課程設(shè)計瀝青路面設(shè)計

PAGE26瀝青路面設(shè)計一、課程設(shè)計任務(wù)（1）了解設(shè)計任務(wù),擬定工作計劃，查閱資料。（3）按《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JIGD50-2006》的內(nèi)容及要求進行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；（5）根據(jù)指導(dǎo)教師的要求，采用指定的初始條件進行設(shè)計：瀝青路面的設(shè)計，在完成路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計后，利用設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)層厚度計算及各層底拉應(yīng)力驗算。在設(shè)計說明書（設(shè)計報告書）中應(yīng)畫計算圖，采用A4紙打印設(shè)計報告書。（6）出圖：瀝青路面設(shè)計不出圖（留待畢業(yè)設(shè)計時訓(xùn)練出圖）二、課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容（一）初始條件：廣西南寧地區(qū)（IV區(qū)）某新建雙向4車道一級公路，擬采用瀝青混凝土路面，路基土為高液限粘土，地下水位為－1m，路基填土高度1.2m，預(yù)計通車初年的交通量如下：表一車型黃河JN150解放CA10B長征CZ160上海SH130小汽車交通量（輛/h）7201100280120100交通量年平均增長率7％，沿線可開采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)。（二）要求完成的主要任務(wù)：（1）確定路面等級和面層類型；（2）確定土基的回彈模量；（3）路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計；（4）根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度（采用瀝青路面設(shè)計專用程序，輸入設(shè)計彎沉值及設(shè)計參數(shù)匯總表的設(shè)計參數(shù)后，對需進行厚度計算的結(jié)構(gòu)層進行厚度計算，并進行各層底拉應(yīng)力驗算）。1.基本資料確定1.1確定公路等級1.1.1計算通車初年的折算交通量其中折算系數(shù)查《公路工程技術(shù)指標(biāo)》(JTGB012003)，表2.0.2各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)。表一：各車輛的折算系數(shù)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黃河JN1501.572010802解放CA10B1.5110016503長征CZ16022805604上海SH1301.51201805小汽車1.0100100總計計35570由上表可知初年的平均日交通量為3650輛/日1.1.2設(shè)計交通量由《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2006），表3.1.3各級公路瀝青路面設(shè)計年限。一級公路設(shè)計年限為15年。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(yù)測年限則15年后的設(shè)計交通量為：=3650×1+7%15-11.2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/h2)根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB012003)表3.0.11雙向四車道，路基寬度為：26m；3)擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計年限為15年；4)沿線土質(zhì)為粘土；5）土基回彈模量的確定因無實測條件，由查表法預(yù)測土基回彈模量：（1）確定臨界高度查《路基路面工程》鄧學(xué)均，表1-9路基臨界高度參考值，公路自然區(qū)劃屬IV區(qū)得：=1.8m，=1.5m，=1.2m。地下水位為-1m，路基填土高度為1.2m。所以以填方路段的路基處于干燥狀態(tài)。（2）確定平均稠度查《路基路面工程》鄧學(xué)均，表14-9土基干濕狀態(tài)的稠度建議值，得：填方路段的平均稠度為1.10。（3）確定回彈模量查《路基路面工程》鄧學(xué)均，表14-11二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（MPa），得：填方路段的土基回彈模量為40.0Mpa。2.軸載計算2.1代表軸載查《路基路面工程》鄧學(xué)均，表2-1的車輛軸載如下表表二：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)1黃河JN15049.00101.60122解放CA10B19.4060.85123長征CZ16045.283.7124上海SH13016.523\\5小汽車--\\2.2軸載換算我國瀝青路面設(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3確定。表三：標(biāo)準(zhǔn)軸載個參數(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（KNN）100單輪當(dāng)量圓直徑dd（mm）21.30輪胎接地壓強P（Mpa）0.70兩輪中心距（cmm）1．5d軸載換算以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或者以半剛性材料層的拉力為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。2.2.1以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)式中：—相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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：當(dāng)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(dāng)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)。表四：軸載換算匯總表車型P（KN）CCn（次/d）黃河JN150前軸4916.4720206.9后軸101.611720771.5解放CA10B后軸60.85111100126.7長征CZ160前軸45.216.428056.6后軸83.72.21280284.1上海SH130前軸16.5\\120\后軸23\\120\小汽車\\\\100\1445.82.2.2以半剛性材料層的拉力為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)式中：—以半剛性材料層的拉力為設(shè)計指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)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)。