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正文內(nèi)容

路面工程的發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展趨勢及國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)方法全文畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-25 23:18 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 )和式(32)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)(簡稱當(dāng)量軸次)。 (31)或 (32)式中 :標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次(次/日); : 被換算的各級軸載作用次數(shù)(次/日); P : 標(biāo)準(zhǔn)軸載(kN); : 被換算的各級軸載(kN); : 標(biāo)準(zhǔn)軸載的輪胎接地壓強(qiáng)(MPa); : 被換算的各級軸載的輪胎接地壓強(qiáng)(MPa); : 標(biāo)準(zhǔn)軸載的單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑(cm); : 被換算的各級軸載單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑(cm); : 被換算的各級軸載的輪組系數(shù),雙輪組為1,四輪組為4。設(shè)計(jì)年限T年內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次按式(33)或(34)確定。 (33)或 (34)式中 、:分別為竣工后第一年和設(shè)計(jì)年限末年的日平均當(dāng)量軸次(次/日);:設(shè)計(jì)年限(年);:設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長率(%);:車道系數(shù),應(yīng)根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果論證地確定;當(dāng)無資料或交通流分布均勻時(shí),可參照表32確定。標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) 表31標(biāo)準(zhǔn)軸載級別BZZ100BZZ60標(biāo)準(zhǔn)軸載P(kN)10060輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm)兩輪中心距(cm)車道系數(shù)值 表32車 道 數(shù)η 單 車 道 雙車道 分道行駛 混合行駛 四 車 道 六 車 道 我們采用容許彎沉值作為路面整體剛度和強(qiáng)度的控制指標(biāo)。柔性路面容許彎沉值是指路面在使用年限末期的不利季節(jié),在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值??梢岳孟铝腥菰S彎沉值的計(jì)算公式: (cm) (35)或 (mm) (36)式中 :道路等級系數(shù),,三級、四級公路和大城市支路及中小城市次干路; :面層類型系數(shù),冷拌瀝青碎石、,; :設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次(次),按式(33)或(34)確定。整體性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層,在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的破壞形式主要是疲勞開裂,所以在路面厚度設(shè)計(jì)時(shí),要進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算,使路面結(jié)構(gòu)層的計(jì)算拉應(yīng)力小于結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力,以防止過早出現(xiàn)彎拉疲勞破壞。路面結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力是路面結(jié)構(gòu)在行車荷載重復(fù)作用條件下,達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)的最大疲勞彎拉應(yīng)力??梢岳孟率剑?7)進(jìn)行計(jì)算: (37)式中 :整體性路面結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力(MPa); : 材料的極限抗彎拉強(qiáng)度; :抗彎拉強(qiáng)度系數(shù),與材料性質(zhì)以及荷載重復(fù)作用次數(shù)有關(guān)。