沥青混凝土路面设计.doc

沥青混凝土路面设计第五章 路面设计5.1路面设计原则及依据 本次设计的道路是村道，村道路面应根据交通量及其组成情况、使用功能、当地材料及自然条件，结合路基进行综合设计，做到经济、适用。同时，村道路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应满足平整、抗滑和排水的要求。村道的行车道（包括错车道）均应铺设路面。5.2 路面设计及土路肩加固形式该道路的路基宽度为6.5m,行车道宽6m，土路肩宽度为0.5m。由当地的自然条件和徽县交通局规划路面结构分为三层，面层采用沥青碎石，基层采用水泥稳定砂砾，基层采用天然砂砾。由于道路级别低，没有设置路缘带和紧急停车带，当路基宽度为4.5m或在道路的不通视地段时，每隔200m左右应设置错车道，错车道有效长度不小于20m，在错车道两端应设不小于10m过渡段。土路肩的基层与路面相同，在表层宜铺置一些粗粒式沥青碎石或砂砾石。若行车道宽度不够，需要加固部分路肩，提供侧向宽度，以利于行车安全，见下图5.1所示：图5.1道路横断面的构成5.2 路面结构类型的计算1.基本资料（1）设计任务书要求甘肃徽县村村通道路设计等级为四级公路，设计年限10年，拟采用沥青碎石路面，需进行结构设计。（2）气象资料该公路处属暖温带大陆性气候，温暖而湿润，冷季短，暖季长。年平均气温12.1。无霜期215天，年平均降水量782mm。（1） 地质资料一般路基处于中湿状态，沿线路段有大量的砂砾、岩石块，水源充足，可以说筑料丰富。（2） 交通分析由设计资料可知该路技术等级为四级公路，路基宽6.5m，路面宽6m，土路肩宽0.5 m，根据设计要求及规范砂砾石路面的设计年限为10年，徽县麻沿乡的的汽车交通量2007年为300辆/日，交通量年平均增长率为7%,到设计年2017的年平均日交通量为550辆/日。我国路面设计以双轮单轴载100kN为不标准轴载，以BZZ100的各项参数见下表5.1。表5.1标准轴载BZZ100各项参数 标准轴载名称BZZ100标准轴载名称BZZ100 标准轴载p（kN）100轮胎接地压力p（MPa）0.70两轮中心距1.5d单轮当量圆直径d（cm）21.30在整个设计年限内，设计车道上荷载重复作用的累计当量轴次：2.结构组合和各层材料的选取根据公路路面设计规范知，该次路面的等级为次高级路面。根据要求路面面层采用沥青碎石，厚度为3，基层采用水泥稳定砂砾，厚度待定；底基层采用天然砂砾，厚度为15。（1） 各层所选路面材料参数表5.2 材料参数 材 料 名 称抗 压 模 量（MPa）15C劈裂强度（MPa）热拌沥青砂砾8001.4水泥稳定砂砾14000.5天然砂砾180（2）土基回弹模量的确定：该路段为区，粘质土，干湿状态为干燥，根据有关的“土基干湿状态的稠度建议值”以及“二级自然区各土基回弹模量参考值”取稠度取得到土基回弹模量为41 MPa。3设计指标的确定根据规范，四级公路只取设计弯沉值作为路面刚度指标，进行路面厚度设计，并不进行层底拉应力验算。（1）设计弯沉值 公路等级系数取1.2（四级公路），面层类型系数取1.1（热拌沥青碎石），基层类型系数取1.6。根据沥青路面设计弯沉值公式计算： （2） 各层材料的容许层底来应力： 式中： 容许拉应力（MPa）；劈裂抗压强度（MPa）；抗拉强度结构系数。对于沥青路面才来说，抗拉强度结构系数： 式中： 沥青混合料级配系数 细粒式沥青碎石取为1.0细粒式沥青碎石 ： 对于无机结合料稳定集料，水泥稳定砂砾： 4.确定水泥稳定砂砾石的厚度路面结构体系为三层，假定基层水泥稳定砂砾厚度为16cm，由于路面厚度计算是以弯沉作为控制指标，故按弯沉等小理论进行计算。 第一层 h1=3 E=800 第一层 第二层 h2=16 E=1400 等效转换 第二层 H=？ E=1400 第三层 h3=15 E=180 第三层 第四层 E=41通过大量的多层弹性体系的分析得到中层厚度推算公式： =16+6.23=22.38 查三层体系表面弯沉系数诺莫图，得 则计算路面弯沉 所以路面厚度满足要求。第六章 道路排水设计6.1 路基、路面排水系统的布置原则6.1.1路基排水原则1.排水设施要因地制宜，全面规划，合理布局，综合治理，讲究效益，注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面设的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过与集中，做到及时疏散，就近分流。2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时刻适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。