瀝青路面課程設(shè)計(jì)

1、南 通 大 學(xué)路基路面課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目 黑龍江某公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 吳垚 學(xué) 院 建筑工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 土木工程 班 級(jí) 土木101 學(xué) 號(hào) 1014012009 起 訖 日 期 2013.12.293014.1.3 指導(dǎo)教師 盛曉軍 職稱(chēng) 中職 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 2013 年 12 月 28 日課題的內(nèi)容和要求：一、課題內(nèi)容根據(jù)給定設(shè)計(jì)資料完成路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。二、課題要求1、依據(jù)設(shè)計(jì)資料，按照相應(yīng)的規(guī)范完成2種以上路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行比選。2、熟練應(yīng)用路面設(shè)計(jì)軟件，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。三、設(shè)計(jì)資料本公路是黑龍江省公路網(wǎng)化建設(shè)中的重要組成部分，地處平原重凍區(qū)，公路自然區(qū)劃屬2區(qū)，

2、自然地理環(huán)境比較復(fù)雜，地形、地質(zhì)、水文、氣候等約束限制條件多，凍脹、翻漿等公路病害頻發(fā)。本設(shè)計(jì)路段為微丘地形，所經(jīng)地區(qū)的地表多為較厚的腐殖土或落葉覆蓋層，其保溫性良好，下層0.54.0米多為風(fēng)化沙礫、碎石土和礫石土，4.0米以下為風(fēng)化巖石路線(xiàn)位于東經(jīng)1262130 1262029，北緯462128462616之間。沿線(xiàn)所處自然區(qū)劃為2區(qū)。氣候：年平均氣溫3.5c 降雨量400mm600mm 冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng) 年平均風(fēng)速3.5m/s 最大凍深1.2m。水文情況：地表排水一般，地下水位埋深大于3m。沿線(xiàn)公路主要病害：凍脹、翻漿。據(jù)調(diào)查，2011年7月的交通量與車(chē)輛組成如下：車(chē)型小汽車(chē)解放ca3

3、0a東風(fēng)eq140太脫拉130s輛/日2500400200300車(chē)型日野kb222吉爾130解放ca15扶桑fv102n輛/日300400200100交通量年平均增長(zhǎng)率為6.5%。擬建成年月：2013年7月；本路段設(shè)計(jì)使用年限為20年。1基本資料的確定1.1確定公路等級(jí)1）計(jì)算2011年7月的折算交通量其中折算系數(shù)查公路工程技術(shù)指標(biāo)(jtg b01 2003)，表2.0.2各汽車(chē)代表車(chē)型與車(chē)輛折算系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如下表：表1 折算交通量車(chē)型序號(hào)車(chē)型名稱(chēng)折算系數(shù)交通量（輛/日）折算后交通量（輛/日）1小汽車(chē)1250025002解放ca30a1.54006003東風(fēng)eq1401.52003004太脫

4、拉130s23006005日野kb22223006006吉爾1301.54006007解放ca151.52003008扶桑fv102n3100300總計(jì)5800有上表可知，2011年7月的月平均日交通量為5800輛/日，近似代替2011年的年平均日交通量。2）計(jì)算設(shè)計(jì)交通量其中：aadt 設(shè)計(jì)交通量（pcu/d）； adt 起始年平均日交通量（pcu/d）； 年平均增長(zhǎng)率（%）； n 預(yù)測(cè)年限故2033年的設(shè)計(jì)交通量為：3）確定公路等級(jí)根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(jtg b01 2003)，將公路根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量分為五個(gè)等級(jí)。1高速公路為專(zhuān)供汽車(chē)分向分車(chē)道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車(chē)道公路，四車(chē)

5、道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量2500055000 輛；六車(chē)道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量4500080000 輛；八車(chē)道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量60000100000 輛。2一級(jí)公路為供汽車(chē)分向分車(chē)道行駛并可根據(jù)需要控制出入的多車(chē)道公路，四車(chē)道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量1500030000 輛；六車(chē)道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量2500055000 輛。3二級(jí)公路為供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路，雙車(chē)道二級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車(chē)折合成小客車(chē)的年平均日交通量50001

6、5000 輛。4三級(jí)公路為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路，雙車(chē)道三級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量20006000 輛。5四級(jí)公路為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道或單車(chē)道公路，雙車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量2000 輛以下；單車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量400 輛以下。由設(shè)計(jì)交通量和道路的重要性可初步選定道路等級(jí)為高速公路，四車(chē)道。1.2擬定路基寬度和設(shè)計(jì)速度及其他資料1）擬定設(shè)計(jì)速度為：100km/h；2）根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(jtg b01 2003) 表3.0.11雙向四車(chē)道，路基寬度為：26m；3）道路設(shè)計(jì)使用年限為2

