《路基路面工程》課程設計

1、路基路面工程課程設計公路瀝青路面設計學校：學院：建筑工程學院班級：姓名：學號：臺州某路段高速公路瀝青路面設計計算書1. 基本資料(1) 自然地理條件臺州地區(qū)計劃修建一條雙向六車道的高速公路，其中經(jīng)過調(diào)查該路段地處IV4區(qū)，路基為中液限粘土，地下水位離地面高度為1.1m,路基填土高度為0.5m, 屬于中濕狀態(tài)；根據(jù)我國“瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)指標”及相應的“分布圖”， 得到最熱月平均氣溫30C，最低氣溫低于-9C，年降雨量1000mm。近期雙 向混合交通量為21000輛/日，交通組成和代表車型的技術參數(shù)分別如表 1和表2 所示，交通量年增長率為8%。該路線沿線可開采砂礫、碎石，并有豐富的石灰、

2、 水泥、粉煤灰、瀝青等材料供應。(2) 土基回彈指數(shù)的確定設計路段處于V 4區(qū)，路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘土，稠度為0.98, 查表 二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)，得土基回彈模量為33.1MPa。土基回彈模量V 40 MPa，所以對地基進行加固處理，進行填土層50cm 處外加25cm厚的石灰處理填土層，查表二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)，得土基回彈模量為200MPa。(3) 根據(jù)可行性研究報告可知路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見表1-1。 預測交通量年增長率為8%。瀝青路面累計標準軸載次數(shù)按15年設計。近期交通組成與交通量表1-1車型分類代表車型數(shù)

3、量(輛/d)一類桑塔納5237.4二類五十鈴8799三類解放CA10B4536四類黃河JN1501976.1五類黃河JN162405.3八類交通SH36146.2(4)設計軸載代表車型的技術參數(shù)表1-2序號汽車型號總重(kN)載重(kN)前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)輪組數(shù)1桑塔納21107142五十鈴422014283解放CA10B80.2540.0019.4060.851雙4黃河JN150150.6082.6049.00101.601雙5黃河JN162174.50100.0059.50115.001雙6交通SH361280.00150.0060.002X 110.002雙軸載換算(彎沉

4、及瀝青層彎拉應力分析時)表1-3車型P (kN)Pil6n (輛/d )4.35,ccQ(輛/日) 遼丿五十鈴前軸14后軸2816.48799221.69解放CA10B前軸19.40后軸60.85114536522.64黃河JN150前軸49.0016.41976.1567.99后軸101.60111976.12117.37黃河JN162前軸59.5016.4405.3271.08后軸115.0011405.3744.41父通SH361前軸60.0016.446.232.05后軸2X 110.002.2146.2153.86心嚴胖(次/日)4631.09車型P （kN）6n （輛/d ）CS佟

5、（輛/日） F丿五十鈴前軸14后軸28解放CA10B前軸19.4°后軸60.8511453685.26黃河JN150前軸49后軸101.6111976.12243.67黃河JN162前軸59.5118.5405.3117.78后軸115.0011405.31239.82父通SH361前軸6°118.546.214.36后軸2X 110.0°2146.2198.07W（次/日）3898.96（5）累計標準軸載作用次數(shù)（累計當量軸次）交通量計算詳見以下列表，得到累計軸載次數(shù)結(jié)果見下表，屬于重交通等級。作彎沉計算及瀝青層底彎拉應力驗算時：Ner365 的.°.

6、°8 二1365 4631 .°9 0.35=1.6064 1°7（次）0.08作半剛性基層層底彎拉應力驗算時:Ne Ni °.°8-1365 3898.96 0.35 =1.3524 107（次）°.°82. 初擬路面結(jié)構(gòu)(1) 根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應，結(jié)合已有工程經(jīng)驗與典型結(jié)構(gòu)，擬定了兩個結(jié)構(gòu)組合設計方案。又根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小厚 度、材料、水文、交通量以及施工機械的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與 各層厚度如下：4cm細粒式瀝青混凝土 +5cm中粒式瀝青混凝土 +6cm粗粒式瀝青混凝土

7、+？ cm水 泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土。萬案二:4cm細粒式瀝青混凝土 +6cm中粒式瀝青混凝土 +8cm粗粒式瀝青混凝土 +? cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土。3. 路面材料設計參數(shù)的確定(1) 實驗材料的確定半剛性基層所用集料取自沿線材料，結(jié)合料瀝青選用 A級90號，上面層采用 SBS改性瀝青，技術指標均符合公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40-2004) 相關規(guī)定。(2) 路面材料抗壓回彈模量的確定根據(jù)設計選取工程用各種原材料，查表得到瀝青混合料20C、15C的抗壓回彈模量，各種材料的設計參數(shù)見表 2-1和表2-2。瀝青路面各層材料設計參數(shù)取值表2-1材料名稱抗壓回彈指數(shù)(MPa

8、)劈裂強度(MPa)20 C15C15C細粒式瀝青混凝土140020001.4中粒式瀝青混凝土120018001.0粗粒式瀝青混凝土100012000.8水泥碎石150035500.5石灰土90014800.225二灰土75024000.25(3) 設計指標的確定-設計彎沉值本公路為高速公路，公路等級系數(shù)取1.0,面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù) 取1.0,半剛性基層，基層類型系數(shù)取1.0。設計彎沉值為：ld =600肌衛(wèi)2代AsAb =6001.6064 107 恥 1.0 1.0 1.0 =21.73(0.01mm)4. 設計指標的確定-容許拉應力(1)細粒式密級配瀝青混凝土：0 227 0