3.设计前必须进行调查研究，查明水源和地质条件，考虑排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，各种排水渠道的平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。4.路基排水要注意防止附近山体的水土流失，尽量不要破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质来布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。5.路基排水要注意和防止与当地水文条件相违背，应结合当地水文条件和道路等级的具体情况，就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须调宽经济效益。6.为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水流入路面结构，并提供良好的排水设施，以便迅速排除路面结构上的水，以及土质松软和纵横坡较陡地段的，亦可建筑具有承受荷载和雨水共同作用的路面结构。6.1.2 路面排水原则1.低等级公路中，路面的横坡一般应为3%4%左右。当位于小纵坡或超高缓和段的扭曲路面时，最小合成坡度不小于0.5%。2.在公路交叉口排水困难地段，路面排水设计应满足行驶动力学和排水技术要求，在交叉路口前应设置泄水口。3.对于纵坡较大的地段，弯道内侧车道、竖曲线的凹部、高路堤的桥梁端部等特殊部位，为防止过大集中水流对路基路肩、边坡冲刷，可局部设置当水缘石。4.所有排水设施的设置，除能满足排水要求外，均应满足有利于今后养护维修。5.为减少地表面水和地下水对面层、基层和路基的侵蚀破，迅速排除路面结构的层间水，通常将路面排水与路面结构内部排水系统综合考虑。6.2 排水系统的水力学计算1.设计流量流量是路基排水的基本依据，其大小与汇水面积、洪水频率、汇水区域内的地形、地貌及植被等因素有关。设计流量的计算法有多种，路界内的各项排水设施所需排泄的设计流量可按下式计算确定： （6.1）式中: Q设计流量，/s；Q设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mmmin；径流系数；汇水面积，；在本次设计中径流系数按汇水区域内的地表种类确定为0.600.80。坡面汇流历时可按下式计算确定： （） （6.2）式中： 坡面汇流历时，min；地表粗度系数，按地表情况查表本次设计取0.20分别为坡面长度，m和坡度。计算沟管内汇流历时时，先在断面尺寸、坡面变化点或者有支沟（支管）汇入处分段，分别计算各段的汇流历时后再叠加而得，即： （6.3）式中： 沟管内江流历时，min；和分段数和分段序号；第段的长度，m第段的平均流速，ms。沟管内的平均流速按下式近似估算： 式中： 该段排水沟管的平均坡度。2.水力计算（1）对于具有规则形状的沟渠段面，以及沟底纵坡较缓，流量与流速按等速流的关系式: （6.4） （6.5）式中： 水流的断面流速，ms； 通过一定断面的流量， 水流断面面积，； 水力影响半径，m；水力坡降，在等速的条件下，可以认为与沟底纵坡相同；流速系数，通过实验按规定公式计算。（2） 流速系数流速系数主要取决于水流条件，如沟渠、管道或地表等，以及其粗糙程度，要求在实验的基础上，确立计算公式。 （6.6） 式中：水流断面的粗糙系数，其值与沟渠表层材料有关，本次设计的道路沟渠 。 水力半径，m； 与及有关的指数，三者关系如下： （6.7） 除此外，值也可查有关的表和图得知。（3） 容许的最小与最大流速为避免沟渠产生泥沙淤积，设计时应保证沟渠内的水流，具有一定的流速。沟渠的容许最小流速（ms），同水中所含的泥沙粒径有关，可按下列经验公式计算： （6.8）式中：与所含土粒有关的系数，见表 水力半径，m。表6.1 系 数 表水中含土类值粗砂0.650.77中砂0.580.64细砂0.410.45极细砂0.310.41为使沟渠不致冲刷成害，沟渠的最大流速，应予限制。本次设计沟渠一种为砂质粘土，容许最大设计流速为1.4（ms），另一种为浆砌片石，容许最大设计流速为3.0（ms）。（4） 常用的沟渠断面水力计算水流断面面积及其流速与流量，同断面形式及水力半径、显周等水力要素有关。沟渠断面主要是梯形和矩形，其尺寸有底宽b、水深h及平均边坡率m。水力要素关系式： （6.9） （6.10） （6.11）式中：沟渠边坡坡率，对于矩形，；对于梯形，；不对称梯形。 断面系数，矩形；对于梯形；不对称梯形，。本次设计的道路在桩号K2+300K2+637.878范围内有农田，需修灌溉渠，在设计时可将边沟设计为沟渠，沟渠材料采用浆砌片石。