公路瀝青路面課程設(shè)計(jì)

1、 課 程 設(shè) 計(jì)公 路 瀝 青 路 面 設(shè) 計(jì)摘要：瀝青公路在交通運(yùn)輸中性能優(yōu)良，運(yùn)用廣泛，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)騰飛起到了巨大的作用。其建設(shè)成本高昂，技術(shù)難度要求高，在保證路基穩(wěn)定性好、持久耐用的同時(shí)還要求表面平整、抗滑性能良好。公路瀝青路面的設(shè)計(jì)修建原則頗多，規(guī)范嚴(yán)格。計(jì)算精度高，需綜合考慮。本次課程設(shè)計(jì)（瀝青路面設(shè)計(jì)）綜合考慮了該地自然條件，參照設(shè)計(jì)規(guī)范，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算，符合本地瀝青路面建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：瀝青路面設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)1 基本資料四川達(dá)州地區(qū)準(zhǔn)備新建市郊一級(jí)公路，公路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年為2015年，使用年限15年， 擬選瀝青路面結(jié)構(gòu)路面進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。公路技術(shù)等級(jí)為一級(jí)公路，為雙向六車道。

2、預(yù)測(cè)交通量年增長(zhǎng)率前八年為 9%，八年后為3%。1.1 氣侯水文資料該公路位于夏熱冬冷地區(qū)，年均溫16攝氏度，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤(rùn)、四季分明。雨水多集中在6月，約占全年降水量的50%以上，年均降水量12001500毫米。1.2 土質(zhì)與筑路資料該路段山區(qū)盆地，土基為砂性土，路基干濕狀態(tài)為中濕。當(dāng)?shù)匮鼐€碎石產(chǎn)量豐富，石料質(zhì)量良好，砂礫的儲(chǔ)量也較豐富，沿線有多個(gè)水泥廠、石灰廠，產(chǎn)量大質(zhì)量好。另外，附件發(fā)電廠粉煤灰儲(chǔ)量極為豐富，可用于本項(xiàng)目建設(shè)。1.3 交通資料根據(jù)工程可行性研究報(bào)告得知初期交通組成與交通量如表1-1所示，不同車型的交通量參數(shù)見(jiàn)規(guī)范。表1-1交通組成及交通量表車型汽車交通量（輛

3、/ 日）解放CA10B160解放CA30A210東風(fēng)EQ140190黃河JN150120黃河JN162180黃河JN360170長(zhǎng)征XD160150交通SH14180交通量平均年增長(zhǎng)率前八年為 9% ， 八年后為 3%2 瀝青路面設(shè)計(jì)2.1軸載分析我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表2-1確定。表2-1 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d2.1.1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力

4、驗(yàn)算時(shí)，凡前、后軸軸載大于25kN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）；C1 輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38；C2 軸數(shù)系數(shù)。 被換算車型的軸載級(jí)別。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算： 式中：m軸數(shù)。表2-2 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）C1C2ni(Pi/P)4.35解放CA10B前軸19.4016.4160后軸60.851116

5、018.44解放CA30A前軸29.5016.42106.64后軸2×36.752.21210121.06東風(fēng)EQ140前軸23.7016.4190后軸69.201119038.30黃河JN150前軸49.0016.412034.49后軸101.6011120128.58黃河JN162前軸59.5016.4180120.39后軸115.0011180330.60黃河JN360前軸50.0016.417053.35后軸2×110.002.2117011545.43長(zhǎng)征XD160前軸42.6016.415023.45后軸2×85.202.211503352.79交通S

6、H141前軸25.5516.4801.35后軸55.1011805.99累計(jì)交通量N15780.86則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次： 式中 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量次數(shù)；t 設(shè)計(jì)年限，由材料知，t=15年； 設(shè)計(jì)端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長(zhǎng)率，由設(shè)計(jì)資料可知，前8年=0.09，然后的7年=0.03； 車道系數(shù)，此設(shè)計(jì)高速選定為雙向六車道，=0.3。則前8年的累計(jì)當(dāng)量軸次： 后7年的累計(jì)當(dāng)量軸次：則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次:由上面的計(jì)算結(jié)果，故根據(jù)交通等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以判定該交通量屬于特重交通。2.1.2驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，軸載

7、當(dāng)量換算（1）驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，凡軸載大于50KN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 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。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算：式中：m軸數(shù)。（2）將交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載換算與累計(jì)軸載表2-3 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）解放CA10B前軸19.40118.51

8、60后軸60.85111603.01解放CA30A前軸29.50118.5210后軸2×36.753121035.77東風(fēng)EQ140前軸23.70118.5190后軸69.20111909.99黃河JN150前軸49.00118.5120后軸101.6011120136.25黃河JN162前軸59.50118.518052.31后軸115.0011180550.62黃河JN360前軸50.00118.517012.29后軸2×110.0031170186578.00長(zhǎng)征XD160前軸42.60118.5150后軸2×85.203115021324.46交通SH14

