《路基路面工程》课程设计公路沥青路面设计.docx
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《路基路面工程》课程设计公路沥青路面设计
《路基路面工程》课程设计
公路沥青路面设计
学校：
学院：
建筑工程学院
班级：
姓名：
学号：
台州某路段高速公路沥青路面设计计算书
1.基本资料
（1）自然地理条件
台州地区计划修建一条双向六车道的高速公路，其中经过调查该路段地处Ⅳ4区，路基为中液限粘土，地下水位离地面高度为1.1m，路基填土高度为0.5m，属于中湿状态；根据我国“沥青及沥青混合料气候分区指标”及相应的“分布图”，得到最热月平均气温＞30℃，最低气温低于-9℃，年降雨量＞1000mm。
近期双向混合交通量为21000辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1和表2所示，交通量年增长率为8%。
该路线沿线可开采砂砾、碎石，并有丰富的石灰、水泥、粉煤灰、沥青等材料供应。
（2）土基回弹指数的确定
设计路段处于Ⅳ4区，路基处于中湿状态，路基土为中液限粘土，稠度为，查表“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa），得土基回弹模量为MPa。
土基回弹模量＜40MPa，所以对地基进行加固处理，进行填土层50cm处外加25cm厚的石灰处理填土层，查表“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa），得土基回弹模量为200MPa。
（3）根据可行性研究报告可知路段所在地区近期交通组成与交通量，见表1-1。
预测交通量年增长率为8%。
沥青路面累计标准轴载次数按15年设计。
近期交通组成与交通量表1-1
车型分类
代表车型
数量（辆/d）
一类
桑塔纳
52
二类
五十铃
8799
三类
解放CA10B
4536
四类
黄河JN150
五类
黄河JN162
六类
交通SH361
（4）设计轴载
代表车型的技术参数表1-2
序号
汽车
型号
总重
（kN）
载重
（kN）
前轴重
（kN）
后轴重
（kN）
后轴数
轮组数
1
桑塔纳
21
10
7
14
2
五十铃
42
20
14
28
3
解放CA10B
1
双
4
黄河JN150
1
双
5
黄河JN162
1
双
6
交通SH361
2×
2
双
轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）表1-3
车型
（kN）
（辆/d）
（辆/日）
五十铃
前轴
14
—
—
—
—
后轴
28
1
8799
解放CA10B
前轴
—
—
—
—
后轴
1
1
4536
黄河JN150
前轴
1
后轴
1
1
黄河JN162
前轴
1
后轴
1
1
交通SH361
前轴
1
后轴
2×
1
（次/日）
轴载换算（半刚性层弯拉应力分析时）表1-4
车型
（kN）
（辆/d）
（辆/日）
五十铃
前轴
14
—
—
—
—
后轴
28
—
—
—
—
解放CA10B
前轴
—
—
—
—
后轴
1
1
4536
黄河JN150
前轴
49
—
—
—
—
后轴
1
1
黄河JN162
前轴
1
后轴
1
1
交通SH361
前轴
60
1
后轴
2×
2
1
（次/日）
（5）累计标准轴载作用次数（累计当量轴次）
交通量计算详见以下列表，得到累计轴载次数结果见下表，属于重交通等级。
①作弯沉计算及沥青层底弯拉应力验算时：
②作半刚性基层层底弯拉应力验算时：
2.初拟路面结构
（1）根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个结构组合设计方案。
又根据结构层的最小厚度、材料、水文、交通量以及施工机械的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：
方案一：
4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+？
cm水泥稳定碎石+20cm二灰土。
方案二：
4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+？
cm水泥稳定碎石+20cm二灰土。
。
3.路面材料设计参数的确定
（1）实验材料的确定
半刚性基层所用集料取自沿线材料，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）相关规定。
（2）路面材料抗压回弹模量的确定
根据设计选取工程用各种原材料，查表得到沥青混合料20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的设计参数见表2-1和表2-2。
沥青路面各层材料设计参数取值表2-1
材料名称
抗压回弹指数（MPa）
劈裂强度（MPa）
20℃
15℃
15℃
细粒式沥青混凝土
1400
2000
中粒式沥青混凝土
1200
1800
粗粒式沥青混凝土
1000
1200
水泥碎石
1500
3550
石灰土
900
1480
二灰土
750
2400
（3）设计指标的确定-设计弯沉值
本公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为：
4.设计指标的确定-容许拉应力
（1）细粒式密级配沥青混凝土：
；
（2）中粒式密级配沥青混：
（3）粗粒式密级配沥青混凝土：
（4）水泥碎石：
（5）二灰土：
5.设计资料汇总
设计弯沉值为（0.01mm）。
方案一：
材料名称
h（cm）
20℃模量（MPa）
容许拉应力（MPa）
细粒式沥青混凝土
4
1400
0.4042
中粒式沥青混凝土
5
1200
粗粒式沥青混凝土
6
1000
水泥碎石
?
1500
二灰土
20
900
土基
—
40
—
方案二：
材料名称
h（cm）
20℃模量（MPa）
容许拉应力（MPa）
细粒式沥青混凝土
4
1400
中粒式沥青混凝土
6
1200
粗粒式沥青混凝土
8
1000
水泥碎石
?
1500
二灰土
20
750
土基
—
40
—
6.确定石灰土层厚度
方案一：
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
21.73（）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
150（mm）
层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力
（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）（MPa）
1细粒式沥青混凝土40140002000
2中粒式沥青混凝土50120001600
3粗粒式沥青混凝土60100001200
4水泥稳定碎石?
150001500
5二灰土2009000750
6新建路基44.2
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=21.73（）
H（4）=150mmLS=2.1（）
由于设计层厚度H（4）=Hmin时LS<=LD,
故弯沉计算已满足要求.
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（4）=150mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mmσ（5）=.134MPa
H（4）=200mmσ（5）=.112MPa
H（4）=193mm（第5层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
H（4）=193mm（同时考虑弯沉和拉应力）
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土50mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土60mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石200mm
----------------------------------------
石灰土200mm
----------------------------------------
新建路基
方案二：
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
21.73（）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
150（mm）
层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力
（mm）模量（MPa）（MPa）模量（MPa）（MPa）（MPa）
1细粒式沥青混凝土401400020000
2中粒式沥青混凝土601200016000
3粗粒式沥青混凝土801000012000
4水泥稳定碎石?
150001500
5二灰土20090007500
6新建路基44.2
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=21.73（）
H（4）=150mmLS=1.9（）
由于设计层厚度H（4）=Hmin时LS<=LD,
故弯沉计算已满足要求.
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（4）=150mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（4）=150mmσ（5）=.121MPa
H（4）=200mmσ（5）=.102MPa
H（4）=164mm（第5层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=150mm（仅考虑弯沉）
H（4）=164mm（同时考虑弯沉和拉应力）
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土60mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土80mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石170mm
----------------------------------------
石灰土200mm
----------------------------------------
新建路基
7.设计方案经济分析
方案一：
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
-----------------------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
------------------------------------------------------
中粒式沥青混凝土50mm
------------------------------------------------------
粗粒式沥青混凝土60mm
------------------------------------------------------
水泥稳定碎石200mm
-------------------------------------------------------
二灰土200mm
-------------------------------------------------------
新建路基
方案二：
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
-----------------------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
------------------------------------------------------
中粒式沥青混凝土60mm
------------------------------------------------------
粗粒式沥青混凝土80mm
------------------------------------------------------
水泥稳定碎石170mm
-------------------------------------------------------
二灰土200mm
-------------------------------------------------------
新建路基
通过以上计算确定采用方案一，由于在同样能满足强度要求情况下，选用经济型的。
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