沥青路面设计.pdf

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1、一、设计内容及要求一、设计内容及要求设设计计内内容容：根据所提供的各项资料及交通量，交通组成等确定合理的路面结构组成，选择适用的路面材料并进行材料组成设计，确定土基回弹横量值和路面材料设计参数，并计算确定路面结构计算层的厚度，进行必要的防冻层厚度验算。对沥青路面设计验算各层的层底拉应力，计算施工质量控制的检测验收弯沉值，绘制路面结构施工图。要求：要求：1、设计计算说明书语言简洁、流畅，书写认真，计算准确、完整；2、图纸绘制清晰，标注规范、整齐、完善；3、将设计说明书与设计图纸、计算表格按规定分别装订成册。4、于指定的教室内在老师的指导下，独立地完成全部课程设计任务。5、课程设计的后期，由指导老

2、师组织面批，再结合设计质量给出本次课程设计成绩。二、设计原始资料二、设计原始资料一、工程概况青红高速公路莱钢连接线拓宽工程起自青红高速公路辛庄互通出口，沿线与省道薛馆线、韩莱线相交，终点接钢城区新兴路，路线全长16.97143Km。莱芜气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明。年平均气温11.O-13.0，降水量760.9毫米，无霜期204天。2004年年平均气温13.6，较常年偏高1.O，2004年极端最高气温为37.8，出现于7月3日，极端最低气温-14.5，出现于1月6日，2004年降水总量为591.5mm，较常年偏少131.8mm。气候特点是气温偏高，降水偏少，干旱、风灾严重。路线起点辛庄

3、互通立交东 1公里可设砂场，风化砂；距辛庄镇约4公里盘龙河水库，可设砂场。辛庄镇正南约3公里有大型石料厂，可解决石料供应问题。路面用石油沥青可从济南、淄博购进。其它木材、钢材、水泥等材料可从当地采购。二、交通资料车型数量（辆日）车型东风 KM340黄河 JN163五十铃EXR181L三菱 FR415数量（辆日）500368530300东风 SP9135B300五十铃NPR595G350江淮 HF140A400江淮 HF150406根据交通调查，进行综合分析，交通调查资料为 2006 年，设计计算年限的起算年为 2009 年，预测其交通增长率在前五年为 10、之后取 8一、新建沥青路面设计一、新

4、建沥青路面设计1.11.1交通调查分析交通调查分析2009年东风SP9135B车作用次数为：300（1+0.1）3=400次/日，同理，五十铃NPR595G车作用的次数为466次/日，江淮HF140A车作用次数为533次/日，江淮HF150车作用次数为541次/日，东风KM340车作用的次数为666次/日。黄河JN163车作用次数为：490次/日，五十铃EXR181L车作用的次数为：706次/日，三菱FR415车的作用次数为：400次/日。（1）路面设计成双轮轴载100KN为标准轴载1）以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算轴载换算采用如下的计算公式计算结果如表沥青-1

5、所示轴载换算结果表（弯沉）表沥青-1车型东风SP9135B五十铃NPR595G江淮HF140A江淮HF150东风KM340黄河JN163后轴后轴后轴前轴后轴后轴前轴后轴Pi P N C1C2niiPi1k4.35（KN）72.64441.845.1101.567.858.6114601003051C1211111111311C21116.4116.416.416.41ni(次/日)P C1C2niiP149.0113.112108.4577.2122.84306.71866.43489.71211813.6121.44.3540046653354154166649049070670640040

6、0五十铃EXR181L前轴后轴三菱FR415前轴后轴累计4848.09注:轴载小于25KN的轴载作用不计累计当量轴次根据设计规范,高速公路沥青路面设计年限取15年,四车道的车道系数是040.5,取0.45累计当量轴次Ne2365(110%)11336518%14848.09(110%)20.45 223834084848.090.458%次2)验算半刚性基层层底拉应力平均累积当量轴次轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:10%piniN C1C2pi1k8计算结果如表2所示2）累计当量轴次参数取值同上，设计年限15年，车道系数取0.45累计当量轴次Ne2365(110%)11336

7、518%14563.94(110)20.45 210715014563.940.458%次轴载换算结果表(半刚性基层层底拉应力)表沥青-2车型东风SP9135B江淮HF150东风KM340黄河JN163后轴后轴后轴前轴后轴Pi10%（KN）72.6101.567.858.61146010051C121111131C211118.5118.511ni(次/日)P C1C2niiP61.74609.4329.74126.051397.77219.3821181.834563.944.35400533666490490706706400五十铃EXR181L前轴后轴三菱FR415后轴累计注：轴载小于5

