石基层。从经济上考虑,最终确定基层采用方案一(二灰结石层)。底基层采用稳定性较好而且原料丰富的二灰土。
本路段经过的徐州境内,在每年的7~10月份降雨相对集中,且年平均降雨量达884.0mm。
综合考虑材料、施工条件及经济等方面因素,最终确定路面类型和结构层组合为道路面层上层选择4cm AK-13A细粒式沥青混凝土抗滑表层,中面层选择6cm AC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土, 下面层选择6cm AC-30Ⅱ粗粒式型沥青混凝土;基层采用34cm二灰碎石;底基层采用20cm二灰土。在基层上设置沥青封层,封层沥青材料采用PC-2,厚度为1cm如图4-3-7所示:
4cm AK-13A细粒式沥青混凝土6cm AC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土6cm AC-30Ⅱ型粗粒式沥青混凝土1cm下封层4cm 二灰碎石基层cm 二灰土底基层 图4-3-7 沥青混凝土路面结构层图4-3-7 沥青混凝土路面结构层 4.4 路面施工要求 4.4.1 沥青混凝土面层材料
1)沥青及矿粉的要求 (1)沥青的要求
高速公路的沥青路面应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青、以及经过实验论证、行之有效的改性沥青。本设计所选用的沥青标号应根据气候条件、面层结构类型、施工方法和季节综合考虑。通常面层的上层宜用较好的沥青,下层或连接层宜用较稀沥青。设计路段内年平均最低温度9.1 oC,年平均最高气温19.4 oC,属于暖温带半湿润气候,同时考虑道路等级,除下封层采用PC-2型慢裂乳化沥青外拟采用优质进口石油沥青,标号为AH-70,其它各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录C表C.1中技术要求:针入度控制在60~80(1/10mm)以上;延度不小于100cm;软化点44~54 oC;含蜡量(蒸馏法)不大于3%;薄膜加热实验(163 oC,5h):质量损失不大于0.8%,针入度比不小于55%,延度(25 oC)不小于50cm。
(2)矿粉的要求
沥青混合料的填料采用石灰岩或岩浆岩磨细的矿粉,其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录C表C.12的技术要求:视密度不小于2.5t/m3,含水量不大于1%,亲水系数小于1,小于0.075mm的颗粒含