瀝青路面課程設(shè)計

1、南 通 大 學路基路面課程設(shè)計任務書題目 黑龍江某公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 學 生 姓 名 吳垚 學 院 建筑工程學院 專 業(yè) 土木工程 班 級 土木101 學 號 1014012009 起 訖 日 期 2013.12.293014.1.3 指導教師 盛曉軍 職稱 中職 發(fā)任務書日期 2013 年 12 月 28 日課題的內(nèi)容和要求：一、課題內(nèi)容根據(jù)給定設(shè)計資料完成路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計。二、課題要求1、依據(jù)設(shè)計資料，按照相應的規(guī)范完成2種以上路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并進行比選。2、熟練應用路面設(shè)計軟件，完成設(shè)計說明書。三、設(shè)計資料本公路是黑龍江省公路網(wǎng)化建設(shè)中的重要組成部分，地處平原重凍區(qū)，公路自然區(qū)劃屬2區(qū)，

2、自然地理環(huán)境比較復雜，地形、地質(zhì)、水文、氣候等約束限制條件多，凍脹、翻漿等公路病害頻發(fā)。本設(shè)計路段為微丘地形，所經(jīng)地區(qū)的地表多為較厚的腐殖土或落葉覆蓋層，其保溫性良好，下層0.54.0米多為風化沙礫、碎石土和礫石土，4.0米以下為風化巖石路線位于東經(jīng)1262130 1262029，北緯462128462616之間。沿線所處自然區(qū)劃為2區(qū)。氣候：年平均氣溫3.5c 降雨量400mm600mm 冬季主導風向為西北風 年平均風速3.5m/s 最大凍深1.2m。水文情況：地表排水一般，地下水位埋深大于3m。沿線公路主要病害：凍脹、翻漿。據(jù)調(diào)查，2011年7月的交通量與車輛組成如下：車型小汽車解放ca3

3、0a東風eq140太脫拉130s輛/日2500400200300車型日野kb222吉爾130解放ca15扶桑fv102n輛/日300400200100交通量年平均增長率為6.5%。擬建成年月：2013年7月；本路段設(shè)計使用年限為20年。1基本資料的確定1.1確定公路等級1）計算2011年7月的折算交通量其中折算系數(shù)查公路工程技術(shù)指標(jtg b01 2003)，表2.0.2各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)。計算結(jié)果如下表：表1 折算交通量車型序號車型名稱折算系數(shù)交通量（輛/日）折算后交通量（輛/日）1小汽車1250025002解放ca30a1.54006003東風eq1401.52003004太脫

4、拉130s23006005日野kb22223006006吉爾1301.54006007解放ca151.52003008扶桑fv102n3100300總計5800有上表可知，2011年7月的月平均日交通量為5800輛/日，近似代替2011年的年平均日交通量。2）計算設(shè)計交通量其中：aadt 設(shè)計交通量（pcu/d）； adt 起始年平均日交通量（pcu/d）； 年平均增長率（%）； n 預測年限故2033年的設(shè)計交通量為：3）確定公路等級根據(jù)公路工程技術(shù)標準(jtg b01 2003)，將公路根據(jù)功能和適應的交通量分為五個等級。1高速公路為專供汽車分向分車道行駛并應全部控制出入的多車道公路，四車

5、道高速公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2500055000 輛；六車道高速公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量4500080000 輛；八車道高速公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量60000100000 輛。2一級公路為供汽車分向分車道行駛并可根據(jù)需要控制出入的多車道公路，四車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量1500030000 輛；六車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2500055000 輛。3二級公路為供汽車行駛的雙車道公路，雙車道二級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量50001

6、5000 輛。4三級公路為主要供汽車行駛的雙車道公路，雙車道三級公路應能適應將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量20006000 輛。5四級公路為主要供汽車行駛的雙車道或單車道公路，雙車道四級公路應能適應將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量2000 輛以下；單車道四級公路應能適應將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量400 輛以下。由設(shè)計交通量和道路的重要性可初步選定道路等級為高速公路，四車道。1.2擬定路基寬度和設(shè)計速度及其他資料1）擬定設(shè)計速度為：100km/h；2）根據(jù)公路工程技術(shù)標準(jtg b01 2003) 表3.0.11雙向四車道，路基寬度為：26m；3）道路設(shè)計使用年限為2

