新建沥青路面设计-道路工程课程设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流新建沥青路面设计-道路工程课程设计.精品文档.第一章 新建沥青路面设计1.1路基干湿类型及路基回弹模量的确定 资料：路基地属高原西南潮暖区V4区，路段地质组为泥质砂岩，上覆盖亚粘土。路床顶面距地下水位2.0m。（1）通过上述资料可查的：V4区粘土路基的临界高度H1=1.71.9m，H2=0.91.1m，由于HH1，可判定路基干燥稳定路面强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响，路基干湿类型为干燥。（2）路床表面下80cm深度内平均稠度Wc与分界稠度的关系是Wc=Wc1，因为路基干湿类型为干燥，可查的分界稠度Wc1=1.1，即Wc=1.1，估计该

2、段路基上层80cm范围内的平均稠度为1.15左右。（3）由于路基土的平均稠度为1.15，所以查设计规范得土基回弹模量E0=47MPa.(4)由于是高等公路，由沥青面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0提高15%30%，现取提高15%，则E0=47*(1+15%)=54.05MPa。路基干湿类型为干燥。1.2沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的设计（1） 计算累计轴载作用次数，确定路面等级及计算设计弯沉值。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。1)以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时。轴载换算： N= 汽车型号PiC1C2ni 江淮AL6600 前轴 1716.4105

3、0_后轴26.51110503.3会客JT6912 前轴31.216.41807.3后轴65.61118028.8跃进牌NJ131 前轴20.216.4700_后轴38.21170010.6东风牌EQ140 前轴23.716.4500_后轴69.211500100.8黄河牌JN-150 前轴4916.4500143.7后轴101.611500535.7日野KB222 前轴50.216.412038.3后轴10411120142.3太脱拉138 前轴5116.428095.8后轴802.21280233.4当量轴载累计1340累计当量轴次计算：已知：此公路设计为高速公路，设计年限为15年，四车道

4、的车道系数为0.40.5，在此取0.45。t=2005-2002+1=4N1=1641.6次 =10897874.1次2)验算半刚性基层层底拉应力是； 轴载换算公式：汽车型号Pini江淮AL6600 前轴 17118.51050_后轴26.5111050_会客JT6912 前轴 31.2118.5180_后轴65.6111806.17跃进牌NJ131 前轴 20.2118.5700_后轴38.211700_东风牌EQ140 前轴 23.7118.5500_后轴69.21150026.29黄河牌JN150 前轴 49118.5500_后轴101.611500567.7日野KB222 前轴 50.

5、2118.51208.95后轴10411120164.23太脱拉138 前轴 51118.528023.71后轴8031280140.93当量轴载累计937.98 累计当量轴次计算： N1=1149.1次 =7628379.1次3) 已知此公路等级为I级，设计年限为15年，设计年内累计标准轴400万次/车道，面层为沥青混凝土，查规范可得：此路面等级为高级路面。4) 计算设计弯沉值： 通过上述已知条件从而得到Ac=1.0,As=1.0,Ab=1.0;(2)拟定路面结构方案，确定路面材料参数方案一： 初步拟定路面结构有5层，具体如下：材料名称厚度（cm）抗压模量E（MPa)劈裂强度（MPa）201

6、5细粒式沥青混凝土4140020001.4中粒式沥青混凝土5120016001.0粗粒式沥青混凝土790012000.8石灰粉煤灰碎石22150015000.6石灰土235505500.25（3） 根据设计弯沉值计算路面厚度：路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界状态容许的最大拉应力。a. 对于沥青混凝土面层 =/b. 对于无机结合料稳定集料类 c. 对于无机结合料稳定细粒土类 已知：; 细粒式沥青混凝土层底拉应力计算：中粒式沥青混凝土层底拉应力计算粗粒式沥青混凝土层底拉应力计算 已知：；石灰土层容许拉应力计算：1.3 新建沥青路面方案的电算过程附图1.3.1交通

7、量年增长率分段数据1.3.2沥青路面车辆与交通量参数1.3.3沥青路面材料参数轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号 车 型 名 称 前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1江淮AL6600 1726.51双轮组1286.32会客JT691231.265.61双轮组220.53跃进NJ13120.238.21双轮组857.74东风EQ14023.769.21双轮组612.55黄河JN15049101.61双轮组612.56 日野KB22250.2104.31双轮组1477太脱拉138 51.4802双轮组3343设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率

8、13 当以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 : 1664 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1.104658E+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 : 1194 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7926451 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 : 23.4 (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 1.40.442中粒式沥青混凝土 10.313粗粒式沥青混凝土0.80.234石灰

9、粉煤灰碎石 0.60.35 石灰土 0.250.11.3.4沥青路面设计程序1.3.5沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序 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 : 23.4 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 16 (cm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm)抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土 4140020000.442中粒式沥青混凝土5120016000.313粗粒式沥青混凝土 790012000.23

