一级公路沥青路面课设(参考模板word版)

一级公路沥青路面设计（课程设计参考）1.新建公路概况（1）新建公路地理位置可选为你熟悉的地区，调查当地地质水文条件，选定设计需要参数；（2）新建公路等级可结合选定地区公路建设需求设计为高速、一级或二级公路，并根据选定的公路等级，参照表1提供的车型技术参数，拟定初始交通量及交通组成，交通量年平均增长率为前6年7%，6年以后8%；（3）沿线自然地理条件、筑路材料状况通过调查确定。表1车型技术参数序号汽车型号总重(KN）载重（KN）前轴载（KN）后轴载（KN）后轴数轮组数轴距（cm）1解放CA10B80.2540.0019.4060.851双2解放CA1591.3550.0020.9770.381双3黄河JN162A178.50100.0062.28116.221双4太脱拉111186.70102.4038.702×74.002双120.05尼桑CK10G115.2566.6539.2576.001双6菲亚特650E105.0067.0033.0072.001双表2车型技术参数代表车型解放CA10B解放CA15黄河JN162A太脱拉111尼桑CK10G菲亚特650E比重(%)25.3120.3814.5517.9811.1910.592.设计依据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006、2017）《二级自然区划各土组土基回弹模量参考值》3.设计内容（1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量；（2）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型）；（3）拟定2种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数；（4）根据《公路沥青路面设计规范》验算拟定的路面结构。4设计要求（1）结合设计规范要求、国内的路面结构、国外的路面结构、选定地区常用的路面结构组型式，进行路面结构组合设计，要求拟定至少2种方案，论证方案的可行性，并对两种方案进行经济技术分析（仅考虑初期修建费用），确定最终方案。（2）设计成果包括设计说明书和路面结构图。环境参数陕西西安某一级公路双向四车道，设计车速100km/h，设计年限15年，经调查该路段路基为黏质土，地下水位离地面高度为6.2m，路基填土高度为7m，处于干燥状态。查规范表3.0.4-1得四车道系数是0.4-0.5，取0.5，方向系数取0.6。所在地区为暖温带大陆性气候，自然区划属Ⅱ-5区，沥青路面气候分区属1-3区，年降雨量641mm，年平均气温14.3℃，月平均气温最低0.1℃，月平均最高气温27.5℃。交通参数根据交通运输厅网站的数据资料显示，该路段所在地区断面大型客车与货车交通量与货车交通量为3000辆/日。轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载车辆分类：3类车：解放CA10B、解放CA15、黄河JN162A、尼桑CK10G、菲亚特650E4类车：太脱拉111各类车辆当量设计轴载换算系数采用水平三确定，根据公式Ⅰ可以确定m类车辆的当量设计轴载作用换算系数EALFm=EALFml×PERml×EALFmh×PERmh（Ⅰ）控制指标为沥青混合料层层底拉应变或沥青混合料层永久变形量：EALF3=0.955EALF4=2.1控制指标为路基顶面竖向压应变：EALF3=1.18EALF4=4.06控制指标为无机结合料稳定层层底拉应力：EALF3=48.23EALF4=55.223、4类车辆非满载车与满载车比例和当量设计轴载换算系数由表3、4确定表33、4类车辆非满载车与满载车比例车型非满载车比例满载车比例3类车0.85~0.950.05~0.154类车0.60~0.700.30~0.40表43、4类车辆当量设计轴载换算系数车型沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量无机结合料稳定层层底拉应力路基顶面竖向压应变非满载车满载车非满载车满载车非满载车满载车3类0.44.11.3314.20.45.64类0.74.20.3137.60.98.8通过公式（Ⅱ）、（Ⅲ）计算初始年设计车道日平均当量轴次N1和设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NeN1=AADTT×DDF×LDF×m=211（VCDNe=[1+γt-计算可得：对应于沥青混合料层层底拉应变或沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为1×107次对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为1.4×107次对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为3×109次所以沥青路面的交通荷载等级为特重。土基回弹模量的确定根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）中“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：黏质土路基干湿状态：干燥状态土基土质稠度：Wc=1.20根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”公路自然区划：Ⅱ-5区土基回弹模量E0=41.5MPa路面结构方案拟定及材料选择由上述计算得出设计年限内累计轴载作用次数约为3×109次抗压模量取15℃时的模量。根据规范拟用两个路面结构方案并进行比选。方案一:路面结构采用沥青混凝土15cm（其中上面层SMA-13沥青马蹄脂碎石混合料3.5cm、中面层AC-20中粒式密级配沥青混合料5cm、底面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料5.5cm）基层采用沥青稳定碎石20cm，底基层采用5%的水泥稳定碎石30cm。方案二：路面结构采用沥青混凝土20cm（其中上面层SMA-20沥青马蹄脂碎石混合料5cm、中面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料5cm、底面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料10cm），基层采用二灰碎石35cm，底基层采用10%石灰土15cm。