路面设计方案比选

1、路面设计方案比选方案（一）1路面基层，底基层的材料比选论证1.确定累计标准轴次计算设置：根据交通量计算材料的比选主要是从材料的性质上考虑，而半刚性材料的特点是整体性强，承载力高，刚度大，水稳定性好，且较为经济，其缺点主要是半刚性材料抗变形能力低，易产生开裂，形成发射裂缝造成路面开裂，唧浆和松散等不根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97) 3.0.3 条与 3.0.4 条的规定计算累计标准轴次Ne良病害。1)交通参数而要解决半刚性材料的这种缺点充分利用它的优点就可以采用沥青路面的粗粒式沥青混凝土，因为它下面层公路等级：高速公路具有很强的柔性和变形能力，作为应力消散层，可以有效的减少路面结构

2、层的应力集中现象，大大缓解路面反射路面等级：高级路面裂缝的产生。而根据这段路的材料来源来看，本路段的砂砾和石料储量丰富。半刚性材料的选择，应根据沿线的设计年限：15 年材料特征及分布情况和稳定类材料的力学性能综合来选择，在这种条件下就将基层初步拟定水泥稳定砂砾。底基建设期限：2 年层初步拟定水泥稳定土类。年平均增长率： 6.00 %按设计的要求，本沥青路面设计按97 年颁布的新规范 (在实际设计时，同时参考了将要颁布实施的2004 规范 )，车道特征：四车道采用专用的计算机程序进行路面结构计算与分析。现将设计过程列在下面；并按要求，根据土质和干湿类型设计了车道系数：0.45多种路面结构，并过方

3、案比较，选择了一种较合理的路面结构组合方案。2路面面层材料的比选论证2)交通量组成交通量组成、汽车计算参数及轴载换算计算结果表首先必须考虑的本路段是修建在江西西部，是否经济是这条路考虑的一个很重要的因素。路面结构的面层材料选择上主要有沥青混凝土或水泥混凝土两种。而决定国民经济效益评价和行车硬件环境优劣的关键也是面层材料的选用。从运营环境方面：采用水泥混凝土路面接缝多，噪声大，影响行车的舒适性；而采用沥青混凝土路面序号汽车名称运营质量均比水泥混凝土路面优良。下面针对典型路段的沥青混凝土和水泥混凝土上再从建设投资，技术运用，维修养护和建设条件四个方面进行分析比较：1.从建设投资方面来看：采用水泥混

4、凝土路面在建设投资方面要略小于用沥青混凝土路面。五十铃2.从技术运用方面来看：采用水泥混凝土路面水泥混凝土施工采用滑摸摊铺机机械施工工艺，可确保施工质1EXR18量，但在赣西地区尚缺乏大型机械化实践经验，如采用小型机械，则工期和质量均无法保证，特别是路面的平整日野度；而沥青混凝土同时需工厂化拌和，机械化施工，这已有成功经验.2KB2223.从维修养护方面来看：采用水泥混凝土路面路面养护次数远小于沥青路面，但一旦出现破裂等病害，则修黄河复困难且严重影响通车；而采用沥青混凝土路面维修方便，利于养护。3JN1504.从建设条件方面看：采用水泥混凝土路面本地工程地质条件好，且当地盛产筑路材料，因地制宜

5、，建水泥东风混凝土路面可以保证质量；而采用沥青混凝土路面沥青需外购。4EQ140以上从路面各层的材料使用情况和各层的相互改善情况分析可以看出：从初始投资考虑，水泥混凝土方案比解放沥青混凝土方案略低；但从实际应用上来看，与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整，无接缝，行车舒5CA50适，耐磨等优点，能够很好的保持路面的质量；从养护条件上来看，沥青路面维修方便，适于分期修建，且振动北京小，噪音低，施工期短，能够减少施工过程以及以后养护过程中对环境的影响。我国的公路和城市道路近20 年来使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面，积累了大量的经验。沥青路面是我国高速公路的主要路面型式。随着6BJ130

6、国民经济和现代化道路交通运输的发展，沥青路面必将有更大的发展。经综合分析本工程初步设计推荐沥青混凝大客车7CA50土路面。因此本路段就决定采用沥青混凝土路面的设计方案，其中干燥状态选为第二种方案；中湿状态选为第二种方8中客车案；潮湿状态选定为第三种方案。SH1309小客车以下按路基土的干湿状态列出了3组 9种方案。SN130交通汽车总量重次/ 日（KN）Ni100360.00900 154.50700 150.60800 92.901000 92.901600 40.80900 92.90600 39.503200 34.50弯沉及沥青基层拉应力换算交轴重轮组轴数轴距面层换算交轴位通量（KN）

