沥青路面设计 一、课程设计任务
(1)了解设计任务,拟定工作计划,查阅资料。
(3)按《公路沥青路面设计规范 JIG D50-2006》的内容及要求进行沥青路面结构设计;
(5)根据指导教师的要求,采用指定的初始条件进行设计:
沥青路面的设计,在完成路面结构组合设计后,利用设计软件进行结构层厚度计算及各层底拉应力验算。
在设计说明书(设计报告书)中应画计算图,采用A4纸打印设计报告书。 (6)出图:沥青路面设计不出图(留待毕业设计时训练出图) 二、课程设计报告书主要内容
(一)初始条件:
广西南宁地区(IV7区)某新建双向4车道一级公路,拟采用沥青混凝土路面,路基土为高液限粘土,地下水位为-1m,路基填土高度1.2m,预计通车初年的交通量如下: 表一
交通量年平均增长率7%,沿线可开采碎石、砂砾,并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。
(二)要求完成的主要任务: (1)确定路面等级和面层类型; (2)确定土基的回弹模量; (3)路面结构组合设计;
(4)根据设计弯沉值计算路面厚度(采用沥青路面设计专用程序,输入设计弯沉值及设计参数汇总表的设计参数后,对需进行厚度计算的结构层进行厚度计
算,并进行各层底拉应力验算)。
1.基本资料确定
1.1确定公路等级
1.1.1计算通车初年的折算交通量
其中折算系数查《公路工程技术指标》(JTG B01 2003),表2.0.2各汽车代表车型与车辆折算系数。
由上表可知初年的平均日交通量为3650辆/日
1.1.2设计交通量
由《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006),表3.1.3各级公路沥青路面设计年限。
一级公路设计年限为15年。
AADT=ADT?(1+γ)n-1
其中:AADT — 设计交通量(pcu/d); ADT — 起始年平均日交通量(pcu/d); γ — 年平均增长率(%); n — 预测年限
则15年后的设计交通量为:
n-1
AADT=ADT?(1+γ)=3650× 1+7% 15?1=9412 (pcu/d)
1.2拟定路基宽度和设计速度及其他资料
1)拟定设计速度为:100km/h
2) 根据《公路工程技术标准》(JTG B01 2003) 表3.0.11双向四车道,路
基宽度为:26m;
3) 拟采用沥青路面结构,设计年限为15年; 4)沿线土质为粘土; 5)土基回弹模量的确定
因无实测条件,由查表法预测土基回弹模量:
(1)确定临界高度
查《路基路面工程》邓学均,表1-9路基临界高度参考值,公路自然区划属IV7区得:H1=1.8m,H2= 1.5m,H3= 1.2m。地下水位为-1m,路基填土高度为1.2m。所以以填方路段的路基处于干燥状态。 (2)确定平均稠度
查《路基路面工程》邓学均,表14-9土基干湿状态的稠度建议值,
得:填方路段的平均稠度为1.10。 (3)确定回弹模量
查《路基路面工程》邓学均,表14-11二级自然区划各土组土基回弹
模量参考值(MPa),得:填方路段的土基回弹模量为40.0Mpa。
2.轴载计算
2.1代表轴载
查《路基路面工程》邓学均,表2-1的车辆轴载如下表
表二:车辆轴载表
2.2轴载换算
我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载,表示为BZZ-100。标
准轴载的计算参数按表3确定。 表三:标准轴载个参数
轴载换算以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准或者以半刚性材料层的拉力为设计标准。
2.2.1以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准
P
N=∑C1C2ni(i)4.35
Pi=1
式中:N — 相当于标准轴载100KN的作用次数(次/d); ni — 各级轴载的作用次数(次/d); Pi— 各种被换算车型的轴载(KN); P—标准轴载(KN)
K
C1— 轴数系数;
C2— 轮组系数,单轮组C2 = 6.4;双轮组C2 = 1.0;四轮组C2 = 0.38; K—被换算车型的轴载级别。
注:当轴间距大于3m时,按单独的一个轴计算,此时轴系数为1;当轴间距小于3m时,双轴或者多轴按C1=1 + 1.2(m – 1)计算,m为轴数。
表四:轴载换算汇总表
2.2.2以半刚性材料层的拉力为设计标准
P
N=∑CCni(i)8
Pi=1
'
'
1
'2
K
'
式中:N—以半刚性材料层的拉力为设计指标时的标准轴载的当量轴次(次/d);
C1'— 轴数系数;
'
C2
— 轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.09。
其余符号含义参照上式。
对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算:
'C1
= 1 + 2(m – 1)
式中:m — 轴数。
表五:各级轴载(轴载小于50的不计)
2.2.3设计年限累计当量标准轴载数
设计年限内一个车道通过的累积当量标准轴载次数Ne按下式计算:
[(1+γ)t-1]?365
Ne=Nη
γ