9、1前軸25.55118.580后軸55.1011800.68累計(jì)交通量N208703.40則前8年的累計(jì)當(dāng)量軸次：后7年的累計(jì)當(dāng)量軸次： 其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次:由上面的計(jì)算結(jié)果，故根據(jù)交通等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以判定該交通量屬于特重交通。2.2 結(jié)構(gòu)組合與土基回彈模量根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，該道路為一級(jí)公路，瀝青路面設(shè)計(jì)年限為15年，并考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰水泥等材料供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（180），基層采用水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定），底層采用級(jí)配碎石（250），采用三層式瀝青混凝土面層，表層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（40），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（60）

10、，下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（80）。2.3各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度土基干濕類型確定為中濕，由土質(zhì)，干濕類型，道路最大凍深，基層墊層類型查表確定路面最小防凍厚度為50cm。土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度參照規(guī)范給出的推薦值確定，見(jiàn)表2-4。表2-4 結(jié)構(gòu)組合參數(shù)層次材料名厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）15°C模量20°C模量1細(xì)粒式瀝青混凝土4200014001.22中粒式瀝青混凝土6180012001.03粗粒式瀝青混凝土8120010000.84 水泥穩(wěn)定碎石待定150015000.65級(jí)配碎石25250250

11、6土基30302.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定2.4.1設(shè)計(jì)彎沉值公路為一級(jí)公路，則公路等級(jí)系數(shù)取1.0；面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)取1.0；路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，則路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)取1.0。式中： 設(shè)計(jì)彎沉值 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級(jí)系數(shù)，一級(jí)公路為1.0 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以：2.4.2各層材料容許層底拉應(yīng)力各層材料容許層底拉應(yīng)力，按下列公式計(jì)算：式中 ： 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa）； 路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限次加載的疲勞彎拉應(yīng)力（Mpa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。 對(duì)瀝青混凝

12、土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：表2-5 結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒瀝青混凝土1.24.120.29中粒瀝青混凝土1.04.120.24粗粒瀝青混凝土0.84.120.19水泥穩(wěn)定碎石0.63.230.19級(jí)配碎石2.5 路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算應(yīng)用程序計(jì)算新建路面結(jié)構(gòu)厚度 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 : 18.54 (0.01mm) 路面設(shè)計(jì)層層位 : 4 設(shè)計(jì)層最小厚度 : 20 (cm) 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 18.54 (0.01mm

13、) H( 4 )= 45 cm LS= 19 (0.01mm) H( 4 )= 50 cm LS= 17.4 (0.01mm) H( 4 )= 46.4 cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 46.4 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 46.4 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 46.4 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力2.6

14、路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定根據(jù)計(jì)算內(nèi)容，最終確定該道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為六層，各個(gè)結(jié)構(gòu)層的厚度確定見(jiàn)表2-6。表2-6 路面結(jié)構(gòu)層采用厚度層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(cm)1細(xì)粒式瀝青混凝土42中粒式瀝青混凝土63粗粒式瀝青混凝土84水泥穩(wěn)定碎石475級(jí)配碎石256土基總 結(jié)本課程設(shè)計(jì)的制定通過(guò)對(duì)達(dá)州地區(qū)市郊交通量的調(diào)查與預(yù)測(cè)，綜合考慮了該地地質(zhì)水文及筑路材料條件，可信度高、實(shí)施性強(qiáng)、運(yùn)用廣泛。文中對(duì)車輛標(biāo)準(zhǔn)軸載進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定了交通等級(jí)。并且計(jì)算了設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值，確定了路基土基回彈模量值，擬定可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量，完成了路面厚

15、度的計(jì)算。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)借取該地區(qū)已有工程的經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)，初步擬定了合理的方案。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)力的進(jìn)步，對(duì)公路運(yùn)輸能力及質(zhì)量要求也有了相應(yīng)的提高，本文在某些方便還不夠全面，還有不切實(shí)際的因素存在，在生產(chǎn)建設(shè)中還有待改進(jìn)提高。 致 謝 這次課程設(shè)計(jì)能夠得以順利完成，是所有指導(dǎo)過(guò)我的老師、幫助過(guò)我的同學(xué)一直默默支持的結(jié)果。在這里我要對(duì)他們表示深深的謝意！ 首先要特別感謝我的指導(dǎo)老師劉建老師、郭寒英老師。兩位老師在我的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，給我提供了極大的幫助和指導(dǎo)。劉老師不耐其煩的為我指導(dǎo)了本次課程設(shè)計(jì)，郭老師在路基路面工程的授課中為我作出了理論指導(dǎo)。除此之外，他們還是我的專業(yè)任課老師，兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)觀念、務(wù)實(shí)的行為作風(fēng)、認(rèn)真的工作態(tài)度、獨(dú)特的人格魅力使我學(xué)到了很多。這將是我人生道路上一筆巨大的財(cái)富。我將以兩位老師為榜樣目標(biāo)，勤奮上