课程设计--沥青路面结构设计.doc

新建沥青路面结构设计1. 基本资料（1） 设计任务书要求甲乙两地新建一条四车道一级公路，路基宽16米，设计年限15年，采用沥青路面结构，路面最小防冻厚度65cm，需进行路面结构设计。（2） 地质资料与筑路资料地处7区，粉质土，稠度1.0。（3） 交通资料交通量平均增长率8%，预测竣工后第一年交通组成如表1所示。预测交通组成表(表1)车型交通量（辆/日）车型交通量（辆/日）三菱T653B200沈飞SF662100黄河JN163100湘江HQP40100江淮HF150100解放SP92001002.初拟路面结构组合初拟采用半刚性基层沥青路面，根据交通状况，结构层最小施工厚度，结合书中表146、表147等综合考虑，初拟各结构层厚度如下：细粒式沥青混凝土 4cm中粒式沥青混凝土 5cm粗粒式沥青混凝土 8cm水泥稳定碎石土 25cm石灰土 ？ 以石灰土为设计层。2. 标准轴载累计交通量路面设计以双轮组单载轴100kN为标准轴载(1) 用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的累计当量轴载 轴载换算式中：N标准轴载的当量轴次（次日）；ni被换算车辆的各级轴载作用次数（次日）；P标准轴载（kN）；Pi被换算车辆的各级轴载（kN）；C1轴数系数，当轴间距大于3m时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m时， 按双轴或多轴计算,轴数系数C11+1.2(m1)，m为轴数。C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38；K被换算车辆的类型数。计算结果见表2轴载换算结果表 (弯沉）表2车型PiC1C2niN三菱T653B前轴29.3 6.412006.1388 后轴48.0 112008.2116 黄河JN163前轴58.6 6.4110062.5943 后轴114.0 11100176.8219 江淮HF150前轴45.1 6.4110020.0377 后轴101.5 11100106.6909 沈飞SF662前轴38.0 6.411009.5113 后轴72.8 1110025.1346 湘江HQP40后轴73.2 13.410087.5190 解放SP9200前轴31.3 6.411004.0907 后轴78.0 12.210074.6508 注：轴载小于25kN的轴载作用不计581.4015 累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的横向分布系数为0.40.5。取=0.45。（2）用于半刚性路层弯拉应力验算的累计当量轴载 轴载换算式中：C1轴数系数，当轴间距小于3m的双轴或多轴，轴数系数C2轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1，四轮组为0.09。计算结果见表3轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）表3车型PiC1C2niN黄河JN163前轴58.6 18.5110025.7248 后轴114.0 11100285.2586 江淮HF150后轴101.5 11100112.6493 沈飞SF662后轴72.8 111007.8895 湘江HQP40后轴73.2 1310024.7292 解放SP9200后轴78.0 1510068.5057 注：轴载小于50kN的作用不计524.7572 累计当量轴次设计年限取15年，车道横向分布系数=0.45。4. 计算设计弯沉值和结构强度系数K（1）设计弯沉值公路等级系数取1.0（一级公路），面层类型系数取1.0（沥青混凝土面层），基层类型系数取1.0（半刚性基层、底基层总厚度大于20cm）设计弯沉值为： （2）结构强度系数K沥青混凝土面层：无机结合料稳定集料层：无机结合料稳定细粒土层：5. 确定设计参数查书中表1411确定路基回弹模量以设计弯沉值计算路面厚度时，各层材料均采用20C抗压回弹模量；验算层底拉应力时，沥青混合料采用15C抗压回弹模量、15C劈裂强度。见表4路面结构层设计参数（表4）层位材料名称h(cm)20模量15模量15劈裂强度面层细粒式沥青混凝土4140020001.4中粒式沥青混凝土5120018001.0粗粒式沥青混凝土8100012000.8基层水泥碎石2515000.5下基层石灰土？5500.225土基406.各层材料的容许层底拉应力 规范规定，以设计弯沉值作为路面整体刚度指标，进行路面厚度设计。并进行机构层底拉应力验算。各层材料的容许层底拉应力细粒式沥青混凝土：中粒式沥青混凝土：粗粒式沥青混凝土：粗粒式沥青碎石：石灰土：水泥稳定碎石土：7.计算结构厚度（1）三层体系换算由于路面厚度计算是以弯沉作为控制指标，故按弯沉等效原理进行换算，见表5土层换算表（表5）路面结构层n=6换算三层体系 换算公式细粒式沥青混凝土 h1E1中粒式沥青混凝土 h2E2粗粒式沥青混凝土 h3E3水泥碎石 h4E4石灰土 h5E5土基 h=h1 H h=h1 （2）综合修正系数F 式中：P标准车轴载轮胎接地压力（MPa）P=0.7MPa 当量圆半径（cm） 路表弯沉（0.01mm） （3）理论弯沉系数（4）求H由，查三层体系表面弯沉系数诺谟图，得：又由，查三层体系表面弯沉系数诺谟图，得：则：查三层体系表面弯沉系数诺谟图：H/=5.2则：（5） 石灰土层厚度取总厚度H=4+5+8+25+25=67cm65cm(最小防冻深度)8.层底拉应力验算将六层路面结构换算为三层体系。按弯拉应力等效原理进行换算。验算层路面结构层（n=6）换算三层体系计算公式上层底面（第i层in-1）细粒式沥青混凝土 h1E1中粒式沥青混凝土 h2E2粗粒式沥青混凝土 h3E3水泥碎石 h4E4石灰土 h5E5土基 E0h EiH Ei+1 E0中层底面（第i层i=n-1）细粒式沥青混凝土 h1E1中粒式沥青混凝土 h2E2粗粒式沥青混凝土 h3E3水泥碎石 h4E4石灰土 h5E5土基 E0h En-2H En-1 E0（1）细粒式沥青混凝土由h=h1=4cm，查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图，为负值，结构层受压