7、0年；4）擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)年限為15年；5）沿線(xiàn)土質(zhì)為粉質(zhì)土；6）土基回彈模量的確定因無(wú)實(shí)測(cè)條件，由查表法預(yù)測(cè)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14-6路基臨界高度參考值，公路自然區(qū)劃屬2區(qū)得:=3.4m，= 2.6m，= 1.9m。地下水位埋深大于3m，所以填方路段的路基處于干燥狀態(tài)，挖方路段的路基處于中濕狀態(tài)。（2）確定平均稠度查路基路面工程鄧學(xué)均，表14-7土基干濕狀態(tài)的稠度建議值，得：填方路段的平均稠度為1.05，挖方路段的平均稠度為1。（3）確定土基回彈模量查路基路面工程鄧學(xué)均，表14-9二級(jí)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

8、回彈模量為31.5mpa，挖方路段的土基回彈模量為30.5mpa。2軸載計(jì)算2.1代表軸載資料中車(chē)輛軸載如下表：表2 車(chē)輛軸載表車(chē)型序號(hào)車(chē)型名稱(chēng)前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距1小汽車(chē)1202解放ca30a29.50 36.75 2223東風(fēng)eq14023.70 69.20 1204太脫拉130s50.60 88.90 2225日野kb22250.20 104.30 1206吉爾13025.75 59.50 1207解放ca1520.97 70.38 1208扶桑fv102n54.00 100.00 2222.2軸載換算我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kn為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為bzz-100

9、。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表3確定。表3 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)bzz-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)bzz-100標(biāo)準(zhǔn)軸載p（kn）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)p（mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d軸載換算以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或者以半剛性材料層的拉力為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2.2.1以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉力為設(shè)計(jì)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(jí)軸載的作用次數(shù)（次/d）； 各種被換算車(chē)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(chē)型的軸載級(jí)別。注

10、：當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，此時(shí)軸系數(shù)為1；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或者多軸按=1 + 1.2（m 1）計(jì)算，m為軸數(shù)。表4 軸載換算結(jié)果表（彎沉）車(chē)型 (kn)(次/d)（次/d）解放ca30a前軸29.501.06.440013后軸36.752.21.040011東風(fēng)eq140后軸69.201.01.020040太脫拉130s前軸50.601.06.430099后軸88.902.21.0300396日野kb222前軸50.201.06.430096后軸104.301.01.0300360吉爾130前軸25.751.06.44007后軸59.501.01.040042解放ca1

11、5后軸70.381.01.020043扶桑fv102n前軸54.001.06.410044后軸100.002.21.01002201371軸載小于25kn的軸載作用不計(jì)2.2.2以半剛性材料層的拉力為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)式中：以半剛性材料層的拉力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)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(hào)含義參照上式。對(duì)于軸間距小于3m的雙軸及多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計(jì)算： = 1 + 2（m 1）式中：m 軸數(shù)。表5軸載換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應(yīng)力）車(chē)型 (kn)(次/d)（次/d）東風(fēng)eq140后軸69.201.01.020011太脫

12、拉130s前軸50.601.018.530024后軸88.903.01.0300351日野kb222前軸50.201.018.530022后軸104.301.01.0300420吉爾130后軸59.501.01.04006解放ca15后軸70.381.01.020012扶桑fv102n前軸54.001.018.510013后軸100.003.01.01003001160軸載小于50kn的軸載作用不計(jì)2.2.3設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道通過(guò)的累積當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)按下式計(jì)算：式中： 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道通過(guò)的累積標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次（次/車(chē)道）； 設(shè)計(jì)年限（年）； 路面運(yùn)營(yíng)第一年雙向日平均

13、當(dāng)量軸次（次/d）； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均增長(zhǎng)率（%）；車(chē)道系數(shù)，雙向四車(chē)道高速公路取0.45。=6641438次=5619305次根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtgd50-2006)p14表3.1.8交通分級(jí)可確定軸載等級(jí)為：中等交通。3 初擬路面結(jié)構(gòu)3.1路面結(jié)構(gòu)根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工作經(jīng)驗(yàn)與典型構(gòu)造，擬定以下兩個(gè)方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合及厚度如下：方案一：4cm細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土+5cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土+8cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土+22cm密級(jí)配瀝青碎石+？級(jí)配碎石，以級(jí)配碎石為設(shè)計(jì)層。方案二6cm

14、細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土+10cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土+12cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土+？cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm石灰土，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層。3.2路面材料配合比設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定3.2.1試驗(yàn)材料的確定半剛性基層所用集料取自沿線(xiàn)料場(chǎng)，結(jié)合料瀝青選用a級(jí)90號(hào)，技術(shù)指標(biāo)均符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（jtg f402004）相關(guān)規(guī)定。3.2.2路面材料抗壓回彈模量的確定（1）瀝青混合料抗壓回彈模量的確定表6瀝青材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值材料名稱(chēng)20抗壓回彈模量（mpa）15抗壓回彈模量（mpa）ac-131400014002000020002000ac-20120001200180