8、0KN的轴载作用不计1.21.2、结构组合与材料选取、结构组合与材料选取由上面计算，根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量的碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（15cm），基层采用水泥稳定碎石（取25 cm），底基层采用石灰土(厚度待定)。规范规定高速公路、一级公路的 面层由二层至三层组成。查规范中的 第四节沥青路面的4-2高级路面中的 表4.2.1“沥青混合料类型的 选择（方孔筛）”，采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土厚度(4cm),中面层采用中粒式沥青混凝土(厚度5cm)，下面层采用粗粒式混凝土（厚度6cm）1.31.3、各层材料的抗压模量与劈裂强度、各层材料

9、的抗压模量与劈裂强度查表得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C时的模量，各值取规范给定范围中值，因此得到20C时的模量：细粒式沥青混凝土：1400Mpa。中粒式密集度沥青混凝土1200Mpa。粗粒式密集度混凝土1000Mpa，水泥碎石为1500Mpa，石灰550Mpa。各层材料的 劈裂强度：细粒式沥青混凝土：1.4Mpa。中粒式密集度沥青混凝土1.0Mpa。粗粒式密集度混凝土0.8Mpa，水泥稳定碎石为 0.5Mpa，石灰0.225Mpa。1.41.4、土基回弹模量的确定、土基回弹模量的确定该路段地处5a区，属东部温润季冬区，土质为粘性土，据调查和设计要求，路床表面距地下水位为2.

10、0 m。辛庄镇正南约3公里有大型石料厂，可解决石料供应问题。路面用石油沥青可从济南、淄博购进。其它木材、钢材、水泥等材料可从当地采购。查沥青路面设计规范，路基高度H2H34002五十铃NPR595 23.5441双轮组4663 江淮 HF140A 18.941.81双轮组5334江淮 HF15045.1101.51双轮组5415 东风 KM34024.667.81双轮组6666 黄河 JN16358.61141双轮组4907 五十铃 EXR181601003双轮组37068 三菱 FR41530511双轮组400设计年限15车道系数.45序号分段时间(年)交通量年增长率1210 2138 当以

11、设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:4864设计年限内一个车道上累计当量轴次:2.207906E+07当进行半刚性基层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:4581设计年限内一个车道上累计当量轴次:2.079444E+07公路等级高速公路公路等级系数1面层类型系数1基层类型系数1路面设计弯沉值:20.4(0.01mm)层位结 构 层 材 料 名 称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土1.4.382中粒式沥青混凝土1.273粗粒式沥青混凝土.8.24水泥稳定碎石.5.225石灰土.25.09新建路面结构厚度计算公路等级:高速公

12、路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:20.4(0.01mm)路面设计层层位:5设计层最小厚度:15(cm)层位 结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)(20)(15)1细粒式沥青混凝土414002000.382 中粒式沥青混凝土512001600.273 粗粒式沥青混凝土69001200.24 水泥稳定碎石2515001500.225石灰土?550550.096土基48.36按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=20.4(0.01mm)H(5)=30 cmLS=20.6(0.01mm)H(5)=35 cmLS=19.2(0.01mm

13、)H(5)=30.7 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度:H(5)=30.7 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H(5)=30.7 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H(5)=30.7 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H(5)=30.7 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H(5)=30.7 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度:H(5)=30.7 cm(仅考虑弯沉)H(5)=30.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度40 cm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步

14、的修改,最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土4 cm-中粒式沥青混凝土5 cm-粗粒式沥青混凝土6 cm-水泥稳定碎石25 cm-石灰土31 cm-土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级:高速公路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-100层位结构层材料名称 厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息(20)(15)1细粒式沥青混凝土414002000计算应力2中粒式沥青混凝土512001600计算应力3粗粒式沥青混凝土69001200计算应力4水泥稳定碎石2515001500计算应力5石灰土31550550计算应力6土基48.36计算新建路面各结构层及土基顶面竣工

15、验收弯沉值:第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=20.3(0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=22.1(0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=24.6(0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=27.6(0.01mm)第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=73.8(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS=244.8(0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS=192.6(0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:第 1 层底面最大拉应力(1)=-.197(MPa)第 2 层底面最大拉应力(2)=-.057(MPa)第 3 层底面最大拉应力(3)=-.041(MPa)第 4 层底面最大拉应力(4)=.102(MPa)第 5 层底面最大拉应力(5)=.057(MPa)满足设计要求。