式中:Ne — 设计年限内一个车道通过的累积标准当量轴次(次/车道); t— 设计年限(年);
N — 路面运营第一年双向日平均当量轴次(次/d); γ— 设计年限内交通量平均增长率(%);
η—车道系数,双向四车道高速公路取0.45。
一级公路沥青路面的设计年限为15年,双向四车道的车道系数η=0.45. Ne=Ne=
1+γ t?1 ×365
γ
1+γ t?1 ×365
γ
1+0.07 15?1 ηN=×365×1445.8×0.45=5967455(次/车道)
0.07
1+0.07 15?1 ηN=×365×1423.5×0.45=5875414(次/车道)
0.07
根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)P14表3.1.8交通分级可确定轴载等级为:中等交通。
3.路面结构组合设计
3.1拟定路面结构组合方案
面层宜选择沥青混凝土,又由于该路为一级公路,因此采用三层结构。
3.2拟定路面结构层厚度
由《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006),表4.1.3-1沥青混合料的压实最
小厚度和适宜厚度,表4.1.5各种结构层压实最小厚度和适宜厚度。
方案一:4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土
+20cm石灰碎石土+?石灰土(厚度待计算确定),以石灰土为设计层。
方案二:4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土
+22cm密集配沥青碎石+?级配碎石,以级配碎石为设计层。
3.3各层材料设计参数
由《路基路面工程》邓学钧,由表14-15沥青混凝土设计参数得到下表 表七:半刚性路面沥青混合料设计参数
表八:柔性路面沥青混凝土设计参数
4.根据设计弯沉值计算路面厚度
4.1方案一计算路面设计弯沉值及其厚度
一级公路,取Ac=1.0,面层为沥青混凝土,取As=1.0半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取AB=1.0.
设计弯沉: ld=600Ne
?0.2
AcAsAB=600×(5.97×10)
6
?0.2
×1×1×1=26.5(0.01mm)
各层材料的容许层底拉应力
σ
σR=sp K
s
细粒式密集配沥青混凝土(沥青Ac=1.0,Ne=5967455): Ne0,22 0.22
Ks=0.09=2.79 Ac=0.09×5967455 σR=1.4 2.79=0.5(MPa)
中粒式密集配沥青混凝土: Ne0,22 Ks=0.09Ac=2.79 σR=1 2.79=0.36(MPa) 粗粒式密集配沥青混凝土: Ne0,22 Ks=0.09Ac=2.79 σR=0.8 2.79=0.29(MPa) 二灰碎石:(Ne=5875414) Ne0.11 Ks=0.35Ac=1.94
σR=0.65 1.94=0.34(MPa) 石灰土:
Ne0.11
Ks=0.45Ac=2.50 σR=0.225 2.50=0。09(MPa)
表九:设计参数汇总表
采用HPDS2011公路路面设计程序计算结果 公 路 等 级:一级公路 新建路面的层数:5 标 准 轴 载:BZZ-100 路面设计弯沉值:26.5(0.01mm) 路面设计层层位:5 设计层最小厚度:15(cm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 :
表十:HPDS2011厚度计算显示表
ld= 26.5 (0.01mm)
H( 5 )= 200mm ls= 27.4 (0.01mm) H( 5 )= 250 mm ls= 25.2 (0.01mm) H( 5 )= 220 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 5 )= 220 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 220 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 220 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 220 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 290 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 5 )= 220 mm(仅考虑弯沉)
H( 5 )= 220 mm(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 500 mm
验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求
表九:设计参数汇总表
细粒式沥青混凝土 4cm 中粒式沥青混凝土 6cm 粗粒式沥青混凝土 8cm 石灰碎石土 20cm
石灰土 22cm 土基
4.2
一级公路,取Ac=1.0,面层为沥青混凝土,取As=1.0柔性基层、底基层总厚度大于20cm,取AB=1.6.
