公路沥青路面课程设计

1、 课 程 设 计公 路 沥 青 路 面 设 计摘要：沥青公路在交通运输中性能优良，运用广泛，为国家的经济腾飞起到了巨大的作用。其建设成本高昂，技术难度要求高，在保证路基稳定性好、持久耐用的同时还要求表面平整、抗滑性能良好。公路沥青路面的设计修建原则颇多，规范严格。计算精度高，需综合考虑。本次课程设计（沥青路面设计）综合考虑了该地自然条件，参照设计规范，通过严谨计算，符合本地沥青路面建设的标准。关键词：沥青路面设计、设计规范、标准1 基本资料四川达州地区准备新建市郊一级公路，公路设计基准年为2015年，使用年限15年， 拟选沥青路面结构路面进行路面结构设计。公路技术等级为一级公路，为双向六车道。

2、预测交通量年增长率前八年为 9%，八年后为3%。1.1 气侯水文资料该公路位于夏热冬冷地区，年均温16摄氏度，属亚热带季风气候，温和湿润、四季分明。雨水多集中在6月，约占全年降水量的50%以上，年均降水量12001500毫米。1.2 土质与筑路资料该路段山区盆地，土基为砂性土，路基干湿状态为中湿。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，砂砾的储量也较丰富，沿线有多个水泥厂、石灰厂，产量大质量好。另外，附件发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设。1.3 交通资料根据工程可行性研究报告得知初期交通组成与交通量如表1-1所示，不同车型的交通量参数见规范。表1-1交通组成及交通量表车型汽车交通量（辆

3、/ 日）解放CA10B160解放CA30A210东风EQ140190黄河JN150120黄河JN162180黄河JN360170长征XD160150交通SH14180交通量平均年增长率前八年为 9% ， 八年后为 3%2 沥青路面设计2.1轴载分析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2-1确定。表2-1 标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）15d2.1.1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力

4、验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数。式中： 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）；C1 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38；C2 轴数系数。 被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算： 式中：m轴数。表2-2 轴载换算结果车型（）（次/日）C1C2ni(Pi/P)4.35解放CA10B前轴19.4016.4160后轴60.851116

5、018.44解放CA30A前轴29.5016.42106.64后轴2×36.752.21210121.06东风EQ140前轴23.7016.4190后轴69.201119038.30黄河JN150前轴49.0016.412034.49后轴101.6011120128.58黄河JN162前轴59.5016.4180120.39后轴115.0011180330.60黄河JN360前轴50.0016.417053.35后轴2×110.002.2117011545.43长征XD160前轴42.6016.415023.45后轴2×85.202.211503352.79交通S

6、H141前轴25.5516.4801.35后轴55.1011805.99累计交通量N15780.86则其设计年限内一个车道上的累计量轴次： 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数；t 设计年限，由材料知，t=15年； 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次； 设计年限内的交通量平均增长率，由设计资料可知，前8年=0.09，然后的7年=0.03； 车道系数，此设计高速选定为双向六车道，=0.3。则前8年的累计当量轴次： 后7年的累计当量轴次：则其设计年限内一个车道上的累计量轴次:由上面的计算结果，故根据交通等级标准可以判定该交通量属于特重交通。2.1.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，轴载

7、当量换算（1）验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于50KN的各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。式中： 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）； 轴数系数； 轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：式中：m轴数。（2）将交通量换算成标准轴载换算与累计轴载表2-3 轴载换算结果车型（）（次/日）解放CA10B前轴19.40118.51

8、60后轴60.85111603.01解放CA30A前轴29.50118.5210后轴2×36.753121035.77东风EQ140前轴23.70118.5190后轴69.20111909.99黄河JN150前轴49.00118.5120后轴101.6011120136.25黄河JN162前轴59.50118.518052.31后轴115.0011180550.62黄河JN360前轴50.00118.517012.29后轴2×110.0031170186578.00长征XD160前轴42.60118.5150后轴2×85.203115021324.46交通SH14

