路基路面課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 道路工程課程設(shè)計 一級公路瀝青路面課程設(shè)計班級： 姓名： 學(xué)號： 1201指導(dǎo)老師： 完成時間： 2016.11.9專心-專注-專業(yè)目錄一、設(shè)計資料1.設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：道路等級為一級，路面長度為7.9km，雙向四車道；2.交通組成：經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計總交通量為5219輛/日，交通組成如下表所示，交通量年平均增長率；3.土壤地質(zhì)情況：自然區(qū)劃，起止樁號2+0309+030，填方段，路基土質(zhì)為砂土，地下水位距路槽底面1.20.6m。 交通組成（輛/日）解放CA10B東風(fēng)EQ140黃河JN150黃河JN253太脫拉138解放CA390日野ZM440日野KB222軸重<25KN汽車

2、1854323602061056058054622014 汽車參數(shù)型號軸重p（前/后）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距解放CA10B19.4012060.85東風(fēng)EQ14023.7012069.20黃河JN15049.00120101.60黃河JN25355.0022266.00太脫拉13851.4022280.00解放CA39035.0012070.15日野ZM44060.00222100.00日野KB22250.20120104.30 注：后軸距是象征性軸距，單后軸時為零（寓意無軸距），后軸距<3m時為2（寓意軸距<3m）二、設(shè)計要求按照公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范設(shè)計1交通分析，計算累計當(dāng)量軸

3、次；2擬定路面結(jié)構(gòu)，并說明選用該路面結(jié)構(gòu)的原因；確定材料參數(shù)；3計算或驗算路面結(jié)構(gòu)層厚度；4繪制路面結(jié)構(gòu)圖，明確標(biāo)出各結(jié)構(gòu)層的材料、厚度和設(shè)計時使用的模量值；5編寫設(shè)計說明書。三、軸載分析我國瀝青路面設(shè)計以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計算參數(shù)按表2-1確定。表3-1 標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(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）15d1當(dāng)以設(shè)計彎沉值設(shè)計指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗算時，各級軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)：式中： 以

4、設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； C1 被換算車型的軸數(shù)系數(shù)。 C2 被換算車型的輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； 被換算車型的軸載級別。當(dāng)軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸間距離小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計算：式中：m軸數(shù)。表3-2 軸載換算結(jié)果C1C2交通量n軸重p前后軸距當(dāng)量次數(shù)總次數(shù)型號16.418519.40 0.9 22 解放CA10B1118560.85 21.3 16.443223.70 5.3 92 東風(fēng)EQ1

5、401143269.20 87.1 16.436049.00 103.5 489 黃河J60 385.7 16.420655.00 97.9 172 黃河JN2532.2120666.00 74.4 16.410551.40 37.2 125 太脫拉1382.2110580.00 87.5 16.460535.00 40.2 170 解放CA3901160570.15 129.4 16.480560.00 558.4 2329 日野ZM4402.21805100.00 1771.0 16.446250.20 147.5 702 日野KB22211462104.30 5

6、54.9 合計4102 注：小于25KN的軸載不計。則其設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計量軸次： 式中 設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量次數(shù)； t 設(shè)計年限，由材料知，t=15年； 設(shè)計端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計年限內(nèi)的交通量平均增長率，由材料知，=0.045； 車道系數(shù)。（按下表取值）表3-3 車道系數(shù)車 道 特 征車道系數(shù)雙向單車道1.0雙向兩車道0.60.7雙向四車道0.40.5雙向六車道0.30.4雙向八車道0.250.35根據(jù)設(shè)計規(guī)范，一級公路瀝青路面的設(shè)計年限取15年，四車道的車道系數(shù)是0.40.5,取0.45，交通量平均增長系數(shù)4.5%。2當(dāng)以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，

7、各級軸載的作用次數(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： 以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 被換算車型的軸數(shù)系數(shù)； 被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計算：=1+2(m-1)式中：m軸數(shù)。表3-4軸載換算結(jié)果交通量n軸重p前后軸距當(dāng)量次數(shù)總次數(shù)型號118.518519.400.0000.03解放CA10B1118560.85 0.019 3.5 118.543223.70 0.000 0.1

8、23 東風(fēng)EQ1401143269.20 0.053 22.7 118.536049.00 0.003 22.1 431 黃河J60 1.135 408.7 118.520655.00 0.008 31.9 54 黃河JN2533120666.00 0.036 22.3 118.510551.40 0.005 9.5 62 太脫拉1383110580.00 0.168 52.8 118.560535.00 0.000 2.5 38 解放CA3901160570.15 0.059 35.5 118.580560.00 0.017 250.1 2665 日野ZM44031