7、 ( 个)( 根)（m） 通（轴次 / 日）（轴次 / 日）前轴60.001169.3631.07后轴 100.00233m300300前轴50.2011287.4067.15后轴 104.30211080.881260.42前轴49.0011201.2后轴 101.6021750.04794.78前轴23.7011后轴69.2021161.2742.07前轴28.701128.05后轴64.2021145.4728.86前轴13.4011后轴27.40215.73前轴23.7011后轴69.2021181.4347.33前轴16.511后轴23.021前轴23.0011后轴11.521合计9

8、800I假设路基土为干燥状态3) 累计标准轴次计算结果3210.842571.68一方案设计以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：Ne = 14878938 轴次1进行半刚性基层层底拉应力验算时：Ne = 11917075 轴次2. 确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数位 (cm) 2015(MPa) (MPa) 1细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.0 1400.0 2000.0 1.40 0.411根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)条与1) 设计指标各系数公路等级： 高速公路面层类型：沥青混凝土面层基层类型：半刚性基层、底基层总厚度20cm沥青混凝土级配类型：中粒式沥青混凝土条

9、的规定计算设计指标公路等级系数：1.0面层类型系数：1.0基层类型系数：1.0级配类型系数：1.0 2中粒式沥青混凝土沥青混凝土6.0 1200.0 1800.0 1.00 0.294 3粗粒式沥青混凝土沥青混凝土8.0 1000.0 1400.0 0.80 0.235 4水泥稳定砂砾稳定集料 20.0 1500.0 非沥青砼0.50 0.2385水泥稳定土稳定细粒土设计层 1100.0 非沥青砼0.35 0.1302) 设计指标a. 设计弯沉值：ld = 22.06 (0.01mm)b. 抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层：Ks = 3.4057对无机结合料稳定集料类：Ks = 2.1011对

10、无机结合料稳定细粒土类：Ks = 2.70143. 确定土基回弹模量计算设置： 按规范计算1) 根据公路沥青路面设计规范中表“土基干湿状态的稠度建议值”土组类型：粘质土路基干湿状态：干燥状态土基土质稠度：Wc = 1.102) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“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：IV-7区土组类型：粘质土土基回弹模量提高系数：23.0 %土基回弹模量：E0 = 49.2 MPa4. 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数：6结构设计层位：52) 根据公路沥青路面设计规范 (JTJ014-97) 的建议值确定各结构层设计参数路面结构层设计

11、参数表层 厚度抗压模量(MPa) 劈裂 容许材料名称 材料类型强度 拉应力6土基49.25. 确定最小防冻厚度计算设置： 不进行验算6. 设计结果按设计弯沉设计, h5 = 19.8 cm 。已满足第1 层容许拉应力验算指标要求已满足第2 层容许拉应力验算指标要求已满足第3 层容许拉应力验算指标要求已满足第4 层容许拉应力验算指标要求已满足第5 层容许拉应力验算指标要求7. 验算结果1) 选定厚度为：h5 = 20.0 cm2) 验算结果计算弯沉值为：ls = 21.92 (0.01mm)设计弯沉值为：ld = 22.06 (0.01mm),满足路面整体刚度指标要求第 1层计算拉应力值为： 1

12、 = -0.203 MPa容许拉应力值为：R1 =0.411 MPa满足第 1 层路面验算指标要求第 2层计算拉应力值为： 2 = -0.054 MPa容许拉应力值为：R2 =0.294 MPa满足第 2 层路面验算指标要求第 3层计算拉应力值为： 3 = -0.020 MPa容许拉应力值为：R3 =0.235 MPa2满足第3层路面验算指标要求第 4 层计算拉应力值为：4 =0.071 MPa容许拉应力值为： R4 =0.238 MPa满足第4层路面验算指标要求第 5 层计算拉应力值为：5 =0.124 MPa容许拉应力值为： R5 =0.130 MPa满足第5层路面验算指标要求8. 路面结

13、构图层号材 料 名 称厚度 (cm)1细粒式沥青混凝土4.02中粒式沥青混凝土6.03粗粒式沥青混凝土8.04水泥稳定砂砾20.05水泥稳定土20.06土基方案二：1. 确定累计标准轴次计算设置： 根据交通量计算EXR18后轴 100.00233m300300日野900154.50前轴50.2011287.4067.152KB222后轴 104.30211080.881260.42黄河700150.60前轴49.0011201.23JN150后轴 101.6021750.04794.78东风80092.90前轴23.70114EQ140后轴69.2021161.2742.07解放100092.

