5793696795路面工程课程设计沥青路面设计.doc

路面工程课程设计任务书一、设计资料青海某地拟建一条公路，交通调查如下：解放CA10B车950辆/日，黄河JN150车200辆/日，东风EQ140车250辆/日，交通SH141车800辆/日，交通量平均增长率为7%，土质为中液限粘土，平均稠度为1.08，土基回弹模量E0=45MPa,季节性冰冻地区，冰冻深度为1.2米。详细交通组成表如下：车型PiC1C2解放CA10B前轴19.411后轴60.8511黄河JN150前轴49.0011后轴101.6011东风EQ140前轴23.7011后轴69.2011交通SH141前轴25.5511后轴55.1011二、设计内容1、根据设计资料要求，确定路面等级和面层等级；2、计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值；3、拟定三种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的抗压回弹模量；4、确定抗压强度及设计参数；5、根据设计弯沉值计算路面厚度；6、验算沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层拉应力是否满足容许拉应力的要求；7、验算防冻厚度是否符合要求。三、设计要求 1、设计计算条理清晰，内容完整； 2、设计步骤合理； 3、根据自己的三种路面方案进行技术比较； 4、要求用A4纸打印，字体统一（题目为三号黑体，标题用小四黑体，其他为小四宋体）。四、设计时间要求在一周内独立完成。五、参考文献 1邓学钧.路基路面工程【M】.北京：人民交通出版社，2004.8,第一版 2邓学钧.路基路面工程【M】.北京：人民交通出版社，2005.8，第二版 3中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）【S】. 北京：人民交通出版社，2006.10 A:沥青路面设计 初拟采用两种路面结构 （A）半刚性基层沥青路面 （B）组合式基层沥青路面根据交通状况，结构层的最小施工厚度等因素考虑，初拟各层厚度如下： A 半刚性基层沥青路面 细粒式密集配沥青混凝土 4 中粒式密集配沥青混凝土 6 粗粒式密集配沥青混凝土 8 水泥稳定碎石 22 二灰土 ？ 以二灰为设计层 B 组合式基层沥青路面 细粒式密集配沥青混凝土 3 中粒式密集配沥青混凝土 6 大粒式密集配沥青混凝土 12 二灰稳定砂砾 ？ 级配碎石 25 以二灰稳定砂砾为设计层 1.1 计算设计年限内一个车道的累计当量轴次 1） 轴载分析 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载 当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时 各级轴载换算采用N=C1C2ni(Pi/P)4.35计算，（轴载小于25KN的不计）计算结果如下表所示车型Pi(KN)C1C2Ni（次/日-1）C1C2ni(Pi/P)4.35解放CA10B前轴19.4119500.7579后轴60.8511950109.460黄河JN150前轴49.00112008.9822后轴101.6011200214.2977东风EQ140前轴23.70112500.4765后轴69.201125050.3966交通SH141前轴25.55118002.1146后轴55.101180059.8548合计Ni=C1C2ni(Pi/P)4.35434.01 日交通量=(950+200+250+800)*2=2200辆/日*2=4400辆/日 AADT=ADT*(1+)n-1=4400*(1+0.07)20-1=4400*2.58=11352(pcu/d) 为二级公路二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向两车道的车道系数=0.65则设计试用期累计当量轴次为：Ne=.N1.=434.010.65=1796535次当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴次（轴载小于50KN的不计）车型Pi(KN)C1C2Ni（次/日-1）C1C2ni(Pi/P)4.35解放CA10B后轴60.8511950109.460黄河JN150后轴101.6011200214.2977东风EQ140后轴69.201125050.3966交通SH141后轴55.101180059.8548合计Ni=C1C2ni(Pi/P)4.35434.01则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为： Ne= .N1.=1796535次1.2 确定路面等级和面层类型 根据“沥青路面规范”并结合上面计算，确定路面等级为高级路面：面层为沥青混泥土。又因为由题意得E0=45MPa1.3 设计弯沉值计算 用： Ld=600NAcASAB计算 二级公路，取AC=1.1，面层为沥青混泥土，取 AS=1.0,半刚性基层，取AB=1.0. 设计弯沉： Ld=600NAcASAB=60017965350.21.21.01.0=37.03（0.01）（方案A） Ld=600NAcASAB=60017965350.21.21.01.0= 37.03（0.01）（方案B）3.1 拟定路面结构组合方案 经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为18104次左右，根据表14-4得此交通为轻交通，路面等级为一级公路，因此采用双层式结构。