對瀝青混凝土面層為: (38)對整體性基層(半剛性基層)為: (39)彎沉是在一定荷載作用下路表面的豎向變形,是反映路面整體承載能力高低和使用狀況好壞的最直觀、最簡單的指標(biāo)。路面整體承載能力高,使用狀況良好時(shí),則路面豎向變形較小,反之則較大。我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定以雙輪組車輪荷載作用下,在路表面輪隙中心處的彎沉作為路面整體抗變形能力的指標(biāo)。下面就介紹如何利用彎沉進(jìn)行路面厚度計(jì)算[3]:按彎沉指標(biāo)計(jì)算路面厚度或計(jì)算路面結(jié)構(gòu)表面彎沉?xí)r,各結(jié)構(gòu)層材料應(yīng)采用抗壓回彈模量,并運(yùn)用三層連續(xù)體系進(jìn)行分析,可知層間接觸條件為連續(xù)接觸。我們利用諾謨圖進(jìn)行查表計(jì)算時(shí),應(yīng)先用當(dāng)量厚度法,按公式(310)把多層體系換算為三層體系(圖31)。 (310)在設(shè)計(jì)柔性路面時(shí),要求在設(shè)計(jì)荷載作用下,雙輪胎輪隙間中心處的路面表面最大的回彈彎沉值不應(yīng)大于容許彎沉值。值用彈性層狀體系理論計(jì)算。路表的理論彎沉值按式(311)計(jì)算: (311)式中 :路表理論彎沉值(cm); :標(biāo)準(zhǔn)軸載的輪胎接地壓強(qiáng)(MPa); :標(biāo)準(zhǔn)軸載單輪傳壓面當(dāng)量圓的半徑(cm); :理論彎沉系數(shù); :上層材料的抗壓回彈模量值(MPa)。已知各路面結(jié)構(gòu)層厚度和模量時(shí),可利用三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖計(jì)算理論彎沉值。路面實(shí)際彎沉值與理論彎沉值之間存在一定的差別。通過分析實(shí)測彎沉值與計(jì)算理論彎沉值之間的關(guān)系,求得彎沉綜合修正系數(shù)。所以路表彎沉值可按式(312)計(jì)算: (312)其中,為彎沉綜合修正系數(shù),可按式(313)計(jì)算: (313)為與標(biāo)準(zhǔn)軸載有關(guān)的系數(shù),對于BZZ100,=;對于BZZ60,=。在進(jìn)行路面厚度計(jì)算時(shí),通常取,從而得到理論彎沉系數(shù)為: (314)路面設(shè)計(jì)時(shí),確定上層厚度后,根據(jù)、及值,即可從諾謨圖中求得值,于是可求得值。柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:高速公路、一級和二級公路、城市道路需要驗(yàn)算其彎拉應(yīng)力,如果彎拉應(yīng)力不滿足要求,則須調(diào)整路面厚度或變更路面結(jié)構(gòu)組合或調(diào)整材料配合比以提高材料的抗彎拉強(qiáng)度和模量,再重新計(jì)算,直到滿足要求為止。那么如何對道路進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算呢?[3]計(jì)算整體性路面材料結(jié)構(gòu)層的最大彎拉應(yīng)力時(shí),計(jì)算層及計(jì)算層以上的結(jié)構(gòu)層采用彎拉回彈模量值,若其中某層為非整體性材料,則取抗壓回彈模量值。凡計(jì)算層以下的結(jié)構(gòu)層,均取抗壓回彈模量值。如何判斷各層間接觸條件,可以根據(jù)下述條件,并結(jié)合實(shí)際情況考慮:1)瀝青混凝土面層與其下面的瀝青層若連續(xù)施工,可作為連續(xù)接觸,反之則為滑動(dòng)接觸。2)瀝青混凝土面層與非瀝青類結(jié)構(gòu)層之間均為滑動(dòng)接觸。3)穩(wěn)定類材料結(jié)構(gòu)層與粒料類材料結(jié)構(gòu)層或土基之間均為連續(xù)接觸。,再利用三層體系圖解法求解,在這里我們需要分為兩種情況進(jìn)行換算。1)計(jì)算層層時(shí)當(dāng)計(jì)算層層,利用式(315a)可將層及其以上各層換算成模量為計(jì)算層模量的一層(即三層體系的上層);將層以下各層利用式(315b)換算成+1層模量的當(dāng)量層厚度。其換算公式為: (315a) (315b)2)計(jì)算層層時(shí)當(dāng)計(jì)算層層時(shí),層以上各層換算為一層(即上層),層即為中層。其換算公式(式316)為: (316a) (316b)。整體性路面結(jié)構(gòu)層層底部的最大彎拉應(yīng)力可通過彈性層狀體系理論計(jì)算,最大彎拉應(yīng)力的理論計(jì)算公式為: (317)式中 :最大彎拉應(yīng)力(MPa) :理論最大彎拉應(yīng)力系數(shù)通過理論計(jì)算分析表明,對于三層體系在常用路面厚度的情況下,面層底面最大彎拉應(yīng)力產(chǎn)生在Z軸上。中層底面彎拉應(yīng)力通常產(chǎn)生在處。