14、90前轴28.701128.055CA50后轴64.2021145.4728.86北京160040.80前轴13.40116BJ130后轴27.40215.73大客车90092.90前轴23.70117CA50后轴69.2021181.4347.338中客车60039.50前轴16.511SH130后轴23.0219小客车320034.50前轴23.0011SN130后轴11.521合计98003210.842571.683) 累计标准轴次计算结果以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：Ne = 14878938轴次进行半刚性基层层底拉应力验算时：Ne = 11917075轴次2. 确定路

15、面设计弯沉值与抗拉强度结构系数根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)条与条的规定计算累计标准轴次Ne1) 交通参数公路等级：高速公路路面等级：高级路面设计年限：20年 建设期限：2年年平均增长率：6.00 % 车道特根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97) 条与1) 设计指标各系数公路等级：高速公路面层类型：沥青混凝土面层基层类型：半刚性基层、底基层总厚度20cm沥青混凝土级配类型：细粒式沥青混凝土条的规定计算设计指标公路等级系数：1.0面层类型系数：1.0基层类型系数：1.0级配类型系数：1.0征：四车道车道系数：0.452) 交通量组成交通量组成、汽车计算参数及轴载换算计算结

16、果表交通弯沉及沥青基层拉应汽车总力换算交汽车量轴重轮组轴数轴距面层换算交序号重轴位通量名称次/ 日（ ）(个)(根)（ ） 通（轴次/日（KN）KNm）Ni（轴次 / 日）1 五十铃100360.00前轴60.001169.3631.072) 设计指标a. 设计弯沉值：ld = 22.06 (0.01mm)b. 抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层：Ks = 3.4057对无机结合料稳定集料类：Ks = 2.1011对无机结合料稳定细粒土类：Ks = 2.70143. 确定土基回弹模量计算设置： 按规范计算31) 根据公路沥青路面设计规范中表“土基干湿状态的稠度建议值”土组类型：粘质土路基干湿状态

17、：干燥状态土基土质稠度：Wc = 1.102) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“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：IV-7区土组类型：粘质土土基回弹模量提高系数：23.0 %土基回弹模量：E0 = 49.2 MPa4. 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数：6结构设计层位：52) 根据公路沥青路面设计规范 (JTJ014-97) 的建议值确定各结构层设计参数路 面 结构层设计参数表层厚度 抗压模量 (MPa) 劈裂 容许 材料名称 材料类型强度 拉应力位 (cm) 20 15(MPa) (MPa) 1细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.0 1400.0

18、2000.0 1.40 0.411 2中粒式沥青混凝土沥青混凝土5.0 1200.0 1800.0 1.00 0.294 3粗粒式沥青混凝土沥青混凝土7.0 1000.0 1400.0 0.80 0.235 4二灰 碎 石稳定集料 20.0 1500.0 非沥青砼0.65 0.309 5石灰粉煤灰稳定碎石稳定集料设计层 1400.0 非沥青砼0.50 0.238 6土基49.2 5. 确定最小防冻厚度计算设置： 不进行验算6. 设计结果按设计弯沉设计, h5 = 19.4 cm 。已满足第1 层容许拉应力验算指标要求已满足第2 层容许拉应力验算指标要求已满足第3 层容许拉应力验算指标要求已满足

19、第4 层容许拉应力验算指标要求已满足第5 层容许拉应力验算指标要求7. 验算结果1) 选定厚度为：h5 = 20.0 cm2) 验算结果计算弯沉值为：ls = 21.69 (0.01mm)设计弯沉值为：ld = 22.06 (0.01mm),满足路面整体刚度指标要求第 1层计算拉应力值为： 1 = -0.202 MPa容许拉应力值为：R1 =0.411 MPa满足第 1 层路面验算指标要求第 2层计算拉应力值为： 2 = -0.074 MPa容许拉应力值为：R2 =0.294 MPa满足第 2 层路面验算指标要求第 3层计算拉应力值为： 3 = -0.032 MPa容许拉应力值为：R3 =0.