表五：各級軸載（軸載小于50的不計）車型P（KN）CCn（次/d）黃河JN150后軸106.6117201200.5解放CA10B后軸60.8511110020.7長征CZ160后軸83.731280202.31423.52.2.3設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累積當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次（次/車道）；—設(shè)計年限（年）；—路面運營第一年雙向日平均當(dāng)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。一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為15年，雙向四車道的車道系數(shù)=0.45.Ne=1+Ne=1+根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG

D50-2006)P14表3.1.8交通分級可確定軸載等級為：中等交通。3.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計3.1擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案面層宜選擇瀝青混凝土，又由于該路為一級公路，因此采用三層結(jié)構(gòu)。3.2擬定路面結(jié)構(gòu)層厚度由《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2006），表4.1.3-1瀝青混合料的壓實最小厚度和適宜厚度，表4.1.5各種結(jié)構(gòu)層壓實最小厚度和適宜厚度。方案一：4cm細粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+20cm石灰碎石土+？石灰土（厚度待計算確定），以石灰土為設(shè)計層。方案二：4cm細粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+22cm密集配瀝青碎石+？級配碎石，以級配碎石為設(shè)計層。3.3各層材料設(shè)計參數(shù)由《路基路面工程》鄧學(xué)鈞，由表14-15瀝青混凝土設(shè)計參數(shù)得到下表表七：半剛性路面瀝青混合料設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓回回彈模量（MMPa）劈裂強度（MPaa）20℃15℃細粒式瀝青混凝土土1400020001.4粗粒式瀝青混凝土土10000140000.8中粒式瀝青混凝土土12000180001石灰碎石土150000.65石灰土5500.225土基40--表八：柔性路面瀝青混凝土設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓回回彈模量（MMPa）劈裂強度（MPaa）20℃15℃細粒式瀝青混凝土4粗粒式瀝青混凝土土10000140000.8中粒式瀝青混凝土土12000180001密集配瀝青碎石120014000.8石灰土200—土基40--4.根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度4.1方案一計算路面設(shè)計彎沉值及其厚度一級公路，取Ac=1.0，面層為瀝青混凝土，取As=1.0半剛性基層、底基層總厚度大于20cm,取設(shè)計彎沉：ld各層材料的容許層底拉應(yīng)力σ細粒式密集配瀝青混凝土（瀝青Ac=1.0，NeKs=σR中粒式密集配瀝青混凝土:KsσR粗粒式密集配瀝青混凝土:KsσR二灰碎石：(NeσR石灰土：Ks=0.45表九：設(shè)計參數(shù)匯總表材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量（MPa）15℃抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）細粒式瀝青混凝土土4140020000.5中粒式瀝青混凝土土6120018000.36粗粒式瀝青混凝土土8100014000.29石灰碎石石土2015000.34石灰土待定5500.09土基—40—采用HPDS2011公路路面設(shè)計程序計算結(jié)果公路等級：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：26.5（0.01mm）路面設(shè)計層層位：5設(shè)計層最小厚度：15（cm）按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:表十：HPDS2011厚度計算顯示表層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）20℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）15℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）容許應(yīng)力（Mpa）1細粒式瀝青混凝土土4014000200000.52中粒式瀝青混凝土土6012000180000.363粗粒式瀝青混凝土土8010000140000.294石灰碎石土20015000150000.345石灰土？550055000.096土基—4040—ldH(5)=200mmls=27H(5)=250mmls=25.2H(5)=220mm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度:H(5)=220mm(第1層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H(5)=220mm(第2層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H(5)=220mm(第3層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H(5)=220mm(第4層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H(5)=290mm(第5層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度:H(5)=220mm(僅考慮彎沉)H(5)=220mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度500mm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求表九：設(shè)計參數(shù)匯總表材