设计弯沉:
ld=600Ne?0.2AcAsAB=600×(5.97×106)各层材料的容许层底拉应力
σ
σR=sp K
s
细粒式密集配沥青混凝土(沥青Ac=1.0,Ne=5967455): Ne0,22 0.22
Ks=0.09=0.09×5967455=2.79 Ac σR=1.4 2.79=0.5(MPa)
中粒式密集配沥青混凝土: Ne0,22 Ks=0.09Ac=2.79 σR=1 2.79=0.36(MPa) 粗粒式密集配沥青混凝土:
?0.2
方案二计算路面设计弯沉值及其厚度
×1×1×1.6=42.4(0.01mm)
Ne0,22
Ks=0.09Ac=2.79
σR=0.8 2.79=0.29(MPa) 密集配沥青碎石:
Ne0,22 Ks=0.09Ac=2.79 σR=0.8 2.79=0.29(MPa)
表十一:设计参数汇总表
采用HPDS2011公路路面设计程序计算结果
公 路 等 级:一级公路 新建路面的层数:5 标 准 轴 载:BZZ-100 路面设计弯沉值:42.4(0.01mm) 路面设计层层位:5 设计层最小厚度:15(cm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 :
表十二:HPDS2011厚度计算显示表
按设计弯沉值计算设计层厚度 : ld= 42.4 (0.01mm)
H( 5 )= 150 mm ls= 34.6 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS<=ld, 故弯沉计算已满足要求="" .="" h(="" 5="" )="150" mm(仅考虑弯沉)="" 按容许拉应力计算设计层厚度="">=ld,>
H( 5 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 5 )= 150 mm(仅考虑弯沉)
H( 5 )= 150 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 500 mm
验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求
表十三:设计参数汇总表
通过对设计层厚度的调整
细粒式沥青混凝土 4cm 中粒式沥青混凝土 5cm 粗粒式沥青混凝土 8cm 密集配沥青碎石 22cm
级配碎石 15cm
土基
5. 竣工验收弯沉值和层底弯拉应力验算
方案一:
公 路 等 级 : 一级公路
新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100
表十四:HPDS2011竣工验算表
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 26.5(0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 29.5 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 34.8(0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 43 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 121.2(0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值
Ls= 232.9 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)
Ls= 292.5 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.226 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.061 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.013 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .134 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .079 (MPa)
有以上结果可知容许弯拉应力σR均大于各层地面最大拉压力,故应力满足要求。
方案二:
表十五:HPDS2011竣工验算表