20、235 MPa满足第 3 层路面验算指标要求第 4层计算拉应力值为： 4 =0.051 MPa容许拉应力值为：R4 =0.309 MPa满足第 4 层路面验算指标要求第 5层计算拉应力值为： 5 =0.152 MPa容许拉应力值为：R5 =0.238 MPa满足第 5 层路面验算指标要求8. 路面结构图层号材料名称厚度 (cm)1细粒式沥青混凝土4.02中粒式沥青混凝土5.03粗粒式沥青混凝土7.04二灰碎 石20.05石灰粉煤灰稳定碎石20.06土基方案三：41.确定累计标准轴次计算设置： 直接输入以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：Ne = 14878938轴次进行半刚性基层层底拉

21、应力验算时：Ne = 11917075轴次2.确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数路面结构层 设计参数表层 厚度 抗压模量 (MPa) 劈裂 容许材料名称 材料类型强度 拉应力位 (cm) 20 15 (MPa) (MPa) 1细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.0 1400.0 2000.0 1.40 0.411根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)条与1) 设计指标各系数公路等级： 高速公路面层类型：沥青混凝土面层基层类型：半刚性基层、底基层总厚度20cm沥青混凝土级配类型：中粒式沥青混凝土条的规定计算设计指标公路等级系数：1.0面层类型系数：1.0基层类型系数：1.0级配类型系数：1.

22、0 2中粒式沥青混凝土沥青混凝土6.0 1200.0 1800.0 1.00 0.294 3粗粒式沥青混凝土沥青混凝土8.0 1000.0 1400.0 0.80 0.235 4水泥稳定砂砾稳定集料 18.0 1500.0 非沥青砼0.50 0.2385石灰土稳定细粒土设计层550.0 非沥青砼0.23 0.0852) 设计指标a. 设计弯沉值：ld = 22.06 (0.01mm)b. 抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层：Ks = 3.4057对无机结合料稳定集料类：Ks = 2.1011对无机结合料稳定细粒土类：Ks = 2.70143. 确定土基回弹模量计算设置： 按规范计算1) 根据公路

23、沥青路面设计规范中表“土基干湿状态的稠度建议值”土组类型：粘质土路基干湿状态：干燥状态土基土质稠度：Wc = 1.102) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“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：IV-7区土组类型：粘质土土基回弹模量提高系数：23.0 %土基回弹模量：E0 = 49.2 MPa4. 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数：6结构设计层位：52) 根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97) 的建议值确定各结构层设计参数6土基49.25. 确定最小防冻厚度计算设置： 不进行验算6. 设计结果按设计弯沉设计, h5 = 31.2 cm 。已

24、满足第1 层容许拉应力验算指标要求已满足第2 层容许拉应力验算指标要求已满足第3 层容许拉应力验算指标要求已满足第4 层容许拉应力验算指标要求已满足第5 层容许拉应力验算指标要求7. 验算结果1) 选定厚度为：h5 = 32.0 cm2) 验算结果计算弯沉值为：ls = 21.79 (0.01mm)设计弯沉值为：ld = 22.06 (0.01mm),满足路面整体刚度指标要求第 1 层计算拉应力值为： 1 = -0.208 MPa容许拉应力值为：R1 =0.411 MPa满足第1 层路面验算指标要求5第 2层计算拉应力值为：2= -0.051 MPa容许拉应力值为：R2 =0.294 MPa满

25、足第2层路面验算指标要求第 3层计算拉应力值为：3= -0.011 MPa容许拉应力值为：R3 =0.235 MPa满足第3层路面验算指标要求第 4层计算拉应力值为：4=0.110 MPa容许拉应力值为：R4 =0.238 MPa满足第4层路面验算指标要求第 5层计算拉应力值为：5=0.062 MPa容许拉应力值为：R5 =0.085 MPa满足第5层路面验算指标要求8. 路面结构图层号材料名称厚度 (cm)1) 设计指标各系数公路等级： 高速公路面层类型：沥青混凝土面层基层类型：半刚性基层、底基层总厚度20cm沥青混凝土级配类型：细粒式沥青混凝土2) 设计指标a. 设计弯沉值：ld = 22

26、.06 (0.01mm)b. 抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层：Ks = 3.4057对无机结合料稳定集料类：Ks = 2.1011对无机结合料稳定细粒土类：Ks = 2.70143. 确定土基回弹模量计算设置： 按规范计算公路等级系数：1.0面层类型系数：1.0基层类型系数：1.0级配类型系数：1.01细粒式沥青混凝土4.02中粒式沥青混凝土6.03粗粒式沥青混凝土8.04水泥稳定砂砾18.05石灰土32.06土基假设为潮湿状态方案一：1. 确定累计标准轴次计算设置： 直接输入以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：Ne = 14878938轴次进行半刚性基层层底拉应力验算时：Ne =