9、.22K =0.09 N0 /代=0.09 1.6064 107/1.0 = 3.464sp1.40.40423.464(2) 中粒式密級配瀝青混：0 22,7 tP-22K U0.09XN； /Ac =0.09x(1.6064 乂107 ) /1.0 = 3.4641.03.464= 0.2887(3) 粗粒式密級配瀝青混凝土:K =0.09況 N0.22/Ac =0.09江(1.6064江107 丫2/1.0 = 3.464sp0.83.464-0.2309(4) 水泥碎石:K =0.35 匯 N；11/Ac =0.35 漢(1.6064 漢 107 0.11/1.0 = 2.171K2.

10、171= 0.230(5) 二灰土：K =0.35 漢 NfF/Ac =0.35 匯(1.6064漢107/1.0 = 2.171K0.252.171= 0.11525. 設計資料匯總設計彎沉值為 21.73 (0.01mm)材料名稱h(cm)20E模量(MPa)容許拉應力(MPa)細粒式瀝青混凝土414000.4042中粒式瀝青混凝土512000.2887粗粒式瀝青混凝土610000.2309水泥碎石?15000.230二灰土209000.1152十基40方案二:材料名稱h(cm)20C模量(MPa)容許拉應力(MPa)細粒式瀝青混凝土414000.4042中粒式瀝青混凝土612000.28

11、87粗粒式瀝青混凝土810000.2309水泥碎石?15000.230二灰土207500.1152十基406.確定石灰土層厚度公路等級:高速公路新建路面的層數(shù):5標準軸載:BZZ-100路面設計彎沉值21.73 (0.01mm)路面設計層層位4設計層最小厚度150 (mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度20 C平均抗壓(mm)模量(MPa)1細粒式瀝青混凝土4014002中粒式瀝青混凝土5012003粗粒式瀝青混凝土6010004水泥穩(wěn)定碎石?15005一灰土2009006新建路基44.2方案一：新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算標準差15 C平均抗壓標準差容許應力(MPa)模量(MPa)(MPa)(MPa)020

12、0000.40420160000.28870120000.23090150000.230075000.1152按設計彎沉值計算設計層厚度：LD= 21.73 (0.01mm)H( 4 )= 150 mmLS= 2.1 (0.01mm)由于設計層厚度 H( 4 )=Hmin時LS<=LD,故彎沉計算已滿足要求.H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉)H( 4 )= 150 mm(第2層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm(第3層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm(第4層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm( 5 )= .134 MP

13、aH( 4 )= 200 mm<r ( 5 )= .112 MPaH( 4 )= 193 mm(第5層底面拉應力計算滿足要求 )路面設計層厚度：H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉)H( 4 )= 193 mm(同時考慮彎沉和拉應力)通過對設計層厚度取整，最后得到路面結(jié)構(gòu)設計結(jié)果如下細粒式瀝青混凝土40 mm中粒式瀝青混凝土50 mm粗粒式瀝青混凝土60 mm水泥穩(wěn)定碎石200 mm石灰土200 mm方案二：新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級：高速公路新建路面的層數(shù)：5標準軸載：BZZ-100路面設計彎沉值：21.73 (0.01mm)路面設計層層位：4設計層最小厚度：150 (mm)層位

14、結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度20 C平均抗壓標準差15 C平均抗壓標準差容許應力(mm)模量(MPa)(MPa)模量(MPa)(MPa)(MPa)1細粒式瀝青混凝土4014000200000.40422中粒式瀝青混凝土6012000160000.28873粗粒式瀝青混凝土8010000120000.23094水泥穩(wěn)定碎石2305二灰土200900075000.11526新建路基44.2按設計彎沉值計算設計層厚度：LD= 21.73 (0.01mm)H( 4 )= 150 mmLS= 1.9 (0.01mm)由于設計層厚度 H( 4 )=Hmin時LS<=LD,故彎沉計算已

15、滿足要求.H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉)H( 4 )= 150 mm(第2層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm(第3層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm(第4層底面拉應力計算滿足要求 )H( 4 )= 150 mm<r ( 5 )= .121 MPaH( 4 )= 200 mm<r ( 5 )= .102 MPaH( 4 )= 164 mm(第5層底面拉應力計算滿足要求 )路面設計層厚度：H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉)H( 4 )= 164 mm(同時考慮彎沉和拉應力)通過對設計層厚度取整，最后得到路面結(jié)構(gòu)設計結(jié)果如下細粒式瀝青混凝土40 mm中粒式瀝青混凝土60 mm粗粒式瀝青混凝土80 mm水泥穩(wěn)定碎石170 mm石灰土200 mm7.設計方案經(jīng)濟分析通過對設計層厚度取整，最后得到路面結(jié)構(gòu)設計結(jié)果如下細粒式瀝青混凝土40 mm中粒式瀝青混凝土50mm粗粒式瀝青混凝土60 mm水泥穩(wěn)定碎石200 mm一灰土200 mm新建路基單位平米總價 =3