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls= 33.7 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls= 38.7 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls= 46.4 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 62.7 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值Ls= 234.8 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值
Ls= 219.7 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)
Ls= 276.9 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.261 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.092 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.003 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .223 (MPa)
有以上结果可知容许弯拉应力σR均大于各层地面最大拉压力,故应力满足要求。
方案一满足设计要求,每层也没有超过规定的限度,但是方案二虽然在厚度上满
足率设计要求但是密集配沥青碎石的厚度超过了设计要求,故方案在施工工程中会有较大的经济损耗,故设计不合理。
9.沥青混凝土路面结构图
参考文献
1.《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006;
2.《公路设计手册-路面》人民交通出版社,2006; 3. 《公路工程技术指标》JTG B01 2003;
4.《路基路面工程》教材,邓学钧主编,人民交通出版社,2005;
沥青路面设计
课程名称:路面工程
设计题目: 沥青路面设计 院 系:专 业:年 级:姓 名:指导教师: 尹紫红老师
西南交通大学峨眉校区
2006 年 11月 17 日
课 程 设 计 任 务 书
专 名 张 辉 学 号 20030121 开题日期 :2006 年 11月 12 日 完成日期: 2006年 11 月 17日 题 目 沥青路面设计
一、设计的目的
通过对沥青路面的学习和初步的设计,对我们掌握基本知识,对 基本的概念和一些实际的问题有了更深层次的理解和认识。 对我们以 后的工作和学习有一定的作用。
二、设计的内容及要求
设计内容:某拟建公路所在地区的自然区划属 II 5区,为双向四车道 高速公路,采用沥青混凝土路面。路基土质为粉质土,在春季不利季 节调查得知地下水位离地面 1.0m ,路基填土高度 1.5m 。
设计要求:拟定的路面结构组合≥ 3种
三、指导教师评语
四、成 绩
指导教师 (签章 ) 年 月 日
(一)某拟建公路所在地区的自然区划属 II 5区,为双向四车道高速公路,采用沥青混凝土 路面。
已知资料如下:预计竣工后第一年双向平均日交通量如下表。 经过调查, 预期交通量 平均年增长率为 r=7.21%
在春季不利季节调查得知地下水位离地面 1.0m ,路基填土高度 1.5m 。
(二)初拟路面结构组合
1.柔性基层沥青路面
2.半刚性基层沥青路面
3.组合式基层沥青路面
A .柔性基层沥青路面
细粒式沥青混凝土 3cm
中粒式沥青混凝土 4cm
粗粒式沥青混凝土 5cm
沥青稳定碎石 20cm
二灰土 ?
以二灰土为设计层
B .半刚性性基层沥青路面
细粒式沥青混凝土 3cm
中粒式沥青混凝土 4cm
粗粒式沥青混凝土 5cm
水泥稳定碎石 20cm
二灰土 ?
以二灰土为设计层
C .组合式基层沥青路面
细粒式沥青混凝土 3cm
中粒式沥青混凝土 5cm
大粒径沥青碎石(ATB ) 8cm
二灰稳定砂砾 ? 级配碎石 20 以二灰稳定碎石为设计层 (三)标准轴载累计交通量 N e
A .用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的 N e (A ) :
∑?
?
?
?????=35
. 421P P n C C N i i
B .用于半刚性基层弯拉应力验算的 N e (B ) :
∑??