10、4 石灰粉煤灰碎石22150015000.35石灰土 22.15505500.16 土基 54.05 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 23.4 (0.01mm) H( 5 )= 21 cm LS= 23.8 (0.01mm) H( 5 )= 26 cm LS= 22 (0.01mm) H( 5 )= 22.1 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 22.1 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 22.1 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 22.1 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 22.1

11、 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 22.1 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 22.1 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 22.1 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 . 1.3.6沥青路面结构参数调整1.3.7竣工验算设计程序 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) (20) 抗压模量(M

12、Pa) (15) 计算信息1细粒式沥青混凝土 4 14002000 计算应2中粒式沥青混凝土512001600 计算应3粗粒式沥青混凝土79001200 计算应4 石灰粉煤灰碎石 2215001500 计算应5 石灰土 22.1550550 计算应6 土基 54.05 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.4 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.9 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.5 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 34.9 (0.01mm)

13、第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 100.3 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 220.5 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 172.3 (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 )=-.214 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.062 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.035 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .126 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .072 (MPa)1.4路面结

14、构附1.5路面结构的组合与厚度方案（方案二）路面结构见下表路面结构细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土石灰粉煤灰砂砾碎石灰土劈裂强度(MPa)1.41.00.80.70.3路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界破坏状态时容许的最大拉应力。d. 对于沥青混凝土面层 =/e. 对于无机结合料稳定集料类 f. 对于无机结合料稳定细粒土类 已知：; 细粒式沥青混凝土层底拉应力计算：中粒式沥青混凝土层底拉应力计算粗粒式沥青混凝土层底拉应力计算 已知：；碎石灰土层容许拉应力计算：1.6新建沥青路面方案的电算过程附图1.6.1交通量年增长率分段数据1.6.2沥青路面

15、车辆与交通量参数1.6.3沥青路面材料参数1.6.4沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号 车 型 名 称 前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1江淮AL6600 1726.51双轮组1286.32会客JT691231.265.61双轮组220.53跃进NJ13120.238.21双轮组857.74东风EQ14023.769.21双轮组612.55黄河JN15049101.61双轮组612.56 日野KB22250.21041双轮组1477太脱拉138 51.4802双轮组150030重200150030中等520020轻=

16、520通过已知资料查得临界荷位的车辆轮迹分布系数 =38906126.32.2初步拟定路面结构方案2.2.1已知；该路段地处公路自然区划区II4区，路床表面距地表长期积水位4.3m，查规范得II4区粘性土基的临界高度H1=2.42.6;H2=1.92.1,可得该段路基属中湿类型，则分界稠度为，因此估计该段路基上层80cm范围内的平均稠度为1.05左右；查规范得。方案一：2.2.2根据已知条件及路基土质和水文状况，路面材料的性质与供应情况及交通繁重程度初步拟定路面接结构如下：层位使用材料厚度（mm）抗压模量E(MPa）面层水泥混凝土260基层水泥稳定砂砾2001500垫层石灰土150500混凝土

17、板的平面尺寸为宽4.5m，长5m，纵缝为设拉杆平缝，橫缝为设传力杆的假缝。2.2.3确定基层顶面的当量回弹模量满足要求。查规范可得：设计弯拉强度，弯拉弹性模量。2.2.4设计荷载疲劳应力普通混凝土面层相对刚度半径为r考虑行车荷载重复作用疲劳损耗的荷载应力，标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力由下下式计算：2.2.5温度疲劳应力计算该路段地处公路自然区划区II4区，所以/cm。；由规范可得普通混凝土板厚h=0.26m,。2.2.6检验初拟路面结构是否满足要求二级公路的安全等级为三级，相应于三级的变异水平等级为中级，目标的可靠度为85%，再查表目标可靠度和变异水平等级，可得可靠度系数为。因而，所

18、选普通混凝土面层厚度（0.26m）可以承受设计基准期内的荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。2.3新建混泥土层面结构图2.4方案二：2.4.1根据已知条件路基土质和水文状况，路面材料的性质与供应情况及交通繁重程度初步拟定路面接结构如下：层位使用材料厚度（mm）抗压模量E(MPa）面层水泥混凝土250基层级配碎石170350垫层石灰粉煤灰土200800混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5m，纵缝为设拉杆平缝，橫缝为设传力杆的假缝。2.4.2确定基层顶面的当量回弹模量Et满足要求。查规范可得：设计弯拉强度，弯拉弹性模量。2.4.3设计荷载疲劳应力普通混凝土面层相对刚度半径为r考虑行车荷载重复作用疲劳

