路基路面工程瀝青路面課程設(shè)計(jì)

路基路面工程》課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 道路工程班 級(jí)： 2014級(jí)5班學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： P 指導(dǎo)教師：王睿老師、新建瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)資料a、甘肅定西地區(qū)某新建雙向2車道二級(jí)公路，擬采用瀝青混凝土路面，路基土為中液限粘土，路基填土高度1.2m,地下水位距路床2.3m,屬中濕狀態(tài)；多年最大道路凍深160cm。b、經(jīng)過(guò)OD調(diào)查及論證2012年底的交通組成情況如下表：車型黃河JNT50解放CA10B長(zhǎng)征CZ160上海SH130小汽車輛/日8201500380160200C、該公路按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)修建，設(shè)計(jì)道路橫斷面為雙向兩車道。經(jīng)OD調(diào)查：該公路自2013年通車后前五年交通量增長(zhǎng)率為4.5%,其后設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量增長(zhǎng)率為6%。車道系數(shù)：二級(jí)公路雙向兩車道在0.6~0.7,取0.7二級(jí)公路設(shè)計(jì)年限為12年車道數(shù)：2車道設(shè)計(jì)速度：60km/h路基寬度：10m車道寬度：3.5mY=0.053752、確定交通等級(jí)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。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按下表確定。標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱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)1.5d車輛參考表車型前軸重(KN)后軸重(KN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量(次/日)黃 河JN-15049.00101.60120820解放CA10B19.4060.851201500長(zhǎng)征CA16045.283.7222380耶爾奇315MD357107120160標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ1000100120200(1)、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)計(jì)算交通量Ne(p(p\4.35IP丿N=丈CCn12ii=1式中：N 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/d)；ni——被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)(次/d);P一一標(biāo)準(zhǔn)軸載(KN);Pi——被換算車型的各級(jí)軸載(KN)C1——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)C2——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0,單輪組為6.4,四輪組為0.38;K一一被換算車型的軸載級(jí)別

當(dāng)軸間距大于3米時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3米時(shí)，雙軸或多軸的軸載系數(shù)應(yīng)按以下公式計(jì)算：C1=1+1.2（m-1）設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量軸次：“[（1+r）t—1]x365“計(jì)算公式：累計(jì)當(dāng)量軸次：Ne= Nr試中：r——設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率％t——設(shè)計(jì)年限N——運(yùn)營(yíng)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d）N——車道系數(shù)軸載換算結(jié)果車型P(KN)iC1C2n(輛/日)iP4.35CCn.12iP黃河JN-150前軸49.0016.4820235.69后軸101.6011878.62解放CA10B前軸19.4016.415007.66后軸60.8511172.83長(zhǎng)征CA160前軸45.2016.438076.88后軸83.7011175.24耶爾奇315MD3前軸5716.416075.01后軸10711196.83標(biāo)準(zhǔn)軸載前軸016.42000BZZ100后軸100.11200軸載小于25KN的軸載作用可以不計(jì)。Ns=i=11C2UiP4.35i~P2013.1通過(guò)計(jì)算軟件得到當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次N=365嘰[1Y%n=365X2013,1X[10Q5375 *0.7=9289822,屬中度交通等級(jí)；e1 Y 0.0537

B.以彎拉應(yīng)力為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d）i=1P8i=1P式中：N'—以彎拉應(yīng)力為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d）;sni—被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/d）；P—標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）；Pi—被換算車型的各級(jí)軸載（KN）；C；—軸數(shù)系數(shù)；C2—輪組系數(shù)，單輪組18.5，雙輪組1,四輪組,0.09;K—被換算車型的軸載級(jí)別。當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)為m=1；當(dāng)軸間距小于3m時(shí),按雙軸或多軸進(jìn)行計(jì)算,軸數(shù)系數(shù)為：C'=1+2m-1