已知各層厚度、材料抗彎拉強(qiáng)度及彎拉回彈模量以及抗壓回彈模量時(shí),就可以利用諾謨圖求解其結(jié)構(gòu)層底部的最大彎拉應(yīng)力。如果最大彎拉應(yīng)力小于容許彎拉應(yīng)力,則該路面厚度就滿足要求;否則需要調(diào)整路面厚度或采用其他措施,重新計(jì)算,直到滿足要求為止。本章主要介紹柔性路面設(shè)計(jì)的具體步驟和柔性路面設(shè)計(jì)的具體實(shí)例,并對擬定的路面結(jié)構(gòu)組合方案進(jìn)行比選,從而選定比較合理的路面結(jié)構(gòu)組合方案。其中重點(diǎn)為柔性路面設(shè)計(jì)具體實(shí)例。[4],從而確定路面的等級和面層類型(附錄),并利用公式(34)計(jì)算路表容許彎沉值;高速公路、一級、二級公路和城市道路干道,還需要根據(jù)具體情況,計(jì)算整體性結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力值和容許剪應(yīng)力。,通過現(xiàn)場試驗(yàn)或查表并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定各段的土基回彈模量值、當(dāng)?shù)夭牧霞安牧瞎?yīng)情況和施工條件等因素,擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度的初步方案(一般基層厚度在最后計(jì)算決定),然后通過試驗(yàn)測試或查表并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定路面材料抗壓回彈模量以及整體性路面材料的抗彎拉強(qiáng)度S和抗彎拉回彈模量值。需要驗(yàn)算彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的路面結(jié)構(gòu),還應(yīng)驗(yàn)算其彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力能否滿足容許值的要求,如不能滿足要求就應(yīng)調(diào)整路面厚度或變更路面結(jié)構(gòu)組合或調(diào)整材料配合比以提高材料的抗彎拉強(qiáng)度和回彈模量,再重新計(jì)算,直到滿足要求為止。在季節(jié)性冰凍地區(qū)的瀝青路面還應(yīng)驗(yàn)算防凍層厚度是否符合規(guī)定要求。,選定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。在遼河平原上擬建一條一級公路,雙向六車道,并設(shè)有中央分隔帶,經(jīng)調(diào)查路線經(jīng)過的地區(qū)土質(zhì)為粉質(zhì)中液限粘土,。交通量組成見下表(41),交通量年平均增長率為10%,擬選用瀝青混凝土面層,使用年限為15年。試設(shè)計(jì)該一級公路的路面結(jié)構(gòu)和厚度。交 通 量 組 成 表41車型躍進(jìn)NJ130交通SH141太脫拉138黃河JN150日野KB211格斯51小汽車輛/d25001200900720300240200現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定:高速公路、一級、二級公路及城市道路應(yīng)采用BZZ100重型標(biāo)準(zhǔn),因此該一級公路選用BZZ100重型標(biāo)準(zhǔn)。由于大客車、貨車的重量遠(yuǎn)較小客車大,因此在路面設(shè)計(jì)中主要考慮大客車與貨車的作用。將各種軸載作用次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù),計(jì)算結(jié)果如下表所示:車 型交通量(輛/日)輪壓(MPa)單輪輪跡直徑(cm)輪組系數(shù)后軸軸數(shù)前軸軸載(KN)躍進(jìn)NJ130250011交通SH141120011太脫拉13890012黃河JN15072011日野KB21130011格斯5124011車型后軸換算系數(shù)前軸換算系數(shù)車輛(總)軸載換算系數(shù)當(dāng)量軸次(次/日)躍進(jìn)NJ13040交通SH14196太脫拉138899黃河JN150936日野KB211311格斯513后軸換算系數(shù):前軸換算系數(shù): 車輛(總)軸載換算系數(shù)=后軸軸數(shù)后軸換算系數(shù)+前軸換算系數(shù)當(dāng)量軸次=交通量車輛(總)軸載換算系數(shù)由上表得: =2285次/日設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為:查表(各種路面適應(yīng)的累計(jì)當(dāng)量軸次)可知該一級公路路面等級為高級路面。由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》查得遼河平原屬區(qū)。路槽底距地下水位的高度為=+=,查表(路基臨界高度參考值)可知介于()和()之間,接
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