7、0年；4）擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計年限為15年；5）沿線土質(zhì)為粉質(zhì)土；6）土基回彈模量的確定因無實測條件，由查表法預測土基回彈模量：（1）確定臨界高度查路基路面工程鄧學均，表14-6路基臨界高度參考值，公路自然區(qū)劃屬2區(qū)得:=3.4m，= 2.6m，= 1.9m。地下水位埋深大于3m，所以填方路段的路基處于干燥狀態(tài)，挖方路段的路基處于中濕狀態(tài)。（2）確定平均稠度查路基路面工程鄧學均，表14-7土基干濕狀態(tài)的稠度建議值，得：填方路段的平均稠度為1.05，挖方路段的平均稠度為1。（3）確定土基回彈模量查路基路面工程鄧學均，表14-9二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（mpa），得：填方路段的土基

8、回彈模量為31.5mpa，挖方路段的土基回彈模量為30.5mpa。2軸載計算2.1代表軸載資料中車輛軸載如下表：表2 車輛軸載表車型序號車型名稱前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距1小汽車1202解放ca30a29.50 36.75 2223東風eq14023.70 69.20 1204太脫拉130s50.60 88.90 2225日野kb22250.20 104.30 1206吉爾13025.75 59.50 1207解放ca1520.97 70.38 1208扶桑fv102n54.00 100.00 2222.2軸載換算我國瀝青路面設(shè)計以雙輪組單軸載100kn為標準軸載，表示為bzz-100

9、。標準軸載的計算參數(shù)按表3確定。表3 標準軸載計算參數(shù)標準軸載名稱bzz-100標準軸載名稱bzz-100標準軸載p（kn）100單輪當量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強p（mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d軸載換算以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計標準或者以半剛性材料層的拉力為設(shè)計標準。2.2.1以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計標準式中： 相當于標準軸載100kn的作用次數(shù)（次/d）； 各級軸載的作用次數(shù)（次/d）； 各種被換算車型的軸載（kn）； 標準軸載（kn） 軸數(shù)系數(shù)； 輪組系數(shù)，單輪組 = 6.4；雙輪組 = 1.0；四輪組 = 0.38; k被換算車型的軸載級別。注

10、：當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，此時軸系數(shù)為1；當軸間距小于3m時，雙軸或者多軸按=1 + 1.2（m 1）計算，m為軸數(shù)。表4 軸載換算結(jié)果表（彎沉）車型 (kn)(次/d)（次/d）解放ca30a前軸29.501.06.440013后軸36.752.21.040011東風eq140后軸69.201.01.020040太脫拉130s前軸50.601.06.430099后軸88.902.21.0300396日野kb222前軸50.201.06.430096后軸104.301.01.0300360吉爾130前軸25.751.06.44007后軸59.501.01.040042解放ca1

11、5后軸70.381.01.020043扶桑fv102n前軸54.001.06.410044后軸100.002.21.01002201371軸載小于25kn的軸載作用不計2.2.2以半剛性材料層的拉力為設(shè)計標準式中：以半剛性材料層的拉力為設(shè)計指標時的標準軸載的當量軸次（次/d）； 軸數(shù)系數(shù)； 輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。其余符號含義參照上式。對于軸間距小于3m的雙軸及多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計算： = 1 + 2（m 1）式中：m 軸數(shù)。表5軸載換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應力）車型 (kn)(次/d)（次/d）東風eq140后軸69.201.01.020011太脫

12、拉130s前軸50.601.018.530024后軸88.903.01.0300351日野kb222前軸50.201.018.530022后軸104.301.01.0300420吉爾130后軸59.501.01.04006解放ca15后軸70.381.01.020012扶桑fv102n前軸54.001.018.510013后軸100.003.01.01003001160軸載小于50kn的軸載作用不計2.2.3設(shè)計年限累計當量標準軸載數(shù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累積當量標準軸載次數(shù)按下式計算：式中： 設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累積標準當量軸次（次/車道）； 設(shè)計年限（年）； 路面運營第一年雙向日平均

13、當量軸次（次/d）； 設(shè)計年限內(nèi)交通量平均增長率（%）；車道系數(shù)，雙向四車道高速公路取0.45。=6641438次=5619305次根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(jtgd50-2006)p14表3.1.8交通分級可確定軸載等級為：中等交通。3 初擬路面結(jié)構(gòu)3.1路面結(jié)構(gòu)根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工作經(jīng)驗與典型構(gòu)造，擬定以下兩個方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合及厚度如下：方案一：4cm細粒式密級配瀝青混凝土+5cm中粒式密級配瀝青混凝土+8cm粗粒式密級配瀝青混凝土+22cm密級配瀝青碎石+？級配碎石，以級配碎石為設(shè)計層。方案二6cm

