沥青混凝土路面设计

1、沥青混凝土路面设计第五章路面设计5.1路面设计原则与依据本次设计的道路是村道，村道路面应根据交通量与其组成情况、使用功 能、当地材料与自然条件，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路面设计与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

2、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 C。无霜期215天，年平均降水量 782mm。(1) 地质资料一般路基处于

3、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 ,根据设计要求与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 BZZ 100的各项参数见下表 5.1 。表5.1标准轴载BZZ 100各项参数标准轴载名称BZZ100标准轴载名称BZZ100标准轴载100轮胎接地压力p0.70p (kN )(MPa )两轮中心1

4、.5d单轮当量圆直径d21.30距(cm )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：1 t 1365NeN11010.071365n 1.00.075.2 105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 cm,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 cm。(1)各层所选路面材料参数表5.2材料参数(MPa )(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:该路段为川区，粘质土，干湿状态为干燥，根据有关的“土基干湿状

5、态的稠度建议值”以与“二级自然区各土基回弹模量参考值”取稠度 1.1取1.1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Ac取1.2 （四级公路），面层类型系数 A取1.1 （热拌沥青碎石），基层类型系数 Ab取1.6 o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：r 容许拉应力（MPa ）;RSP / K ssp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：Ks 0.09 AaNe0.22/代式中：A

6、a 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：0 22KS 0.09 ANe. IA 1.177r sp/Ks 1.189对于无机结合料稳定集料，水泥稳定砂砾:0 11KS 0.45 Ne . /代 1.49r sp / K s 0.3364. 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=3E=800第一层第二层h2=16E=1400 等效转换第二层H= ？E=1400第三层h3=15E=180第三层第四层E=41Hh2n 1hi24 E1 E2 =16+6.23=

7、22.38i 2d 221.3/2 10.56H.2.101h0.282通过大量的多层弹性体系的分析得到中层厚度推算公式:Eo E20.029E2.E11.75查三层体系表面弯沉系数诺莫图，得1.3K20.92.4则计算路面弯沉LS 1000纽E1cF 102.1 0.01mm Ld 103.7 0.01mm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，做到与时疏散，就近分流。2. 各种

8、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

9、. 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，以与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。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

10、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、地貌与植被等因素有关。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：Q 16.67 qF（6.1）式中:Q设计流量，m3/s ；Q设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm /min ;径流系数；F 汇水面积，km2 ;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：(Ls 370

11、m )( 6.2)式中：ti坡面汇流历时，min ;mi 地表粗度系数，按地表情况查表本次设计取0.20Ls,is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：t2沟管内江流历时，min ;n和i分段数和分段序号；li第i段的长度，mM第i段的平均流速， m /s。沟管内的平均流速按下式近似估算：0.6V 20ig式中：ig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，以与沟底纵坡较缓，流量与流速按等速流的关系式(6.4)(6.5)式中： v水流的断面流

12、速，m /s;Q 通过一定断面的流量，m3 / s水流断面面积，m2 ;R水力影响半径，m ;i水力坡降，在等速的条件下，可以认为与沟底纵坡相同；C 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，以与其粗糙 程度，要求在实验的基础上，确立计算公式。（6.6）式中：n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 n 0.0275。R水力半径，m ;y与R与n有关的指数，三者关系如下：y 2.5 n 0.13 0.75 R n 0.10（6.7）除此外，C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

13、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 Vmin （ m / S），同水中所含的泥沙粒径有关，可按下列经验公式计算:VminR12(6.8 )式中：与所含土粒有关的系数，见表R水力半径，m。表6.1 系数表水中含土类值粗砂0.65 0.77中砂0.58 0.64细砂0.41 0.45极细砂0.31 0.41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 ( m /s)，另一种为浆砌片石，容许最大设 计流速为3.0 (m /s)。(4)常用的沟渠断面水力计算水流断面面积与其流速与流量，同断面形式与水力半径、显周等

14、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与平均边 坡率m。水力要素关系式：2bh mh(6.9)b Kh(6.10 )(6.11 )式中：m沟渠边坡坡率，对于矩形，m 0 ;对于梯形，m g m?;不对称梯形。K 断面系数，矩形 K 2 ;对于梯形K 2J m2 ;不对称梯形，K 2 1 ml1 m22。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i 0.6%，对称梯形断面 m 1.5， Qs 1.30 m3 /s，用选择法试定沟渠的

15、尺寸。假定b 0.4，查表知bh 0.61，取h 0.66由式（6.9） ，bh mh20.4 0.66 1.5 0.6620.92m2由式（6.10） ， b Kh 2.78m由式（6.11 ）， R0.33在按式（6.7），取 y 0.25;由式（6.6）， C 29.16 ;由式（6.4） ， v 1.30m/s由式（6.5） ， Q 1.2m3/s验算：查表知 Vmax 1.4m/s ;由式（6.8），0.4 时，Vi 0.23m/s ;因为设计结果V 1.30m/s，介于vmax与Vmin质之间，所以流速符合要求。又因为设计流量Q 1.2m3/s与Qs 1.30 m3/s相差未超过1

16、0%，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H ,应为水深h加安全高度 h 0.10 0.20m，本设计中h 0.14，所以H h h 0.8m。6.3 排水系统布置与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，

17、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 沟出口附近与排水困难路段，边沟应进行特殊设计。边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形与流线形等，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

18、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+97.637 K0+140 左侧路段、K1+000 K1+051.274 右侧路段

19、、K1+800 K1+020 右侧段、K1+980.132 K2+053.718 段、K2+912.104 K3+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则为浆砌边沟图6J梯形土质边沟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、截水沟与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

20、: 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现状评价与沿线自然地理概况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81 . 7 计算机辅助设计82.1 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1 12.1.3 路线方案的确定1