? ?????=8
'
2' 1P P n C C N i i
取车道系数 η=0.5,按下式计算 N e (A ) , N e (B ) ()η???-+=N r
r N t
e
36511
计算结果:()410526?=A N e , ()410408?=B N e (四)设计计算弯沉 l d 和结构强度系数 K
()b s c e d A A A A N l ???=-2
. 0600
()()c e A A N A K 2. 009. 0= (用于沥青层 )
()()c e A B N B K 11. 035. 0= (用于二灰土砂砾)
()()c
e A B N C K 11. 045. 0= (用于二灰土)
计算结果如下:
()mm l d 01. 046. 43= (A方案 A b =1.6) ()mm l d 01. 016. 27= (B方案 ) ()mm l d 01. 058. 28= (C方案 )
()71. 2=A K , ()87. 1=B K , ()4. 2=C K
(五 ) 确定设计参数 E 0 , E1 , σsp
按查表法确定路基回弹模量 E 0=42.5Mp
实验确定的 15℃沥青混合料和其他结构层材料的弯拉回弹模量 E 1和沥青混合料
15℃弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度 σsp 值如下:
(六 ) 计算确定容许弯拉应力 σR
K
sp
R σσ=
计算结果见下表
(七)路表弯沉 l s ,底层拉应力 σm 和厚度计算结果如下: A方案(柔性基层沥青路面)
设计层二灰土厚度 H5=30cm
设计弯沉 ld =43.46(0.01mm) 路表计算弯沉 ls =28.04(0.01mm)
A 方案计算表
B 方案(半刚性基层沥青路面)
设计层二灰土厚度 H5=32cm
设计弯沉 ld =27.16(0.01mm) 路表计算弯沉 ls =22.99(0.01mm)
B 方案计算表
C 方案(组合式基层沥青路面)
设计层二灰稳定砂砾厚度 H5=35cm
设计弯沉 ld =28.58(0.01mm) 路表计算弯沉 ls =22.59(0.01mm)
C 方案计算表
(七 ) 验算防冻厚度
路基处于中湿状态,Ⅱ 5区最小防冻层厚度为 60cm,A 方案总厚度 62cm,B 方案总厚度 64cm,C 方案总厚度 71cm, 均大于防冻厚度 , 满足防冻要求。
(八 ) 方案比选
A 方案过于浪费材料, C 方案总厚度大于 B 方案, 更利于防冻 , 建议采用 C 方案, 即组 合式基层沥青混凝土路面结构。
沥青路面设计
7.1沥青路面设计
7.1.1设计资料
本公路等级为高速公路,经调查得,近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为5.5%,设计年限为15年,拟定建成通车时间为2016年末,该路段处于IV6区。
7.1.2公路等级确定
1)交通量(pcu/d)确定:2014年初始交通量如表7.1.2-1。
表7.1.2-1 2011年初始交通
2)交通量年增长率:5.5%
3)公路等级确定:
由《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)表7.1.2-2进行车型换算
表7.1.2-2 各汽车代表车型与车辆折算系数
3.0=21550PCU/d
换算成通车时间2016年末的年平均交通量约为25305辆。
由《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆,为高速公路。
7.1.3交通分析:
轴载分析路面设计以BZZ-100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中的累计当量轴次 (1)轴载换算见表7.1.3-1。
换算成小客车为12500+1500×1.5+1000×1.5+900×2.0+1000×2.0+500×
表7.1.3-1 轴载换算1
表7.1.3-1 轴载换算1
(2)累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范,高速公路沥青路面的设计年限取15年,双车道的车道系数η取0.4~0.5,取0.45。交通量平均增长率为5.5%。
Ne?
[(1??)t?1]?365N1?
?
[(1?0.055)15?1]?365
?0.45?6258.853 ?
0.055
?23036478次
2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 (1)轴载换算见表7.1.3-2。
表7.1.3-2 轴载换算2
(2)累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范,高速公路沥青路面的设计年限取15年,四车道的车道系数η取0.4~0.5,取0.45。交通量平均增长率为5.5%。
由
[(1??)t?1]?365N1?[(1?0.055)15?1]?365
??0.45?5977.028Ne?
