川某雙向四車道一級公路路面工程設計(瀝青路面)

1、.課程名稱：路面工程設計題目： 路面設計 院 系： 土木工程 專 業(yè)： 道路工程 年 級： 2009級 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績 指導教師 (簽章)2012年 月 日西南交通大學峨眉校區(qū)第1章：配合比設計級配曲線圖第2章 確定瀝青最佳用量第3章瀝青路面設計一基本資料1.自然地理情況四川松潘縣至若爾蓋修建一級公路，雙為向四車道，采用瀝青路面結構，沿線土質為粉質土，在春季不利季節(jié)調查得知地下水位離地面1.1m，路基填土高度0.8m。屬于潮濕狀態(tài)；最高氣溫29最低氣溫22，平均凍結指數(shù)為270d，最大凍結指數(shù)為369 d。2土基回彈模量的確定設計路段處于潮濕狀態(tài)，路基土為粉質土，查表確

2、定土基回彈模量設計值為。3. 經(jīng)過調查，預期交通量平均年增長率為5.32%。瀝青路面累計標準軸次按15年計。表1 第一年雙向平均日交通量車型前軸重（kN）前軸數(shù)前軸輪組數(shù)后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸軸距交通量（輛/日）黃河QD352551單1121雙-540交通SH-141451單2×982雙>3m330東風EQ144401單2×922雙<3m350羅曼SQ9251501單3×1143雙>3m1404.軸載換算（1）當以彎沉值和瀝青層層底拉應力為設計指標時車型軸重（KN）軸數(shù)系數(shù)C1輪組系數(shù)C2換算系數(shù)總換算系數(shù)交通量（輛/日）當量軸次（輛

3、/日）黃河QD352前軸5516.40.4752.112 5401140.112后軸112111.637交通SH-141前軸4516.40.1982.030 330669.9后軸2×98211.832東風EQ144前軸4016.40.1191.650 350577.5后軸2×922.211.531羅曼SQ9251前軸5016.40.3145.619 140723.66后軸3×114315.305合計3111.172（2）當以半剛性材料層底拉應力為設計指標時車型軸重（KN）軸數(shù)系數(shù)C1輪組系數(shù) C2換算系數(shù)總換算系數(shù)交通量（輛/日）當量軸次（輛/日）黃河QD352前

4、軸55118.50.155 2.631 5401420.74后軸112112.476 交通SH-141前軸45118.50.031 1.733 330571.89后軸2×98211.702 東風EQ144前軸40118.50.012 1.552 350543.2后軸2×92311.540 羅曼SQ9251前軸50118.50.072 8.630 1401208.2后軸3×114318.558 合計3744.03二初擬路面結構根據(jù)結構層的最小施工厚度、材料、水文、交通量，初步確定路面結構組合與各層厚度如下：方案一：3cm細粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+8c

5、m粗粒式瀝青混凝土+36cm水泥穩(wěn)定碎石+二灰穩(wěn)定粗粒土?cm方案二：3cm細粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+?cm密級配瀝青碎石基層 +20cm級配砂礫底基層三路面材料設計參數(shù)的確定結構層容許彎拉應力：瀝青面層抗拉強度結構系數(shù)：無機結合料穩(wěn)定集料抗拉強度結構系數(shù)：無機結合料穩(wěn)定細粒土抗拉強度結構系數(shù)：方案一材料容許拉應力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回彈模量劈裂強度（MPa）抗拉強度結構系數(shù)容許拉應力（MPa）細粒式瀝青混凝土150020001.43.1230.45中粒式瀝青混凝土120016001.03.1230.32粗粒式瀝青混凝土100012000.8

6、3.1230.26水泥穩(wěn)定碎石150040000.52.1060.24二灰穩(wěn)定粗粒土 80025000.242.1060.11方案二材料容許拉應力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回彈模量劈裂強度（MPa）抗拉強度結構系數(shù)容許拉應力（MPa）細粒式瀝青混凝土150020001.43.1230.45中粒式瀝青混凝土140018001.03.1230.32粗粒式瀝青混凝土100012000.83.1230.26密級配瀝青碎石(基層)130014000.83.1230.33級配沙礫（基層）200200000四路面結構層厚度確定1.方案一的結構厚度計算該結構為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0.