3.2 拟定路面结构层厚度 表面层采用4cm厚细粒式密集配沥青混凝土，下层采用6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。由于沿线可开采砾石，砂粒，并有粉煤灰，石灰，水泥等财力供应，基层和底层分别采用刚度较高，水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm）和石灰稳定土基层。3.3 各层材料设计参数 材料名称 抗压回弹模量（MPa） 劈裂强度（MPa） 200C 150C细粒式沥青砼 1400 2000 1.4中粒式沥青砼 1200 1800 1大粒式沥青砼 1200 1400 0.8粗粒式沥青砼 1000 1400 0.8水泥稳定碎石 1500 0.65 二灰土 750 0.25二灰稳定砂砾 1300 0.7级配碎石 400 - 土基 27 -4 根据设计弯沉值计算路面厚度计算各层材料容许层底拉应力细粒式密集配沥青混凝土 R=SP/KSKS=0.09Ne0.22/AC=0.0917965350.22/1.0=2.14R=SP/KS=1.4/2.14=0.65MPa中粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09Ne0.22/AC=0.0917965350.22/1.0=2.14R=SP/KS=1/2.14=0.47MPa粗粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09Ne0.22/AC=0.0917965350.22/1.0=2.14R=SP/KS=0.8/2.14=0.37MPa大粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09Ne0.22/AC=0.0917965350.22/1.0=2.14R=SP/KS=0.8/2.14=0.37MPa水泥稳定碎石：KS=0.35Ne0.11/AC=0.3517965350.11/1.0=1.71MPaR=SP/KS=0.65/1.71=0.38MPa二灰土：KS=0.45Ne0.11/AC=0.4517965350.11/1.0=2.19MPaR=SP/KS=0.25/2.19=0.11MPa二灰稳定砂砾：KS=0.35Ne0.11/AC=0.3517965350.11/1.0=1.71MPaR=SP/KS=0.7/1.71=0.41MPa 设计参数汇总表（A方案）设计层二灰土最小厚度 H（5）=20设计弯沉值 Ld=37.03（0.01）有电脑软件可生成 路表计算弯沉值 ：Ls=23.64 路面第5层厚度为20 第一结构层顶面施工控制弯沉为23.64（0.01mm）（满足要求） 第二结构层顶面施工控制弯沉为26.15（0.01mm）（满足要求） 第三结构层顶面施工控制弯沉为25.83（0.01mm）（满足要求） 第四结构层顶面施工控制弯沉为25.22（0.01mm）（满足要求） 第五结构层顶面施工控制弯沉为28.49（0.01mm）（满足要求） 材料名称层厚200c抗压模量（MPa）150c抗压模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式密集配沥青混凝土 4140020000.65中粒式密集配沥青混凝土6120018000.47粗粒式密集配沥青混凝土8100014000.37水泥稳定碎石2215000.38二灰土207500.11土基-45- B方案 设计层二灰稳定砂砾H（5）=25 设计弯沉值 Ld=37.03（0.01） 路表计算弯沉值 ：L=23.92（0.01） 路面第5层厚度：25cm 第一结构层顶面施工控制弯沉为23.92（0.01mm）（满足要求） 第二结构层顶面施工控制弯沉为26.54（0.01mm）（满足要求） 第三结构层顶面施工控制弯沉为30.99（0.01mm）（满足要求） 第四结构层顶面施工控制弯沉为42.89（0.01mm）（满足要求） 第五结构层顶面施工控制弯沉为165.44（0.01mm）（满足要求） 材料名称层厚200c抗压模量（MPa）150c抗压模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式密集配沥青混凝土 4140020000.65中粒式密集配沥青混凝土6120018000.47粗粒式密集配沥青混凝土12100014000.37二灰稳定砂砾2515000.41级配碎石20275-土基-25-6.1 验算是否满足要求 1计算路表弯沉值LS底层拉应力 通过计算机程序计算，输入各项参数得到计算结果，设计方案中的设计层厚度未定，先假设初始厚度，若计算不满足等式，在调整厚度，直到满意为止。 Ls=La m=R通过对设计层厚度取整，最后得到路面结构设计结果如下： A方案_细粒式沥青混凝土 4cm_中粒式沥青混凝土 6cm粗粒式沥青混凝土 8cm水泥稳定碎石 22cm二灰土 20cm土基 B方案 细粒式沥青混凝土 4cm中粒式沥青混凝土 6cm大粒式沥青混凝土 12cm二灰稳定砂砾 25cm级配碎石 20土基7 验算防冻层厚度青海为季节性冰冻区，冰冻深度为1.2m 方案A沥青层厚度 18，总厚度 60。根据表14-8规定，最小防冻层厚度为4550 方案B沥青层厚度 22，总厚度 67根据表14-8规定，最小防冻层厚度为4045以上路面结构均满足最小防冻层厚度要求。9. 方案技术比较 由施工控制弯沉值与设计弯沉值的对比方案一的控制弯沉值都小于设计弯沉值，而方案二的控制弯沉值的第四，第五层都大于设计弯沉值，所以最后得出结论是方案一的实施比方案二好。所以最后选择方案一。