0.055?=21999187次
综合之前所述,以及大客车及中型以上各种货车交通量Nh=3400×0.45=1530辆/d/车道
沥青路面等级为重交通等级。 7.1.4设计指标的确定 1)计算设计弯沉值Ld
该公路为高速公路,公路等级系数取1.0,面层为沥青混凝土,面层类型系数取1.0,半刚性基层,基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为:=600
式中:Ld――路面设计弯沉值(0.01mm);
Ne――设计年限内一个车道上累计当量轴次;
AC――公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1,三、四
级公路为1.2;
AS--面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0;热拌和冷拌沥青碎石、沥青
贯入式路面(含上拌下贯式路面)、沥青表面处治为1.1;
Ab--面层结构类型系数,半刚性基层沥青路面为1.0,柔性基层沥青路面
为1.6。
计算得到弯沉值为:20.21(0.01mm)
2)抗拉强度结构系数其中(Ac=1.0)
0.22
对沥青混凝土面层 Ks?0.09Ne/Ac 得 K=3.7495 0.11对无机结合料稳定集料类 KS?0.35Ne/Ac 得 K=2.2477 0.11对无机结合料稳定细粒土类 KS?0.45Ne/Ac 得 K=2.8899
7.1.5设计计算 1)干燥状态
(1)土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
土质类型 : 粘性土 路基干湿状态: 干燥状态 土基土质稠度: Wc = 1.10
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
公路自然区划:IV63区 土基回弹模量: E0 = 44.0MPa (2)路面参数设计 ①确定路面等级和面层类型
由公路沥青路面设计规范,该路交通等级为重交通等级,高速公路路面等级为高级路面,面层类型为沥青混凝土。
②结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各
层材料设计参数。
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 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.21 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 20.21 (0.01mm)
H( 4 )= 150 mm LS= 21.5 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 19.4 (0.01mm) H( 4 )= 180 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 180 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 180 mm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 180 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青玛蹄脂碎石 SMA-13 40 mm ---------------------------------------- 中粒式沥青混凝土AC-16 70 mm ---------------------------------------- 密级配沥青碎石ATB-25 100 mm ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 180 mm ---------------------------------------- 石灰粉煤灰碎石 200 mm ---------------------------------------- 级配碎石 200 mm ---------------------------------------- 新建路基
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 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.21 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 20.21 (0.01mm)
H( 4 )= 150 mm LS= 21.5 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 19.4 (0.01mm) H( 4 )= 180 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 180 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 180 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 180 mm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 180 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青玛蹄脂碎石 SMA-13 40 mm ---------------------------------------- 中粒式沥青混凝土AC-16 70 mm ---------------------------------------- 密级配沥青碎石ATB-25 100 mm ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 180 mm ---------------------------------------- 石灰粉煤灰碎石 200 mm ---------------------------------------- 级配碎石 200 mm ---------------------------------------- 新建路基
2)潮湿状态
(1)土基回弹模量的确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”
土质类型 :粘性土 路基干湿状态: 潮湿状态 土基土质稠度: Wc = 0.9
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”
公路自然区划:IV63区 土基回弹模量: E0 =33 MPa (2)路面参数设计 ①确定路面等级和面层类型