7、設計彎沉值計算55 計算結果 56 路面設計彎沉值(0.01mm) 23.8757 路面結構的實測彎沉值(0.01mm) 18.5270458 路面第 1層厚度(cm) 359 路面第 2層厚度(cm) 560 路面第 3層厚度(cm) 861 路面第 4層厚度(cm) 3662 路面第 5層厚度(cm) 24.8000163 設計控制層厚度(cm) 24.8000164 第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.5270465 實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa) 066 第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.7519267 實際路面結構第 2層底最大拉應力(M

8、Pa) 068 第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 19.0480869 實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa) 070 第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 19.7941271 實際路面結構第 4層底最大拉應力(MPa) 7.261537E-0272 第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 23.5037173 實際路面結構第 5層底最大拉應力(MPa) .109806974 土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 266.1563利用設計程序算出滿足設計彎沉指標的二灰穩(wěn)定粗粒土底基層厚度為24.8取為25m，此時路面計算彎沉為18.53mm），驗算結果見下表：

9、材料名稱層底拉應力(MPa)厚度（cm）容許拉應力(MPa)細粒式瀝青混凝土030.45中粒式瀝青混凝土050.32粗粒式瀝青混凝土080.26水泥穩(wěn)定碎石0.07262360.24二灰穩(wěn)定粗粒土 0.1098250.11由上表可知，層底拉應力均小于容許應力（），計算彎沉小于設計彎沉，滿足要求。2.方案二的結構厚度計算該結構為柔性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.6.設計彎沉值計算53 計算結果 54 路面設計彎沉值(0.01mm) 38.1955 路面結構的實測彎沉值(0.01mm) 38.0617356 路面第 1層厚度(cm) 357 路面第 2層厚度(cm) 558 路面第 3層厚度(

10、cm) 859 路面第 4層厚度(cm) 19.5999960 路面第 5層厚度(cm) 2061 設計控制層厚度(cm) 19.5999962 第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 38.0617363 實際路面結構第 1層底最大拉應力(MPa) 064 第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 42.6407165 實際路面結構第 2層底最大拉應力(MPa) 066 第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 48.5164267 實際路面結構第 3層底最大拉應力(MPa) 068 第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 17.280369 實際路面結構第 4層底最大拉

11、應力(MPa) .249835770 第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 219.945471 土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 266.1563利用設計程序算出滿足設計彎沉指標的密集配瀝青碎石基層厚度為20.04cm，取為20cm，此時路面計算彎沉為38.06(0.01mm)驗算結果見下表：材料名稱層底拉應力(MPa)厚度（cm）容許拉應力(MPa)細粒式瀝青混凝土030.45中粒式瀝青混凝土050.32粗粒式瀝青混凝土080.26密級配瀝青碎石（基層）0.025200.33級配沙礫（底基層）0200由上表可知，層底拉應力均小于容許應力（），計算彎沉小于設計彎沉，滿足要求。第

12、4章 混凝土路面設計四川松潘縣至若爾蓋修建一級公路，所在地區(qū)自然區(qū)劃屬VII5區(qū)。沿線土質為粉質土，在春季不利季節(jié)調查得知地下水位離地面1.1m，路基填土高度0.8m。屬于潮濕狀態(tài)； 經(jīng)過交通調查，設計軸載，最重軸載。經(jīng)過調查，預期交通量平均年增長率為5.32%。表1 第一年雙向平均日交通量車型前軸重（kN）前軸數(shù)前軸輪組數(shù)后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸軸距交通量（輛/日）黃河QD352551單1121雙-540交通SH-141451單2×982雙>3m330東風EQ144401單2×922雙<3m350羅曼SQ9251501單3×1143雙>

13、;3m140軸載換算車型軸重（KN）(Pi/100)16當量系數(shù)總換算系數(shù)交通量（次/日）當量軸次（輛/日）黃河QD352前軸550.000 0.000 6.130 5403310.2 后軸1126.130 6.130 交通SH-141前軸450.000 0.000 1.448 330477.87 后軸2×980.724 1.448 東風EQ144前軸400.000 0.000 0.527 350184.45 后軸2×920.263 0.527 羅曼SQ9251前軸500.000 0.000 24.412 1403378.88 后軸3×1148.137 24.41

14、2 合計7352.4 設計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù)：一級公路設計基準期為30年，安全等級為一級。臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)為0.2。計算得到設計基準期內設計車道標準荷載累計作用次數(shù)：屬于重交通荷載等級。初擬路面結構施工變異等級取低等級。根據(jù)一級公路重交通荷載等級和低變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為24cm，基層材料水泥穩(wěn)定砂礫22cm，底基層材料級配礫石24cm。單向路幅寬度為2×3.75m（行車道）+2.75m（硬路肩），行車道水泥混凝土面板尺寸取4.75×3.75，縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。硬路肩面層采用與行車道面層等厚的混凝土，并設拉桿與行

15、車道板相連。路面材料參數(shù)確定查表3.0.8和附錄E.0.3，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應的彎拉彈性模量與泊松比為31GPa,0.15。玄武巖粗集料混凝土的線膨脹系。取低液限粉土的回彈模量為90MPa，地下水位1.9m時的濕度調整系數(shù)為0.88，因此，路床頂綜合回彈模量取90×0.88=79.2MPa。取水泥穩(wěn)定砂礫基層材料的回彈模量為2200MPa，泊松比取0.2；級配礫石底基層材料的回彈模量取250MPa，泊松比取0.35.計算板底地基綜合回彈模量如下：混凝土面層板的彎曲剛度、半剛性基層板的彎曲剛度、路面結構總相對剛度半徑為：荷載應力由公式計算標準軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力為：按照公式計