9、805100.00 1.000 2415.0 118.546250.20 0.004 34.5 681 日野KB22211462104.30 1.400 647.0 合計3958 則其設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計量軸次為：表3-5累計交通軸次綜合表 換算方法彎沉值和瀝青層的層底拉力半剛性材料的層底拉力累計交通軸次次次交通量根據(jù)規(guī)范中下表的規(guī)定劃分交通等級：表3-6 交通等級交通等級BZZ-100累計標(biāo)準(zhǔn)軸次（次/車道）輕交通中等交通重交通特重交通根據(jù)上表交通等級劃分為重交通。四、擬定結(jié)構(gòu)組合與材料選取4.1選擇結(jié)構(gòu)的擬定原則根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范，選用的各結(jié)構(gòu)層需滿足以下要求：細(xì)粒式瀝青混凝土

10、最小厚度20mm，適宜厚度25-60mm； 中粒式瀝青混凝土最小厚度40mm，適宜厚度50-100mm； 粗粒式瀝青混凝土最小厚度70 mm，適宜厚度80-120mm； 水泥穩(wěn)定集料最小厚度150mm，適宜厚度180-200mm；石灰穩(wěn)定集料最小厚度150mm，適宜厚度180-200mm4.2 選擇原因：根據(jù)公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，濕熱、多雨是IV區(qū)最主要的自然特征，由此對路基路面的設(shè)計要求為：為減輕瀝青材料在熱季泛油和雨季粘聚力降低，瀝青材料宜選用較高標(biāo)號，保證其墊層穩(wěn)定性。渣油路面應(yīng)提高其抗滑性能并注意封閉表面，以提高公路的水穩(wěn)性。在區(qū)公路設(shè)計中尤其應(yīng)加強(qiáng)公路的排水系統(tǒng)。根據(jù)以上特點，由公路瀝青

11、路面設(shè)計規(guī)范，可選用細(xì)粒式瀝青混凝土作為面層上層，以滿足磨耗要求，防止雨水滲入路面結(jié)構(gòu)層、土基；可選用中粒式瀝青混凝土作為面層中層，以抵抗水平力產(chǎn)生的剪應(yīng)力；可選用粗粒式瀝青混凝作為面層下層，以抵抗汽車荷載的疲勞（彎曲）作用；可選用水泥穩(wěn)定類集料（碎石或沙礫）作為基層，以滿足強(qiáng)度、擴(kuò)散應(yīng)力、水穩(wěn)性的要求；底基層材料應(yīng)注重當(dāng)?shù)夭牧系睦茫x用礫石或碎石；在水文土質(zhì)不良的路段，可設(shè)置排水墊層。結(jié)合已有工程經(jīng)驗與經(jīng)典構(gòu)造，擬定了如下方案，根據(jù)結(jié)構(gòu)層的壓實最小厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各厚度如下：30mm細(xì)粒式瀝青混凝土 50mm中粒式瀝青混凝土 80mm粗

12、粒式瀝青混凝土200mm水泥穩(wěn)定碎石 ？mm水泥石灰沙礫土路基五、路面材料配合比設(shè)計和設(shè)計參數(shù)的確定5.1瀝青材料設(shè)計參數(shù)根據(jù)規(guī)范，瀝青材料抗壓回彈模量及劈裂強(qiáng)度查表確定如下：表5-1 瀝青混合料材料設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓模量（MPa）15劈裂強(qiáng)度（MPa）2015密集配細(xì)粒式瀝青混凝土140020001.4中粒式瀝青混凝土120018001.0密集配粗粒式瀝青混凝土100012000.85.2基層及底基層材料設(shè)計參數(shù)根據(jù)規(guī)范，基層及底基層材料抗壓回彈模量及劈裂強(qiáng)度查表確定如下：表5-2基層及底基層、墊層材料設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓模量E(MPa)（彎沉計算用）抗壓模量E（MPa）（拉應(yīng)力計算用）劈