1式中：m—軸數(shù)軸載換算結(jié)果車型P(KN)iC1C2n.（輛/日）P8C'C'n.卡1 2IP黃河JN-150前軸49.00118.582050.41后軸101.6011931.03解放CA10B前軸19.40118.515000.05后軸60.85110.35長(zhǎng)征CA160前軸45.2118.538012.25后軸83.71191.5耶爾奇315MD3前軸57118.516024.79后軸10711236.39標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸BZZ100前軸0118.52000后軸10011200軸載小于50KN的軸載作用可以不計(jì)。N'=SYC'C5■蟲(chóng)821=1 1 2 Ip1509.33當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉壓力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne2（次），屬中度交通等級(jí)。=365比[(1+Y)t-1]n=365X1509.33X[(1+0.05375)12_1] 07二Ne2（次），屬中度交通等級(jí)。Y 00.05375二、瀝青路面結(jié)構(gòu)推薦與選擇（確定面層類型）根據(jù)交通等級(jí)和已有經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范推薦的路面結(jié)構(gòu)，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案。方案一：雙層式瀝青面層，上面層選用中粒式瀝青混凝土AC-16，厚度為60mm；下面層采用粗粒式瀝青混凝土AC-25，厚度為100mm;基層用石灰土穩(wěn)定碎石，厚度為250mm；底基層選用石灰粉煤灰砂礫，厚度待定方案二：雙層式瀝青面層，上層選用中粒式瀝青混凝土AC-13，厚度50mm；下面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-20，厚度為80mm;基層采用二灰碎石，厚度為250mm;底基層采用二灰土，厚度待定三、路面結(jié)構(gòu)厚度驗(yàn)算1、 土基回彈模量的計(jì)算該路段位于1113區(qū)，當(dāng)?shù)貎錾?.6m，土質(zhì)為中液限粘土。由規(guī)范JTG-D50可得稠度為1.10-0.95，取1.05。查表“土擊回彈模量參考值（MPa）”得土基回彈模量為36.5MPa。路面結(jié)構(gòu)厚度的確定初擬路面結(jié)構(gòu)層及力學(xué)計(jì)算表如下：由規(guī)范JTG-D50附錄E查方案一 抗壓回彈模量材料名稱h(mm)15°C抗壓回彈模量（MPa）20°C抗壓回彈模量（MPa）劈裂強(qiáng)度。（MPa）AC-1660180013001.0AC-25100130010000.8石灰土穩(wěn)定碎石250240024000.4石灰粉煤灰砂礫待定350035000.4方案二 抗壓回彈模量材料名稱h(mm)15°C抗壓回彈模量（MPa）20°C抗壓回彈模量（MPa）劈裂強(qiáng)度。（MPa）AC-1350200014001.4AC-2080160014000.8二灰碎石250300030000.5二灰土待定280028000.3各基層的模量比推薦范圍由規(guī)范JTG-D504.2.21．基層與瀝青面層之間的模量比宜在1.5-3之間；2．基層與底基層之間的模量不宜大于3.0:；3．底基層與土基之間的模量比宜在2.5-12.5之間。各基層的模量比驗(yàn)算方案一：1)基層與瀝青面層之間的模量比為：1.84滿足規(guī)范2)基層與底基層之間的模量比為：0.69滿足規(guī)范方案二：1)基層與瀝青面層之間的模量比為：1.88滿足規(guī)范；2)基層與底基層之間的模量比為：1.1滿足規(guī)范。a設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算：Ld=600Ne-0.2AcAsAb單位0.01mmAc——公路等級(jí)系數(shù)As——面層類型系數(shù)Ab——路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)計(jì)算彎沉值(路表彎沉值)：Ls=1000*2po/E1*ac*FP、o——標(biāo)準(zhǔn)車軸載輪胎接地壓力和當(dāng)量圓半徑F——彎沉綜合修正系數(shù)ac——理論彎沉系數(shù)本公路為二級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)為1.1；面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)為1.0；半剛性基層，路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)為1.0。即：Ld=600*1.1*1.0*1.0*1.07*10(-0.2*7)=26.7(mm)、 1A?方案一：由軟件計(jì)算可得：ls=19.3(mm)因?yàn)椋?9.3mmW26.7mm即：lsWld故滿足要求方案二：由軟件計(jì)算可得：ls=18(mm)因?yàn)椋?8mmW26.7mm即：lsWld故滿足要求b確定待定層厚度通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，石灰土的厚度為19.4cm，實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測(cè)彎沉值為26.7mm,瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土層底的最大拉應(yīng)力為-0.109MPa,粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土層底的最大拉應(yīng)力為-0.074MPa,石灰土穩(wěn)定碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.018MPa，石灰粉煤灰砂礫層底的最大拉應(yīng)力為0.215MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求，故石灰粉煤灰砂礫厚度為20cm。方案二：通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，水泥穩(wěn)定砂礫土的厚度為23.7cm，實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測(cè)彎沉值為26.7mm，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，細(xì)粒式瀝青混凝土的最大拉應(yīng)力為-0.142MPa,粗粒式瀝青混凝土層底的最大拉應(yīng)力為-0.093MPa，二灰碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.058MPa,二灰土層底的最大拉應(yīng)力為0.199MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求，故二灰土層厚度為24cm。2、防凍層厚度驗(yàn)算Or=Osp/KsOr——容許拉應(yīng)力Osp 極限抗拉強(qiáng)度瀝青混凝土面層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土基層貧混凝土基層Ks瀝青混凝土面層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土基層貧混凝土基層Ks=0.09Ne0.22/AcKs=0.35Ne0.11/AcKs=0.45Ne0.11/AcKs=0.25Ne0.05/Ac、 1A?方案一：中粒式密級(jí)配瀝青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.36MPaam=-0.109MPa即：omWoR 滿足要求。2)粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.29MPaam=-0.074MPa即：amWaR滿足要求。(3)石灰土穩(wěn)定碎石：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.22MPaam=0.018MPa即：amWaR 滿足要求。(4)石灰粉煤灰砂礫：uR=usp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.22MPaom=0.215MPa即：omWoR 滿足要求。方案二：(1)細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.5MPaam=-0.142MPa即：omWoR 滿足要求。中粒式密級(jí)配瀝青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.29MPaam=-0.093MPa即：omWoR 滿足要求。二灰碎石：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.28MPaam=0.058MPa即：amWaR 滿足要求。二灰土：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.23MPaam=0.199MPa即：amWaR 滿足要求。設(shè)計(jì)資料匯總表、 1A?方案一：材料名稱h(mm)20°C彎沉計(jì)算模量(MPa)15°C彎沉計(jì)算模量(MPa)層底拉應(yīng)力(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)(AC-16)6013001800-0.1090.36(AC-25)10010001300-0.0740.29石灰土穩(wěn)定碎石250240024000.0180.22石灰粉煤灰砂礫200350035000.2150.22方案二：材料名稱h(mm)20°C彎沉計(jì)算模量(MPa)15°C彎沉計(jì)算模量(MPa)層底拉應(yīng)力(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)(AC-13)5014002000-0.1420.5(AC-20)8014001600-0.0930.29二灰碎石250300030000.0580.28二灰土240280028000.1990.23