初拟路面结构方案一结构层编号层位材料类型厚度（cm）1上面层SMA-13细粒式沥青马蹄脂碎石混合料3.52中面层AC-20中粒式密级配沥青混合料53下面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料5.54基层沥青稳定碎石205底基层5%的水泥稳定碎石306土基初拟路面结构方案二结构层编号层位材料类型厚度（cm）1上面层SMA-13细粒式沥青马蹄脂碎石混合料52中面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料53下面层AC-25粗粒式密级配沥青混合料103基层二灰碎石354底基层10%石灰土155土基路面材料抗压回弹模量的确定层次材料名称20℃抗压回弹模量（MPa）15℃抗压回弹模量（MPa）15℃劈裂强度（MPa）1SMA-13沥青马蹄脂碎石混合料140018001.72AC-20中粒式密级配沥青混合料1200180013AC-25粗粒式密级配沥青混合料100012000.84沥青稳定碎石120014000.855%的水泥稳定碎石150036000.56二灰碎石150036000.6710%石灰土60015000.2路面结构验算沥青混合料层永久变形量验算方案一：根据“基准路面结构温度调整系数和等效温度”表，得到基准等效温度Tε为20.9℃，由式Tpef=Tε+0.016ha计算得到沥青混合料层永久变等效温度为23.3℃，可靠度系数为1.28按照《沥青路面设计规范》，将路面结构中各个沥青进行分层，共分为六层，各分层厚度如表6.1.1所示。利用弹性层状理论体系，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（P1）根据式：d1=-1.35×10-4ha2+8.18×10-2ha-14.5d2=8.78×10-7ha2-1.5×10-3ha+0.9得到：d1=-5.27d2=0.69将d1、d2代入公式kRi=（d1+d2zi）0.9731zi计算得到各层永久变形量综合修正系数，进而通过式：Ra=i=1Rai=2.31×10-8计算各分层永久变形量（Rai）计算结果如下表4.1.分层编号分层厚度（mm）竖向压力（MPa）修正系数（kR永久变形（mm）1150.723.370.72200.704.941.43250.676.063.44250.646.064.9527.50.626.473.2627.50.586.472.8总计16.4各层永久变形量累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=16.4mm，根据沥青混合料层容许永久变形量表查得沥青混合料层容许永久变形为20.0mm，拟定的路面结构方案一方案二：根据“基准路面结构温度调整系数和等效温度”表，得到基准等效温度Tε为20.9℃，由式Tpef=Tε+0.016ha计算得到沥青混合料层永久变等效温度为23.3℃，可靠度系数为1.28按照《沥青路面设计规范》，将路面结构中各个沥青进行分层，共分为六层，各分层厚度如表6.1.2所示。利用弹性层状理论体系，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（P1）根据式：d1=-1.35×10-4ha2+8.18×10-2ha-14.5d2=8.78×10-7ha2-1.5×10-3ha+0.9得到：d1=-12.46d2=0.87将d1、d2代入公式kRi=（d1+d2zi）0.9731zi计算得到各层永久变形量综合修正系数，进而通过式：Ra=i=1Rai=2.31×10-8计算各分层永久变形量（Rai分层编号分层厚度（mm）竖向压力（MPa）修正系数（kR永久变形（mm）1150.723.370.72350.707.271.93250.676.813.44250.646.814.95500.627.484.16500.587.483.2总计18.2各层永久变形量累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=18.2mm，根据沥青混合料层容许永久变形量表查得沥青混合料层容许永久变形为20.0mm，拟定的路面结构方案二满足（2）.沥青混合料层疲劳开裂验算对方案一进行沥青混合料层疲劳开裂验算，根据弹性层状体系理论，计算得到沥青混合料层层底拉应变为，非季节性冻土区调整系数ka取1.0。根据工程所在地区，查表得基准路面结构温度调整系数为1.28，沥青饱和度VFA取65%。根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按式：kT计算得到温度调整系数kT按式：k计算得到疲劳加载模式系数kb按式：Nf1=6.32计算得到沥青混合料层疲劳寿命为15234478，大于沥青混合料层层底拉应变的当量设计轴载作用次数1×107次，所以拟定的路面结构方案一满足要求。（3）无机结合料层疲劳开裂验算对方案二进行无机结合料层疲劳开裂验算，根据弹性层状体系理论，计算得到无机结合料层层底拉应力为0.13MPa。非季节性冻土区调整系数ka取1。按式：k以及现场综合修正系数kc材料类型无机结合料稳定材料无机结合料稳定土c14.035.0c-0.0076-0.0156c-1.47-0.83根据工程所在地区，查表得到基准路面结构温度调整系数为1.28，根据初拟路面结构和路面结构层材料参数按式：kT计算得到温度调整系数kT按式：N以及无机结合料稳定层疲劳破坏模型参数表，如表6.3.2材料类型ab无机结合料稳定材料13.2412.52无机结合料稳定土12.1812.79计算得到无机结合料层底疲劳寿命为3993632588，大于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载作用次数1×109次，所以拟定的路面结构方案二满足要求。（4）路基顶面竖向压应变验算根据弹性层状体系理论，计算得到路基顶面竖向压应变为139.77με。根据工程所在地区，查表得到基准路面结构温度调整系数为1.28，根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按式：k计算得到温度调整系数kT按式： [εz]=1.25×10计算得到路基顶面竖向压应变εz为277με，大于路基顶面竖向压应变139.77με，所以满足路基顶面竖向压应变的要求。（5）路面结构验收弯沉值验算根据规范，用落锤式弯沉仪进行验收，落锤式弯沉仪的荷载为50kN，荷载盘半径为150mm。路基标准状态下回弹模量取75MPa，湿度调整系数ks取1.1，干湿冻融循环作用折减系数kη取0.85，则经调整后的路基回弹模量为70MPa。按式：l计算得到路基顶面验收弯沉值为97.3（0.01mm）采用拟定的路面结构以及各层结构模量值进行验算，路基顶面回弹模量为MPa，根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值la为49.7（0.01mm）按式：l计算得到路段内实测的路基顶面弯沉代表值为18.9（0.01mm），小于路基顶面验收弯沉值97.3（0.01mm）与路表验收弯沉值49.7（0.01mm），因此路基顶面和路表验收弯沉值符合要求。（6）