19、损耗的荷载应力，标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力由下下式计算：2.4.4温度疲劳应力计算该路段地处公路自然区划区II4区，所以/cm。；由规范可得普通混凝土板厚h=0.25m,。2.4.5检验初拟路面结构是否满足要求二级公路的安全等级为三级，相应于三级的变异水平等级为中级，目标的可靠度为85%，再查表目标可靠度和变异水平等级，可得可靠度系数为。因而，所选普通混凝土面层厚度（0.25m）可以承受设计基准期内的荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。2.5新建混泥土层面结构图第三章 旧路改建路面结构方案3.1旧路改建路面结构方案；（方案一）3.1.1交通量年增长率分段数据3.1.2沥青路面车辆与交

20、通量参数3.1.3沥青路面材料参数3.1.4沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序3.1.5改建路段原路面弯沉测定值输入窗口3.1.6改建路段原路面当量回弹模量计算程序3.1.7沥青路面结构参数输入窗口3.1.8改正后的沥青路面结构参数和计算窗口3.1.9沥青路面设计程序主窗口3.1.10沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序3.2改建后的沥青路面设计结果的汇总 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号 车 型 名 称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1黄河JN150 49101.61 双轮组 692.12交通SH141 25.5555.11 双轮组 1

21、597.23太脱拉138 51.4802 双轮组 3292.8 设计年限 12 车道系数 .5 交通量平均年增长率 10 当以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 : 1801 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7028640 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 : 1171 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 4569982 公路等级 二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 28.2 (0.01mm) 层位结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(

22、MPa)1细粒式沥青混凝土1.40.532 中粒式沥青混凝土10.383石灰粉煤灰碎石土 0.60.27改建路段原路面当量回弹模量计算 原路面实测弯沉值(0.01mm) 58 110 60 54 38 97 81 37 75 56 45 83 50 39 36 59 41 82 45 47 44 46 49 69 89 78 53 73 60 79 46 57 89 45 67 46 56 78 89 90 原路面有效弯沉数 : 40 原路面平均弯沉值 : 62 (0.01mm) 原路面弯沉值标准差 : 19 (0.01mm) 测定汽车轴载 100 kN 改建公路等级 二级公路 保证率系数 1

23、.5 原沥青面层厚度 6 (cm) 测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和 85 () 原路面基层类型 : 粒料类或沥青稳定类基层 季节影响系数 1.2 湿度影响系数 1 温度修正系数 .83 原路面计算弯沉值 : 90 (0.01 mm) 原路面当量回弹模量 : 182.2 (MPa)改建路面补强厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 加铺路面的层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.2 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 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) (20) 抗压

24、模量(MPa) (15) 容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020001.42中粒式沥青混凝土51200160013 石灰粉煤灰碎石土17.2150015000.64改建前原路面 182.2 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.2 (0.01mm) H( 3 )= 15 cm LS= 30.7 (0.01mm) H( 3 )= 20 cm LS= 25.1 (0.01mm) H( 3 )= 17.2 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 3 )= 17.2 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 3 )= 17.2 cm(第 2 层底面拉应力验算

25、满足要求) H( 3 )= 17.2 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 3 )= 17.2 cm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 17.2 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 50 cm 改建前原路面总厚度 57 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 二级公路 加铺路面的层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100层位 结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15) 计算信息1细粒式沥青混凝土 314002000计算应力

26、2中粒式沥青混凝土512001600计算应力3石灰粉煤灰碎石土17.215001500计算应力4改建前原路面 182.2 计算改建路面各加铺层顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 28 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.9 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 39.6 (0.01mm) 计算改建路面各加铺层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.308 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.092 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .207 (MPa)3.

27、3改建后的沥青路面的结构附属图3.4旧路改建路面结构（方案二） 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 692.1 2 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 1597.2 3 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组 3 292.8 设计年限 12 车道系数 .5 交通量平均年增长率 10 当以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 : 1801 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7028640 当

28、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 : 1171 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 4569982 公路等级 二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 28.2 (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 .53 2 中粒式沥青混凝土 1 .38 3 水泥石灰砂砾土 .35 .16 改建路段原路面当量回弹模量计算 原路面实测弯沉值(0.01mm) 58 110 60 54 38 97 81 37 75 56 45 83 50 39 36 59 41 82 45 47 44 46 49 69 89 78 53 73 60 79 46 57 89 45 67 46 56 78 89 90 原路面有效弯沉数 : 40 原路面平均弯沉值 : 62 (0.01mm) 原路面弯沉值标准差 : 19 (0.01mm) 测定汽车轴载 100 kN 改建公路等级 二级公路 保证率系数 1.5 原沥青面层厚度 6 (cm) 测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和 85 () 原路面基层类型 : 粒料类或沥青稳定类基层 季节影响系数 1.2 湿度影响系数 1 温度修正系数 .83 原路面计算弯沉值 : 90 (0.01 mm)