某公路沥青路面课程设计报告说明书

1、-建筑大学课 程 设 计 说 明 书题 目：*公路沥青路面构造设计课 程：路基路面工程课程设计院 部：交通工程学院专 业：交通工程班 级：学生：学 号：设计期限：一周指导教师：耿立涛 周艳目录一、设计任务明细2二、设计方案论证2三、构造层材料设计参数2四、设计步骤及计算结果2五、设计任务明细2六、参考文献2一、 设计任务明细按照设计任务书给定的资料进展沥青路面构造设计。包括以下容：1、进展轴载换算和累积轴载计算要求，手算，并以HPDS 2006复核；2、确定公路等级；3、设计半刚性基层、柔性基层与半刚性基层复合、柔性基层3种路面构造；4、对每种路面构造，进展路面构造计算，确定路面构造层厚度；5

2、、路面构造层厚度需满足最小防冻厚度要求。二、 设计方案论证根据设计原始资料：1.自然地理条件。2.交通资料。3.筑路材料。进展沥青路面构造设计。设计半刚性基层路面构造、柔性基层与半刚性基层复合路面构造、柔性路面构造3种路面构造。先进展手算轴载换算和累积轴载计算，然后以HPDS2006复核。屡次试验直至得到符合要求的结果。三、 构造层材料设计参数面层材料采用沥青混合料，基层材料可采用沥青碎石、水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、级配碎石、级配砂砾等材料。试验测定沥青材料、半刚性材料的抗压回弹模量结果分别如表2、表3所示：四、 表2 沥青材料抗压回弹模量测试结果材料名称20抗压回弹模量MPa15抗压回弹模

3、量MPaEp方差Ep方差细粒式沥青混凝土18002402760400中粒式沥青混凝土13861352268168粗粒式沥青混凝土102486145086沥青碎石11001061694135五、 表3 半刚性材料抗压回弹模量测试结果材料名称抗压回弹模量MPaEp方差水泥稳定碎石3300642水泥石灰砂砾土1686315水泥稳定砂砾2842346级配碎石400级配砂砾250按规方法测定各种路面材料的劈裂强度结果如表4所示：表4 路面材料劈裂强度材料名称劈裂强度MPa细粒式沥青混凝土1.2中粒式沥青混凝土1.0粗粒式沥青混凝土0.8沥青碎石0.6水泥稳定碎石0.6水泥石灰砂砾土0.4水泥稳定砂砾0.

4、5四、设计步骤及计算结果1、轴载换算和累积轴载计算 手算当以设计弯沉值和沥青层层低拉应力为指标时将表中各种不同轴载换算成BZZ-100标准轴载的当量轴次1解放CA340N=1.0*6.4*1124*22.1/1004.35+1.0*1.0*1124*(56.6/100)4.35=104.6次2太脱拉111S C1=1+1.2*(m-1)=1+1.2*(2-1)=2.2N=1.0*6.4*560*38.5/1004.35+2.2*1.0*560*(78.2/100)4.35=479.1次3. 宇通ZK6890HG N=1.0*6.4*936*43/1004.35+1.0*1.0*936*(62/

5、100)4.35=269.4次4. BK6150A N=1.0*6.4*292*48.5/1004.35+2*1.0*1.0*292*(71.2/100)4.35=213.5(次)5. 东风YCY-900 N=1.0*6.4*360*25/1004.35+2*1.0*1.0*360*(78.2/100)4.35=252.6次6. 平板车 N=1.0*6.4*836*23.7/1004.35+1.0*1.0*836*(69.2/100)4.35=178.7次总的轴载当量：N=104.6+479.1+269.4+213.5+252.6+178.7=1498次5年后轴载当量：N=1497.6*1+7

6、.5%5=2150次10年后轴载当量：N=2150.0*1+6%5=2877次15年后轴载当量：N=2877*1+5%5=3672次设计年限一个车道的累积当量轴次Ne=(1+)t-1*365/*N1*=(1+7.5%)5-1*365/7.5%*1497.9*0.4+(1+6%)5-1*365/6%*2150*0.4+(1+5%)5-1*365/5%*2877 *0.4=1270257+1769483+2320997=5360737次当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各级轴载换算成标准轴载P的当量轴次N1解放CA340 N=1.0*18.5*1124*(22.1/100)8+1.0*1.0*

7、1124*(56.6/100)8=12.0次2太脱拉111S C1=1+2*(m-1)=1+2*(2-1)=3 N=1.0*18.5*560*(38.5/100)8+3*1.0*560*(78.2/100)8=249.9次3. 宇通ZK6890HGN=1.0*18.5*936*43/1008+1.0*1.0*936*(62/100)8= 40.7次4. BK6150AC1=1+2*(2-1)=3N=1.0*18.5*292*(48.5/100)8+3.0*1.0*292*(71.2/100)8= 74.4次5. 东风YCY-900C1=1+2*(2-1)=3 N=1.0*18.5*360*(2