15、0018001800ac-251000010001200012001200atb-251200012001400014001400（2）半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量的確定根據(jù)鄧學(xué)鈞編著的路基路面工程表14-14和相關(guān)計(jì)算擬定材料抗壓回彈模量 （表7）：表7半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測(cè)定與參數(shù)取值材料名稱(chēng)抗壓模量/mpa水泥穩(wěn)定碎石1500015001500石灰土5500550550級(jí)配碎石3500350350（3）路面材料劈裂強(qiáng)度確定根據(jù)鄧學(xué)鈞編著的路基路面工程表14-13和表14-14確定材料劈裂強(qiáng)度（表8）：表8路面材料劈裂強(qiáng)度材料名稱(chēng)ac-13ac-20ac-25atb-25、

16、35水泥穩(wěn)定碎石石灰土劈裂強(qiáng)度1.4100.80.80.50.2254驗(yàn)算擬定方案，并確定各方案的最終設(shè)計(jì)結(jié)果1.根據(jù)我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d502006）規(guī)定路面設(shè)計(jì)彎沉值 由下式計(jì)算：式中：設(shè)計(jì)彎沉值，0.01mm；設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道累計(jì)當(dāng)量軸次，次；公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0，二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)公路為1.2；面層類(lèi)型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0；柔性路面為1.6。2.計(jì)算設(shè)計(jì)方案彎層值：方案一為柔性路面，（1）填方路段土基回彈模量為31.

17、5mpa，設(shè)計(jì)層為級(jí)配碎石底基層。利用公路瀝青路面設(shè)計(jì)軟件hpds2006，得到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求和各層底拉應(yīng)力要求的級(jí)配碎石底基層厚度為8cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱(chēng)厚度（mm）容許拉應(yīng)力（mpa）1ac-13400.492ac-20500.353ac-25800.284atb-252200.285級(jí)配碎石800驗(yàn)算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為470mm面總厚度滿(mǎn)足防凍要求。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:-細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm-中粒式瀝青混

18、凝土 50 mm-粗粒式瀝青混凝土 80 mm-密級(jí)配瀝青碎石 220 mm-級(jí)配碎石 80 mm-新建路基其中密級(jí)配瀝青碎石層做為上、下基層。上基層為80mm厚atb-25，下基層為140mm厚 atb-35。（2）挖方路段土基回彈模量為30.5mpa，設(shè)計(jì)層為級(jí)配碎石底基層。利用公路瀝青路面設(shè)計(jì)軟件hpds2006，得到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求和各層底拉應(yīng)力要求的級(jí)配碎石底基層厚度為8cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱(chēng)厚度（mm）容許拉應(yīng)力（mpa）1ac-13400.492ac-20500.353ac-25800.284atb-252200.285級(jí)配碎石800驗(yàn)算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)

19、范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為470mm面總厚度滿(mǎn)足防凍要求。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:-細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm-中粒式瀝青混凝土 50 mm-粗粒式瀝青混凝土 80 mm-密級(jí)配瀝青碎石 220 mm-級(jí)配碎石 80 mm-新建路基其中密級(jí)配瀝青碎石層做為上、下基層。上基層為80mm厚atb-25，下基層為140mm厚 atb-35。方案二為半剛性基層瀝青路面， （1）填方路段土基回彈模量為31.5mpa，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層。利用公路瀝青路面設(shè)計(jì)軟件hpds2006，得

20、到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求和各層底拉應(yīng)力要求的水泥穩(wěn)定碎石層厚度為15.0cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱(chēng)厚度（mm）容許應(yīng)拉力（mpa）1ac-13600.492ac-201000.353ac-251200.284水泥穩(wěn)定碎石1500.265石灰土2000.09驗(yàn)算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d502006）表5.2.4規(guī)定，路面最小防凍厚度450500mm。驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路填方段路面總厚度為630mm面總厚度滿(mǎn)足防凍要求。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:-細(xì)粒式瀝青混凝土 60 mm-中粒式瀝青混凝土 100 mm-級(jí)配瀝青碎石 120 mm-水泥穩(wěn)定碎石 150 mm-石灰土 200 mm-新建路基（2）挖方路段土基回彈模量為30.5mpa，以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層。利用公路瀝青路面設(shè)計(jì)軟件hpds2006，得到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求和各層底拉應(yīng)力要求的水泥穩(wěn)定碎石層厚度為15.0cm。層位結(jié)構(gòu)層材料名稱(chēng)厚度（mm）容許應(yīng)拉力（mpa）1ac-13600.492ac-201000.353ac-251200.284水泥穩(wěn)定碎石1500.265石灰土2000.09驗(yàn)算路面防凍厚度：根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d502006）表