14、細粒式密級配瀝青混凝土+10cm中粒式密級配瀝青混凝土+12cm粗粒式密級配瀝青混凝土+？cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm石灰土，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計層。3.2路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定3.2.1試驗材料的確定半剛性基層所用集料取自沿線料場，結(jié)合料瀝青選用a級90號，技術(shù)指標均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（jtg f402004）相關(guān)規(guī)定。3.2.2路面材料抗壓回彈模量的確定（1）瀝青混合料抗壓回彈模量的確定表6瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值材料名稱20抗壓回彈模量（mpa）15抗壓回彈模量（mpa）ac-131400014002000020002000ac-20120001200180

15、0018001800ac-251000010001200012001200atb-251200012001400014001400（2）半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量的確定根據(jù)鄧學鈞編著的路基路面工程表14-14和相關(guān)計算擬定材料抗壓回彈模量 （表7）：表7半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值材料名稱抗壓模量/mpa水泥穩(wěn)定碎石1500015001500石灰土5500550550級配碎石3500350350（3）路面材料劈裂強度確定根據(jù)鄧學鈞編著的路基路面工程表14-13和表14-14確定材料劈裂強度（表8）：表8路面材料劈裂強度材料名稱ac-13ac-20ac-25atb-25、

16、35水泥穩(wěn)定碎石石灰土劈裂強度1.4100.80.80.50.2254驗算擬定方案，并確定各方案的最終設(shè)計結(jié)果1.根據(jù)我國公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（jtg d502006）規(guī)定路面設(shè)計彎沉值 由下式計算：式中：設(shè)計彎沉值，0.01mm；設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當量軸次，次；公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2；面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0；柔性路面為1.6。2.計算設(shè)計方案彎層值：方案一為柔性路面，（1）填方路段土基回彈模量為31.

17、5mpa，設(shè)計層為級配碎石底基層。利用公路瀝青路面設(shè)計軟件hpds2006，得到滿足設(shè)計彎沉指標要求和各層底拉應力要求的級配碎石底基層厚度為8cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）容許拉應力（mpa）1ac-13400.492ac-20500.353ac-25800.284atb-252200.285級配碎石800驗算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為470mm面總厚度滿足防凍要求。通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:-細粒式瀝青混凝土 40 mm-中粒式瀝青混

18、凝土 50 mm-粗粒式瀝青混凝土 80 mm-密級配瀝青碎石 220 mm-級配碎石 80 mm-新建路基其中密級配瀝青碎石層做為上、下基層。上基層為80mm厚atb-25，下基層為140mm厚 atb-35。（2）挖方路段土基回彈模量為30.5mpa，設(shè)計層為級配碎石底基層。利用公路瀝青路面設(shè)計軟件hpds2006，得到滿足設(shè)計彎沉指標要求和各層底拉應力要求的級配碎石底基層厚度為8cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）容許拉應力（mpa）1ac-13400.492ac-20500.353ac-25800.284atb-252200.285級配碎石800驗算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)

19、范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為470mm面總厚度滿足防凍要求。通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:-細粒式瀝青混凝土 40 mm-中粒式瀝青混凝土 50 mm-粗粒式瀝青混凝土 80 mm-密級配瀝青碎石 220 mm-級配碎石 80 mm-新建路基其中密級配瀝青碎石層做為上、下基層。上基層為80mm厚atb-25，下基層為140mm厚 atb-35。方案二為半剛性基層瀝青路面， （1）填方路段土基回彈模量為31.5mpa，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計層。利用公路瀝青路面設(shè)計軟件hpds2006，得

20、到滿足設(shè)計彎沉指標要求和各層底拉應力要求的水泥穩(wěn)定碎石層厚度為15.0cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）容許應拉力（mpa）1ac-13600.492ac-201000.353ac-251200.284水泥穩(wěn)定碎石1500.265石灰土2000.09驗算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為630mm面總厚度滿足防凍要求。通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:-細粒式瀝青混凝土 60 mm-中粒式瀝青混凝土 100 mm-級配瀝青碎石 120 mm-水泥穩(wěn)定碎石 150 mm-石灰土 200 mm-新建路基（2）挖方路段土基回彈模量為30.5mpa，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計層。利用公路瀝青路面設(shè)計軟件hpds2006，得到滿足設(shè)計彎沉指標要求和各層底拉應力要求的水泥穩(wěn)定碎石層厚度為15.0cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）容許應拉力（mpa）1ac-13600.492ac-201000.353ac-251200.284水泥穩(wěn)定碎石1500.265石灰土2000.09驗算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（jtg d502006）表