由公路沥青路面设计规范,该路交通等级为重等交通,高速公路路面等级为高级路面,面层类型为沥青混凝土。
②结构组合与材料选取及材料设计参数确定
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。
③确定设计层厚度
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 : 6
标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.21(0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 20.2 1(0.01mm)
H( 4 )= 150 mm LS= 22.2 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 20.1 (0.01mm) H( 4 )= 197 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 4 )= 197 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 197 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 197 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 197 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求 路面设计层厚度 :
H( 4 )= 197 mm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 197 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,
最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青玛蹄脂碎石 SMA-13 40 mm ---------------------------------------- 中粒式沥青混凝土AC-16 70 mm ---------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土AC-25 100 mm ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 200 mm ---------------------------------------- 石灰粉煤灰碎石 200 mm ---------------------------------------- 级配碎石 200 mm ---------------------------------------- 新建路基
通过对设计
7.3确定结构层设计参数
根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》和《公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2011)》的建议值取定路面各结构层适宜厚度,设计沥青混凝土路面和水泥混凝土路面(隧道内)方案如下,并按照上面方法进行验算符合要求。
路面结构层参数与方案建议
7.4原材料、混合料的技术要求,以及级配类型
7.4.1沥青混合料 1)沥青
气候分区1-4-1
(1)基质沥青(中、下面层采用70#A级)
7.4.1-1 道路石油沥青要求
(2)改性沥青(上面层采用SMA,改性剂采用SBS)
7.4.1-2 改性沥青技术要求
2)集料
(1)集料规格及质量技术要求
7.4.1-3 各集料规格表
(2)粗集料 。
7.4.1-4 AC用粗集料质量技术要求
7.4.1-5 AC用粗集料规格要求
(3)细集料 。
7.4.1-6 细集料质量技术要求
7.4.1-7 机制砂规格要求
3)填料
矿粉的技术指标应满足表7.4.1-8的要求。
7.4.1-8 矿粉质量技术要求
4)集料级配
7.4.1-9 AC-20配合比的级配范围
7.4.1-10 中粒式AC-20C的混合料级配范围
5)混合料设计指标
7.4.1-11推荐技术指标要求
1)水泥
2)集料
7.4.2-1 基层和底基层混合料中集料的级配范围
3)混合料设计
7.4.2-2 水泥稳定碎石基层和底基层压实度及7天抗压强度 施工前应根据现场所备材料,进行配合比设计,在满足设计强度的基础上,
通过采取限制水泥用量及适当增加粗集料和控制细集料用量调整混合料级配来尽量减少半刚性材料裂缝的产生。 7.4.3水泥混凝土路面材料状况
1)水泥
7.4.3-1 水泥各龄期的抗折强度、抗压强度
水泥进场时每批量应附有化学成分、物理、力学指标合格的检验证明。
7.4.3-2 水泥的化学成分和物理指标
2)粗集料
粗集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石、碎卵石和卵石,并应符合表十
六的规定。高速公路、一级公路、二级公路及有抗冻(盐)要求的三、四级公路混凝土路面使用的粗集料级别应不低于Ⅱ级,无抗(盐)冻要求的三、四级公路混凝土路面、碾压混凝土及贫混凝土基层可使用Ⅲ级粗集料。有抗(盐)冻要求时,Ⅰ级集料吸水率不应大于1.0%;Ⅱ级集料吸水率不应大于2.0%。本设计采用Ⅱ级粗集料。
7.4.3-3 碎石、碎卵石和卵石技术指标
7.4.3-4 粗集料级配范围
3)细集料
7.4.3-5 细集料技术指标
4)水
(1)饮用水可直接作为混凝土搅拌和养护用水。对水质有疑问时,应检验下列指标,合格者方可使用。
(2)流酸盐含量小于0.0027mg/mm3。含盐量不得超过0.005 mg/mm3。 (3)PH值不得小于4。
(4)不得含有油污、泥和其他有害杂质。 5)外加剂
②凝结时间指标“-”表示提前,“+”表示延缓。
6)接缝材料 (1)胀缝板 胀缝板的技术要求
沥青浸泡后木板厚度应为(20~25)±1mm。
(2)填缝材料
常温施工式填缝料技术要求
使用。
加热施工式填缝料技术要求
沥青路面设计
华北水利水电学院
公路路面工程课程设计 沥青路面设计说明书
学院:土木与交通学院 专业:土木工程 学号:200903309 姓名:闫新建
提交日期:2011.12.30
沥青路面设计 1.基本设计资料
该路段道路路线位于微丘区,公路自然区划为Ⅱ1区。地震烈度为六级,设计标高243.50m,地下水位1.5m。平均稠度1.08,季节性冰冻地区,冻结深度为1.2m,所经地区多为粉性土。路基中湿,E=35MPa。设计为双向六车道的一级公路,设计使用年限为15年。
表.1预测交通量及交通组成
2.轴载分析
2.1以设计弯沉值为设计指标及验算沥青层底层拉应力中的累计当量轴次
(1)轴载换算
当以弯沉值和沥青底层拉应力为设计指标时,凡前后轴轴载大于25KN的各级轴载Pi的作用次数ni均换算成标准轴载P的当量作用次数N。