8、5/100)8+3.0*1.0*360*(78.2/100)8=151.1 次6. 平板车N=1.0*18.5*836*(23.7/100)8+1.0*1.0*836*(69.2/100)8= 44.1次路面营运第一年双向日平均当量轴次:12.0+249.9+40.7+74.4+151.1+44.1=572次5年后轴载当量：N=572*1+7.5%5=821.2次10年后轴载当量：N=821.2*1+6%5=1099.0次15年后轴载当量：N=1099*1+5%5=1402.6次设计年限一个车道的累积当量轴次为： =+=706920.3+904494+1131052.5=2742467次2.H

9、PDS复核计算 一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA340 22.1 56.6 1 双轮组 1124 2 太脱拉111S 38.5 78.2 2 双轮组 <3 560 3 宇通ZK6890HG 43 62 1 双轮组 936 4 BK6150A 48.5 71.2 2 双轮组 >3 292 5 东风YCY-900 25 78.2 2 双轮组 >3 360 6 平板车 23.7 69.2 1 双轮组 836 设计年限 15 车道系数 0.4 序号 分段时间(年) 交通

10、量年增长率 1 5 7.5 2 5 6 3 5 5 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1643 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1498 设计年限一个车道上的累计当量轴次 : 5283370 属中等交通等级当以半刚性材料构造层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 493 设计年限一个车道上的累计当量轴次 : 1738786 属轻交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级 高速公路五、三种路面构造设计 1、半刚性基层。 公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面构造类型系数 1 路面设

11、计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式沥青混凝土 1 0.37 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.29 4 水泥稳定碎石 0.6 0.35 5 水泥石灰砂砾土 0.4 0.18 二、新建路面构造厚度计算 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm

12、) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.37 3 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.29 4 水泥稳定碎石 ? 3300 25.34 3300 25.34 0.35 5 水泥石灰砂砾土 200 1686 17.75 1686 17.75 0.18 6 新建路基 35 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 27.1 (0.01mm) H( 4 )= 150 mm LS= 24.8

13、 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= 0.194 MPa H( 4 )= 200 mm ( 5 )= 0.162 MPa H( 4 )= 172

14、 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 172 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 验算结果说明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面构造设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 30 mm - 中粒式沥青混凝土 50 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 水泥石灰砂砾土 200 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 构造层材料名称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差

15、 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 1 2 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 1 3 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 1 4 水泥稳定碎石 180 3300 25.34 3300 25.34 1 5 水泥石灰砂砾土 200 1686 17.75 1686 17.75 1 6 新建路基 35 1 计算新建路面各构造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= 22.7 (0.01mm) 第 2

16、 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.5 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 27.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 31.5 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 90.7 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 266.2 (0.01mm) 计算新建路面各构造层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.262 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.075 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.08 (MPa) 第 4 层底

17、面最大拉应力 ( 4 )= 0.143 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= 0.174 (MPa)2、柔性基层与半刚性基层复合路面设计交通等级为重交通等级公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面构造类型系数 1 路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式沥青混凝土 1 0.37 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.29 4 配沥青碎石 0.6 0.22 5 水泥稳定碎石 0.6 0.35 二、新建路面构造厚度计算 新建路面的层数 :

18、5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 80 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.37 3 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.29 4 配沥青碎石 ? 1100 10.3 169

19、4 11.62 0.22 5 水泥稳定碎石 250 3300 25.34 3300 25.34 0.35 6 新建路基 35 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 27.1 (0.01mm) H( 4 )= 80 mm LS= 24.6 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 80 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 3 层底面拉应力计

20、算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 80 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 验算结果说明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 10 mm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 . 通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度缺乏局部增补到路面 最下层, 最后得到路面构造设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 30 mm - 中粒式沥青混凝土 50 mm - 粗

21、粒式沥青混凝土 80 mm - 配沥青碎石 80 mm - 水泥稳定碎石 260 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 1 2 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 1 3 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 1 4 配沥青碎石 80 1100 10.3 1694 11.62 1 5 水泥稳定碎石

22、 260 3300 25.34 3300 25.34 1 6 新建路基 35 1 计算新建路面各构造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= 23.9 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 26.3 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 30.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 36.8 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 45.2 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 266.2 (0.01mm) 计算新建路面各构造层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系

23、数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.271 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.066 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.052 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )=-0.045 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= 0.287 (MPa)3、柔性基层 公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面构造类型系数 1.6 路面设计弯沉值 : 43.4 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式沥青混凝土 1 0.37 3

24、 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.29 4 配沥青碎石 0.6 0.22 5 级配碎石二、新建路面构造厚度计算 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 43.4 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 80 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式沥青混凝土 60 1386 11.6 2268 13 0.37 3

25、 粗粒式沥青混凝土 90 1024 9.2 1450 9.27 0.29 4 配沥青碎石 ? 1100 10.3 1694 11.6 0.22 5 级配碎石 200 400 0 400 0 6 新建路基 35 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 43.4 (0.01mm) H( 4 )= 80 mm LS= 42.8 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 80 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 80 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 140 mm ( 4 )= 0.226 MPa H( 4 )= 160 mm ( 4 )= 0.212 MPa H( 4 )= 148 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 148 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 验算结果说明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面构造设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土