13、裂強(qiáng)度（MPa）水泥穩(wěn)定碎石150036000.5水泥石灰沙礫土100018000.355.3土基回彈模量的確定根據(jù)規(guī)范查表法估計土基回彈模量參考值的步驟如下：確定臨界高度：臨界高度是指在不利季節(jié)，路基分別處于干燥、中濕和潮濕狀態(tài)時，路床頂面距地下水位或地表積水水位的最小高度，可根據(jù)土質(zhì)、氣候條件按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。當(dāng)缺乏實測資料時，可查表選用為（路床至地下水位）（路床至地表長期積水位）擬定路基土平均稠度：根據(jù)路基臨界高度判斷各路段路基的干濕類型，查規(guī)范得到各路段路基土的平均稠度值，由設(shè)計資料知不利季節(jié)路床頂面距地下水或地表積水水位的的高度為0.6，故判斷路基干濕類型為潮濕，估判斷，由設(shè)計資料知為

14、砂土，繼續(xù)查表得土基模量參考值為30.5-33.5。根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范，潮濕狀態(tài)的路基，應(yīng)采取換填砂、砂礫、碎石滲水性材料處理地基，或采取摻入消石灰，固化材料處理，設(shè)置土工合成材料，加強(qiáng)路基排水等，進(jìn)行綜合處置。規(guī)范也要求重交通公路土基回彈模量值應(yīng)大于40MPa。綜上，對于地區(qū)，應(yīng)采取各種措施處理路基，取路基回彈模量為40MPa。六、設(shè)計指標(biāo)的確定6.1設(shè)計彎沉值公路為一級，則公路等級系數(shù)取1.1；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)計彎沉值（0.01mm） 設(shè)計年限內(nèi)的累計當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級系數(shù)，

15、一級公路為1.0 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 路面結(jié)構(gòu)系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0所以：6.2各層材料按容許層底拉應(yīng)力瀝青混凝土層、半剛性材料基層和底基層以拉應(yīng)力為設(shè)計或驗算指標(biāo)時，材料的容許拉應(yīng)力應(yīng)按下式計算：式中 ： 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力（MPa）；瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度（MPa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對細(xì)粒式瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對中粒式瀝青混凝土面層：對粗粒式瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：對水泥穩(wěn)定碎石對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 水泥石灰沙礫土： 表2-6-1 結(jié)構(gòu)層容許彎拉

16、應(yīng)力材料名稱細(xì)粒瀝青混凝土1.43.360.417中粒瀝青混凝土1.03.360.298粗粒瀝青混凝土0.83.360.238水泥穩(wěn)定碎石0.52.140.234水泥石灰沙礫土0.352.750.1276.3計算路表彎沉和底層拉應(yīng)力路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的整體剛度與瀝青層或半剛性基層、底基層抗疲勞開裂的要求。1. 輪隙中心處路表計算彎沉值應(yīng)小于或等于設(shè)計彎沉值，即：2. 輪隙中心或單圓荷載中心處的底層拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力，即： 具體到公式計算，對于輪隙中心路表回彈彎沉的計算，按下式其中： 式中： 路表計算彎沉值（0.01mm）；彎沉綜合修正系數(shù)；，標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)（MPa

17、）和當(dāng)量圓半徑（cm）；理論彎沉系數(shù)；，土基抗壓回彈模量值（MPa）；，各層材料抗壓回彈模量（MPa）；，各結(jié)構(gòu)層厚度（cm）。對于層底拉應(yīng)力的計算，應(yīng)以單圓中心及雙圓輪隙中心為計算點，并取較大值作為層底拉應(yīng)力，按下式計算式中，理論最大拉應(yīng)力系數(shù)。七、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計程序HMPD 利用HMPD代替手算，運行程序得到如下結(jié)果：新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公 路 等 級 : 一級公路新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100路面設(shè)計彎沉值 : 22.33 (0.01mm)路面設(shè)計層層位 : 5 設(shè)計層最小厚度 : 150 (mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）20平均抗壓模量(MPa)標(biāo)準(zhǔn)

18、差 (MPa)15平均抗壓模量(MPa)標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)容許應(yīng)力(MPa)1細(xì)粒式瀝青混凝土301400.000200000.4172中粒式瀝青混凝土501200.000180000.2983粗粒式瀝青混凝土801000.000120000.2384水泥穩(wěn)定碎石2001500.000150000.2345水泥石灰砂礫土？1000.000100000.1276新建路基40.0000按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 22.33 (0.01mm) H( 5 )= 250 mm LS= 22.9 (0.01mm) H( 5 )= 300 mm LS= 20.8 (0.01mm) H( 5 )= 263 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 5 )= 263 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 5 )= 263 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 5 )= 263 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 5 )= 263 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 5 )= 2