这样既方便了灌溉，又节约了土地。已知水力梯度0.6%，对称梯形断面，用选择法试定沟渠的尺寸。假定，查表知，取由式（6.9）， 由式 （6.10），由式（6.11）， 在按式（6.7），取；由式（6.6）， ；由式（6.4）， 由式（6.5），验算：查表知；由式（6.8），时，；因为设计结果，介于与质之间，所以流速符合要求。又因为设计流量与相差未超过10%，一般认为设计符合要求，否则应重新新假定尺寸，重新计算，直到符合要求为止。结论:因为流速与流量均符合要求，本沟渠可采用底宽为0.4m；而沟深，应为水深加安全高度，本设计中，所以。6.3 排水系统布置及设计本次设计的村道排水设备有边沟、排水沟，这些排水设备设在路基的不同部位，各自的排水功能，布置要求均有差异。1.边沟 设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，根据沿线具体条件，选用标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。边沟的纵坡（出水沟附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。特殊情况容许采用0.3%，但边沟出口间距宜缩短。在边沟出口附近及排水困难路段，边沟应进行特殊设计。边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形及流线形等，边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.01:1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片石防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽与深度约0.40.6m，水流少的地区或低段，取底限或更小，但不宜小于0.3m；降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。在路堑和高路堤段，由于边沟水流向路堤坡脚处，两者高差大，必须因地制宜，根据地形与地质等条件，将出水口延伸至坡脚外，以免边沟水冲刷填方坡脚。边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应作适当处理。本次设计的村道边沟采用的是梯形边沟，边沟内侧坡度为1:1.5，外侧坡度为1:0.5，底宽和深度均为0.4m，边沟纵坡与路线纵坡坡度保持一致。除K0+97.637K0+140左侧路段、K1+000K1+051.274右侧路段、K1+800K1+020右侧段、K1+980.132K2+053.718段、K2+912.104K3+040段外，其余路段均为土质边沟。见下图6.1即为本次道路中设计的土边沟，见图6.2则为浆砌边沟。2.排水沟排水沟主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受侵害，可以设置排水沟以调节水流，整治水道。排水沟的横断面。一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1：11：1.5。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于1020m，连续长度宜短，一般不超过500m。排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文力学计算择优选定。一般情况下，可取0.5%1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。若纵坡大于3%，应采取相应的加固措施。在本次设计的道路中桩号K1+810和K2+820两处左侧设置排水沟，根据当地的水文条件可以确定排水沟底宽与深度均为0.5m，边坡坡度为1：1.5，纵坡为0.5%，材料为M7.5浆砌片石。目 录第1章 概 述.11.1设计概要.11.2 设计依据.11.3 设计规范.11.4 设计标准.21.5 现状评价及沿线自然地理概况.21.5.1 道路地理位置.21.5.2 道路现状.21.5.3 远景交通量预测.31.5.4 自然地理概况.41.6 工程概况.51.6.1 工程概述.51.6.2 本公路的建设意义.8 1.7 计算机辅助设计.8第2章 道路平面设计.112.1 路线方案的选择.112.1.1 选线的原则.112.1.2 路线选线的过程.112.1.3 路线方案的确定.122.2 道路定线.122.2.1 定线的原则.122.2.2 定线的方法及过程.122.2.3 平面线型设计原则.142.2.4 平曲线计算.