9、1前轴25.55118.580后轴55.1011800.68累计交通量N208703.40则前8年的累计当量轴次：后7年的累计当量轴次： 其设计年限内一个车道上的累计量轴次:由上面的计算结果，故根据交通等级标准可以判定该交通量属于特重交通。2.2 结构组合与土基回弹模量根据公路沥青路面设计规范，该道路为一级公路，沥青路面设计年限为15年，并考虑公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰水泥等材料供应，路面结构层采用沥青混凝土（180），基层采用水泥稳定碎石（厚度待定），底层采用级配碎石（250），采用三层式沥青混凝土面层，表层采用细粒式密级配沥青混凝土（40），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（60）

10、，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（80）。2.3各层材料的抗压模量和劈裂强度土基干湿类型确定为中湿，由土质，干湿类型，道路最大冻深，基层垫层类型查表确定路面最小防冻厚度为50cm。土基回弹模量的确定可根据查表法查得。各结构层材料的抗压模量及劈裂强度参照规范给出的推荐值确定，见表2-4。表2-4 结构组合参数层次材料名厚度(cm)抗压回弹模量强度劈裂（Mpa）15°C模量20°C模量1细粒式沥青混凝土4200014001.22中粒式沥青混凝土6180012001.03粗粒式沥青混凝土8120010000.84 水泥稳定碎石待定150015000.65级配碎石25250250

11、6土基30302.4 设计指标的确定2.4.1设计弯沉值公路为一级公路，则公路等级系数取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数取1.0。式中： 设计弯沉值 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 公路等级系数，一级公路为1.0 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 基层类型系数，半刚性基层为1.0所以：2.4.2各层材料容许层底拉应力各层材料容许层底拉应力，按下列公式计算：式中 ： 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）； 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限次加载的疲劳弯拉应力（Mpa）； 抗拉强度结构系数。 对沥青混凝

12、土面层的抗拉强度结构系数： 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：表2-5 结构层容许弯拉应力材料名称（Mpa）（Mpa）细粒沥青混凝土1.24.120.29中粒沥青混凝土1.04.120.24粗粒沥青混凝土0.84.120.19水泥稳定碎石0.63.230.19级配碎石2.5 路面结构层厚度的计算应用程序计算新建路面结构厚度 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 18.54 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 20 (cm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 18.54 (0.01mm

13、) H( 4 )= 45 cm LS= 19 (0.01mm) H( 4 )= 50 cm LS= 17.4 (0.01mm) H( 4 )= 46.4 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 46.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 46.4 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 4 )= 46.4 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 46.4 cm(同时考虑弯沉和拉应力2.6

14、路面结构层厚度的确定根据计算内容，最终确定该道路结构设计为六层，各个结构层的厚度确定见表2-6。表2-6 路面结构层采用厚度层位结构层材料名称厚度(cm)1细粒式沥青混凝土42中粒式沥青混凝土63粗粒式沥青混凝土84水泥稳定碎石475级配碎石256土基总 结本课程设计的制定通过对达州地区市郊交通量的调查与预测，综合考虑了该地地质水文及筑路材料条件，可信度高、实施性强、运用广泛。文中对车辆标准轴载进行了计算，根据设计标准，确定了交通等级。并且计算了设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值，确定了路基土基回弹模量值，拟定可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的抗压回弹模量，完成了路面厚

15、度的计算。根据相关技术规范和标准，同时借取该地区已有工程的经验及数据，初步拟定了合理的方案。随着科学技术的发展，生产力的进步，对公路运输能力及质量要求也有了相应的提高，本文在某些方便还不够全面，还有不切实际的因素存在，在生产建设中还有待改进提高。 致 谢 这次课程设计能够得以顺利完成，是所有指导过我的老师、帮助过我的同学一直默默支持的结果。在这里我要对他们表示深深的谢意！ 首先要特别感谢我的指导老师刘建老师、郭寒英老师。两位老师在我的课程设计过程中，给我提供了极大的帮助和指导。刘老师不耐其烦的为我指导了本次课程设计，郭老师在路基路面工程的授课中为我作出了理论指导。除此之外，他们还是我的专业任课老师，两位老师严谨的治学观念、务实的行为作风、认真的工作态度、独特的人格魅力使我学到了很多。这将是我人生道路上一笔巨大的财富。我将以两位老师为榜样目标，勤奋上