湖区干线公路面结构对比分析

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1、4.2改造工程结构方案结构力学验算4.2.1路面结构形式课题组设计的三种路面结构形式，见表4.4表4.4路面结构形式汇总路面结构类型柔性基层路面刚性基层路面半刚性基层路面结构总厚度29cm31cm34cm结构组合4cmAC-13C5cmAC-20C20cm2%水泥级配碎石旧路4cmAC-13C5cmAC-20F22cm贫混凝土基层旧路4cmAC-13C5cmAC-20C25cm水稳碎石层旧路・4.2.2按照我国弯沉指标和层底弯拉应力进行验算分析1•累计当量标准轴次对于弯沉和沥青层底弯拉应力验算，由第

2、二章的交通量调查求得路面竣工第一年的单向标准轴次M为2477次/日，取车道系数为1,一个设计车道设计年限内累计当量轴次为1.36x107(BZZ-100)o而对于半刚性底基层层底弯拉应力验算,BZZ-100荷载下的设计年限12年的累计当量标准轴次N$为1.20x107。2.计算结构表4.5计算结构路面结构类型柔性基层路面半刚性基层路面结构组合4cmAC-13C5cmAC-20C20cm2%水泥级配碎石4cmAC-13C5cmAC-20C25cm水稳碎石层旧路E。500MPa300MPa3.讣算结构参

3、数表4.6按照我国设计方法的结构参数序号材料设计模量(MPa)15弋劈裂强度(MPa)泊松比20°C15°C1AC-13C140020001.40.352AC-20C120016001.00.3552%水泥级配碎右400/600*-0.356水稳基层1500/3500*0.50.207旧路500/3000.50.35注：“*”表示的抗压模量，仅在计算拉应力时使用。4.结构弯沉和层底拉应力计算结果根据弹性层状体系理论，应用东南大学的HPDS2006路而结构设计软件计算，得到的结构弯沉和层底拉应力结果见

4、表4.7。表4.7HPDS2006程序计算结果弯沉计算结果(轮隙中心处)路面结构层计算弯沉值(0.01mm)设计弯沉值(0.01mm)半刚性基层路面17.524.7柔性基层路面33.139.5弯拉应力计算结杲材料AC-13CAC-20C/AC-20F水稳底基层/柔性基层Or,MPa0.460.330.27半刚性结构层底应力，MPa受圧受压0.128柔性结构层底应力，MPa受压0.328/从表4.7计算结果可以看岀，对于半刚性基层路而结构和柔性基层路而结构,无论是弯沉指标计算还是层底弯拉应力验算都能够

5、满足要求，且大厚度半刚性路面结构还具有一定的富余。4.2.3按照AASHTO设计方法何进行验算分析1・累计标准轴次根据表2.2、表2.3的交通数据，由如下代表车型(其中货车考虑了一定的超载，超载比率见表2.3),根据AASHTO的公式，换算成标准荷载80KN下的累计标准轴次，双向累计标准轴次2.83E+07,车道系数1,方向分布系数0.5,设计累计标准轴次4.24E+07。2.计算结构和基本结构参数见表4.5和表4.63.AASHTO计算基本参数见表4.8表4.8AASHTO计算基本参数基本参数参数

6、值初始服务能力指数4.2最终服务能力指数2.5可靠性水平90%标准离差So0.30正态偏差Zr-1.28层位系数％1AC-13C0.422AC-20C0.4032%水泥级配碎石0」74水稳基层0.202.计算结果logWtl8二ZrS()+9.361og(SN+1)-0.20+log'4・2_Pt4.2-1.50.4+-^^I(SN+1)、」9+2.32logMr一&07表4.9半刚性路面结构计算结果结构层材料属性结构系数a.排水系数m.厚度Di(cm)SM计算值(in)1AC-I3C0.4214

7、0.6612AC-20C0.40150.7873水稳基层0.201251.969计算结果SN=3.42in0当旧路模量为300MPa=43478psi,计算80KN对应的当量标准轴次为1.02E+08。表4.1()柔性路面结构计算结果结构层材料属性结构系数出排水系数rrh厚度D.(cm)SNi计算值(in)1AC-13C0.42140.6612AC-20C0.40150.78732%水泥级配碎石0.171201.339计算结果SN=2.79ino当旧路模量为500MPa=72464psi,计算80K

8、N对应的当量标准轴次为4.8E+07。注：2%水泥级配碎石是鉴于级配碎石和水泥稳定碎石之I'可的一种材料，所以结构系数取值时，需要对水泥稳定材料进行折减。AASHTO疲劳方程：式中：Mr—为路基土有效回弹模量;SN—为考虑当地的降水和排水条件的路而结构数，SN=D1Xa1+D2Xa2Xm2...DnXanXmn；D］、D2...Dn—为各结构层的厚度；ara2...an—为各结构层的结构系数；m2...mn—为各结构层的排水系数；W祇一为80kN单轴荷载的容许作用次数