27、11917075轴次2. 确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)条与条的规定计算设计指标1) 根据公路沥青路面设计规范中表“土基干湿状态的稠度建议值”土组类型：粘质土路基干湿状态：潮湿状态土基土质稠度：Wc = 0.942) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“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：IV-7区土组类型：粘质土土基回弹模量提高系数：23.0 %土基回弹模量：E0 = 38.7 MPa4. 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数：7结构设计层位：42) 根据公路沥青路面设计规范 (JTJ014-97)

28、的建议值确定各结构层设计参数路面结构层设计参数表层 厚度 抗压模量 (MPa) 劈裂 容许材料名称 材料类型强度 拉应力位 (cm) 20 15 (MPa) (MPa) 1细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.0 1400.0 2000.0 1.40 0.411 2中粒式沥青混凝土沥青混凝土6.0 1200.0 1800.0 1.00 0.2946 3粗粒式沥青混凝土沥青混凝土8.0 1100.0 1400.0 0.80 0.235 4水泥稳定砂砾稳定集料设计层 1500.0 非沥青砼0.50 0.238 5水泥稳定土稳定细粒土20.0 1100.0 非沥青砼0.35 0.130 6级配 碎 石非整体

29、性 12.0 225.0 非沥青砼松散材料无 7土基38.7 5. 确定最小防冻厚度计算设置： 不进行验算6. 设计结果按设计弯沉设计, h4 = 19.8 cm 。已满足第1 层容许拉应力验算指标要求已满足第2 层容许拉应力验算指标要求已满足第3 层容许拉应力验算指标要求已满足第4 层容许拉应力验算指标要求已满足第5 层容许拉应力验算指标要求7. 验算结果1) 选定厚度为：h4 = 20.0 cm2) 验算结果计算弯沉值为：ls = 21.93 (0.01mm)设计弯沉值为：ld = 22.06 (0.01mm),满足路面整体刚度指标要求第1层计算拉应力值为： 1= -0.202 MPa容许

30、拉应力值为：R1 =0.411 MPa满足第 1 层路面验算指标要求第2层计算拉应力值为： 2= -0.055 MPa容许拉应力值为：R2 =0.294 MPa满足第 2 层路面验算指标要求第3层计算拉应力值为： 3= -0.021 MPa容许拉应力值为：R3 =0.235 MPa满足第 3 层路面验算指标要求第4层计算拉应力值为： 4=0.065 MPa容许拉应力值为：R4 =0.238 MPa满足第4 层路面验算指标要求第 5 层计算拉应力值为： 5 =0.107 MPa容许拉应力值为： R5 =0.130 MPa满足第5 层路面验算指标要求8. 路面结构图层号材料名称厚度 (cm)1细粒

31、式沥青混凝土4.02中粒式沥青混凝土6.03粗粒式沥青混凝土8.04水泥稳定砂砾20.05水泥稳定土20.06级 配碎 石12.07土基方案二：1. 确定累计标准轴次计算设置： 直接输入以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：Ne = 14878938轴次进行半刚性基层层底拉应力验算时：Ne = 11917075轴次2. 确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)条与条的规定计算设计指标1) 设计指标各系数公路等级：高速公路公路等级系数：1.0面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数：1.0基层类型：半刚性基层、底基层总厚度 20cm基层类型系数：1.0

32、沥青混凝土级配类型：细粒式沥青混凝土级配类型系数：1.02) 设计指标a. 设计弯沉值：ld = 22.06 (0.01mm)b. 抗拉强度结构系数7对沥青混凝土面层：Ks = 3.4057对无机结合料稳定集料类：Ks = 2.1011对无机结合料稳定细粒土类：Ks = 2.70143. 确定土基回弹模量计算设置：按规范计算1) 根据公路沥青路面设计规范中表“土基干湿状态的稠度建议值”土组类型：粘质土路基干湿状态：潮湿状态土基土质稠度：Wc = 0.942) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“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：IV-7区土组类型：粘质土土基回弹模

33、量提高系数：23.0 % 土基回弹模量：E0 = 38.7 MPa4. 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数：7结构设计层位：42) 根据公路沥青路面设计规范 (JTJ014-97)的建议值确定各结构层设计参数路面 结 构层设计 参 数表层厚度 抗压模量(MPa) 劈裂容 许 材料 名称 材料类型强度 拉应力位 (cm) 20 15(MPa) (MPa) 1细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.0 1400.0 2000.0 1.40 0.411 2中粒式沥青混凝土沥青混凝土6.0 1200.0 1800.0 1.00 0.294 3粗粒式沥青混凝土沥青混凝土8.0 1100.0 1400.0 0.80 0