《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)--公路瀝青路面設(shè)計(jì)

1、路基路面工程課程設(shè)計(jì)公路瀝青路面設(shè)計(jì)學(xué)校： 學(xué)院：建筑工程學(xué)院班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 臺(tái)州某路段高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1. 基本資料（1）自然地理?xiàng)l件臺(tái)州地區(qū)計(jì)劃修建一條雙向六車(chē)道的高速公路，其中經(jīng)過(guò)調(diào)查該路段地處 4區(qū)，路基為中液限粘土，地下水位離地面高度為1.1m，路基填土高度為0.5m，屬于中濕狀態(tài)；根據(jù)我國(guó)“瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)指標(biāo)”及相應(yīng)的“分布圖”，得到最熱月平均氣溫30，最低氣溫低于-9，年降雨量1000mm。近期雙向混合交通量為21000輛/日，交通組成和代表車(chē)型的技術(shù)參數(shù)分別如表1和表2所示，交通量年增長(zhǎng)率為8%。該路線沿線可開(kāi)采砂礫、碎石，并有豐富的石灰、水泥、粉煤

2、灰、瀝青等材料供應(yīng)。（2）土基回彈指數(shù)的確定設(shè)計(jì)路段處于4區(qū)，路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘土，稠度為，查表 “二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)，得土基回彈模量為MPa。土基回彈模量40 MPa，所以對(duì)地基進(jìn)行加固處理，進(jìn)行填土層50cm處外加25cm厚的石灰處理填土層，查表 “二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)，得土基回彈模量為200MPa。（3）根據(jù)可行性研究報(bào)告可知路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見(jiàn)表1-1。預(yù)測(cè)交通量年增長(zhǎng)率為8%。瀝青路面累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)按15年設(shè)計(jì)。近期交通組成與交通量 表 1-1車(chē)型分類(lèi)代表車(chē)型數(shù)量（輛/d）一類(lèi)桑塔納52二類(lèi)五十鈴

3、8799三類(lèi)解放CA10B4536四類(lèi)黃河JN150五類(lèi)黃河JN162六類(lèi)交通SH361（4）設(shè)計(jì)軸載 代表車(chē)型的技術(shù)參數(shù) 表1-2序號(hào)汽車(chē)型號(hào)總重(kN)載重(kN)前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)輪組數(shù)1桑塔納21107142五十鈴422014283解放CA10B1雙4黃河JN1501雙5黃河JN1621雙6交通SH3612×2雙軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時(shí)） 表1-3車(chē)型(kN)（輛/d） (輛/日)五十鈴前軸14后軸2818799解放CA10B前軸后軸114536黃河JN150前軸1后軸11黃河JN162前軸1后軸11交通SH361前軸1后軸2×1 (次/

4、日)軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時(shí)） 表1-4車(chē)型(kN)（輛/d） (輛/日)五十鈴前軸14后軸28解放CA10B前軸后軸114536黃河JN150前軸49后軸11黃河JN162前軸1后軸11交通SH361前軸601后軸2×21 (次/日)（5）累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（累計(jì)當(dāng)量軸次）交通量計(jì)算詳見(jiàn)以下列表，得到累計(jì)軸載次數(shù)結(jié)果見(jiàn)下表，屬于重交通等級(jí)。作彎沉計(jì)算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：2. 初擬路面結(jié)構(gòu)（1）根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)與典型結(jié)構(gòu)，擬定了兩個(gè)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方案。又根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小厚度、材料、

5、水文、交通量以及施工機(jī)械的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：方案一：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+6cm粗粒式瀝青混凝土+？cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土。方案二：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+？cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土。3. 路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的確定（1）實(shí)驗(yàn)材料的確定 半剛性基層所用集料取自沿線材料，結(jié)合料瀝青選用A級(jí)90號(hào)，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)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。（2）路面材料抗壓回彈模量的確定根據(jù)設(shè)計(jì)選取工程用各種原材料，查表得到瀝青混合料20、

6、15的抗壓回彈模量，各種材料的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2-1和表2-2。瀝青路面各層材料設(shè)計(jì)參數(shù)取值 表2-1材料名稱(chēng)抗壓回彈指數(shù)(MPa)劈裂強(qiáng)度（MPa）201515細(xì)粒式瀝青混凝土14002000中粒式瀝青混凝土12001800粗粒式瀝青混凝土10001200水泥碎石15003550石灰土9001480二灰土7502400（3）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-設(shè)計(jì)彎沉值本公路為高速公路，公路等級(jí)系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類(lèi)型系數(shù)取1.0，半剛性基層，基層類(lèi)型系數(shù)取1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：4. 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力（1）細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土：；（2）中粒式密級(jí)配瀝青混：（3）粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土：（

7、4）水泥碎石：（5）二灰土：5. 設(shè)計(jì)資料匯總設(shè)計(jì)彎沉值為（0.01mm）。方案一：材料名稱(chēng) h(cm)20模量(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土 4 14000.4042中粒式瀝青混凝土 51200粗粒式瀝青混凝土 6 1000 水泥碎石? 1500二灰土20 900 土基40 方案二：材料名稱(chēng) h(cm)20模量(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400中粒式瀝青混凝土 61200粗粒式瀝青混凝土 8 1000 水泥碎石? 1500二灰土20 750土基40 6. 確定石灰土層厚度 方案一：新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) :

8、 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 21.73 () 路面設(shè)計(jì)層層位 : 4 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 150 (mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱(chēng) 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 1400 0 2000 2 中粒式瀝青混凝土 50 1200 0 1600 3 粗粒式瀝青混凝土 60 1000 0 1200 4 水泥穩(wěn)定碎石 ? 1500 0 1500 5 二灰土 200 900 0 750 6 新建路基 44.2 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層

9、厚度 : LD= 21.73 () H( 4 )= 150 mm LS= 2.1 () 由于設(shè)計(jì)層厚度 H( 4 )=Hmin時(shí) LS<=LD, 故彎沉計(jì)算已滿足要求 . H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= .134 MPa H( 4 )= 20

10、0 mm ( 5 )= .112 MPa H( 4 )= 193 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 193 mm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下: - 細(xì)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 60 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 200 mm - 石灰土 200 mm - 新建路基方案二：新建路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 公 路 等 級(jí) : 高速公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 21.

11、73 () 路面設(shè)計(jì)層層位 : 4 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 150 (mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱(chēng) 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 1400 0 2000 0 2 中粒式瀝青混凝土 60 1200 0 1600 0 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1000 0 1200 0 4 水泥穩(wěn)定碎石 ? 1500 0 1500 5 二灰土 200 900 0 750 0 6 新建路基 44.2 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 21.73 () H( 4 )=

12、150 mm LS= 1.9 () 由于設(shè)計(jì)層厚度 H( 4 )=Hmin時(shí) LS<=LD, 故彎沉計(jì)算已滿足要求 . H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= .121 MPa H( 4 )= 200 mm ( 5 )= .102 MPa H( 4 )= 164 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計(jì)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 164 mm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 60 mm - 粗粒式瀝青混凝土 80 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 170 mm - 石灰土 200 mm - 新建路基7. 設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)分析方案一：通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 50mm - 粗粒式