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量（Mpa）15℃抗壓模量（Mpa）容許拉應(yīng)力（Mpa）細粒式瀝青混凝土土4140020000.5中粒式瀝青混凝土土6120018000.36粗粒式瀝青混凝土土8100014000.29石灰碎石土2015000.34石灰土225500.09土基—40—細粒式瀝青混凝土土4cm中粒式瀝青混凝土土6cm粗粒式瀝青混凝土土8cm石灰碎石土20ccm石灰土222cm土基4.2方案二計算路面設(shè)計彎沉值及其厚度一級公路，取Ac=1.0，面層為瀝青混凝土，取As=1.0柔性基層、底基層總厚度大于20cm,取設(shè)計彎沉：ld各層材料的容許層底拉應(yīng)力σ細粒式密集配瀝青混凝土（瀝青Ac=1.0，NKs=σR中粒式密集配瀝青混凝土:KsσR粗粒式密集配瀝青混凝土:KsσR密集配瀝青碎石：KsσR表十一：設(shè)計參數(shù)匯總表材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量（MPa）15℃抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）細粒式瀝青混凝土土4140020000.5中粒式瀝青混凝土土5120018000.36粗粒式瀝青混凝土土8100014000.29密集配瀝青青碎石22120014000.29級配碎石？200—土基—40—采用HPDS2011公路路面設(shè)計程序計算結(jié)果公路等級：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：42.4（0.01mm）路面設(shè)計層層位：5設(shè)計層最小厚度：15（cm）按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:表十二：HPDS2011厚度計算顯示表層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mm）20℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）15℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）容許應(yīng)力（Mpa）1細粒式瀝青混凝土土4014000200000.52中粒式瀝青混凝土土5012000180000.363粗粒式瀝青混凝土土8010000140000.294密集配瀝青碎石2012000140000.295級配碎石？20002000—6土基—4040—按設(shè)計彎沉值計算算設(shè)計層厚度度:ld=42.4((0.01mH((5)==150mmls=34.6(0.01由于于設(shè)計層厚度度H(55)=Hmmin時LLS<=LDD,故彎彎沉計算已滿滿足要求..H((5)==150mm(僅考考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力計計算設(shè)計層厚厚度:H((5)==150mm(第1層底面面拉應(yīng)力計算算滿足要求))H((5)==150mm(第2層底面面拉應(yīng)力計算算滿足要求))H((5)==150mm(第3層底面面拉應(yīng)力計算算滿足要求))H((5)==150mm(第4層底面面拉應(yīng)力計算算滿足要求))路面設(shè)計層厚厚度:HH(5))=1500mm(僅僅考慮彎沉))HH(5))=1500mm(同同時考慮彎沉沉和拉應(yīng)力))驗算路面防凍凍厚度:500mmm驗算算結(jié)果表明,路面總厚厚度滿足防凍凍要求表十三：設(shè)計參數(shù)數(shù)匯總表材料名稱厚度（cm）20℃抗壓模量（Mpa）15℃抗壓模量（Mpa）容許拉應(yīng)力（Mpa）細粒式瀝青混凝土土4140020000.5中粒式瀝青混凝土土5120018000.36粗粒式瀝青混凝土土8100014000.29密集配瀝青碎石22120014000.29級配碎石15200-土基—40—通過對設(shè)計層厚度度的調(diào)整細粒式瀝青混凝土土4cmm中粒式瀝青混凝土土5cmm粗粒式瀝青混凝土土8cmm密集配瀝青碎石22ccm級配碎石15cm土基5.竣工驗收彎彎沉值和層底底彎拉應(yīng)力驗驗算方案一：公路等級:一級公路路新建路路面的層數(shù):5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ--100表十四：HPDSS2011竣竣工驗算表層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（cm）20℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）15℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）綜合影響系數(shù)1細粒式瀝青混凝土土4140002000012中粒式瀝青混凝土土6120001800013粗粒式瀝青混凝土土8100001400014二灰碎石20150001500015石灰土225500550016土基—4004001計算新建路面各結(jié)結(jié)構(gòu)層及路基基頂面交工驗驗收彎沉值:第1層路路面頂面交工工驗收彎沉值值Ls=26..5(0.0第2層路面面頂面交工驗驗收彎沉值Ls==29.55(0.0第3層路面面頂面交工驗驗收彎沉值Ls==34.88(0.01第4層路面面頂面交工驗驗收彎沉值Ls==43((0.01m第5層路面面頂面交工驗驗收彎沉值Ls==121..2(0.0路基基頂面交工驗驗收彎沉值Ls=232.9(0.011mm)(根據(jù)“公路路瀝青路面設(shè)設(shè)計規(guī)范”公Ls=292.5(0.011mm)(根據(jù)“公路路路面基層施施工技術(shù)規(guī)范范”公式計算計算新建路面各結(jié)結(jié)構(gòu)層底面最最大拉應(yīng)力:(未考慮慮綜合影響系系數(shù))第1層底面面最大拉應(yīng)力力σ(11)=-..226((MPa)第2層底面面最大拉應(yīng)力力σ(22)=-..061((MPa)第3層底面面最大拉應(yīng)力力σ(33)=-..013((MPa)第4層底面面最大拉應(yīng)力力σ(44)=..134((MPa)第5層底面面最大拉應(yīng)力力σ(55)=..079((MPa)有以上結(jié)果可知容容許彎拉應(yīng)力力σR均大于各層層地面最大拉拉壓力，故應(yīng)應(yīng)力滿足要求方案二：表十五：HPDSS2011竣竣工驗算表層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（cm）20℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）15℃平均抗壓模量量（Mpa）標(biāo)準(zhǔn)差（Mpa）綜合影響系數(shù)1細粒式瀝青混凝土土4140002000012中粒式瀝青混凝土土5120001800013粗粒式瀝青混凝土土8100001400014密集配瀝青碎石22120001400015級配碎/p>