沥青路面结构设计本科生毕业论文

北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计(论文)题 目:# 英文题目:#系 :#专 业:#班 级: 系，专业，班级 请参照书写规范学 生:#学 号:#指导教师1:#职称:#指导教师2:#职称:#-1-声 明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得研究结果。论文在引用他人已经发表或撰写的研究成果时，已经作了明确的标识；除此之外，论文中不包括其他人已经发表或撰写的研究成果，均为独立完成。其它同志对本文所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表达了谢意。学生签名：_ 年 月 日导师1签名：_ 年 月 日导师2签名：_ 年 月 日北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）摘要随着经济的不断发展公共建设工程也在不断的提高，对此公路工程建设最重要的就是面层的结构。论文主要对公路沥青路面层间处理技术问题进行了探讨，首先概述了路面结构设计的目标和方法，然后分析了沥青路面层间状态的影响因素，最后探讨了沥青路面层间的处理技术。沥青路面是用各种筑路材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状构造物。沥青路面不仅直接承受车辆荷载的作用，而且要经受自然因素（日光、温度和水等）和其它人为因素的作用。并且在不同的基层铺筑沥青效果也天差地别，沥青在柔性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。这种路面与砂石路面相比，其和强度稳定性都大大提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式。路面结构设计的基本目标就是在道路的使用寿命期限内不发生损坏，这个目标看似简单，实则很难做到，这就需要在路面结构设计时要充分考虑多个方面的因素，比如环境因素、材料因素、荷载因素、结构因素以及经济因素等等，通过这些因素的综合分析和评判，最终才可能选择一个符合实际、性价比较高的设计方案。具体而言，路面结构设计有抗滑性、平整性和耐用性三个衡量标准，抗滑性从传统意义上而言并不属于路面结构设计的内容，但是随着公路的日益增多，汽车行使速度的不断提高，抗滑性越来越受到重视，抗滑性可以通过表层材料的选择和设计来实现；平整性可以减少因为荷载冲击而给道路带来的破坏性，同时可以提高行使的舒适性，由于平整性可以降低对道路的破坏，所以也间接地提高了道路的使用寿命；耐用性是路面结构设计中的核心性能，所有的设计方法都是以此为中心展开设计的，耐用性要求路面有足够的强度已达到抗变形的目的，耐用性代表了道路的设计使用寿命。关键词：沥青路面、车辆荷载、耐用性-19-论文英文题目，字体为Times New Roman三号加粗 Abstract内容应当与中文摘要相同,英文摘要要求：字体为Times New Roman，小四，行距1.5倍，英文摘要中的标点均为英文状态下的标点。Key Words：#，# 英文关键词35个，内容应与中文摘要相同。目录摘要1Abstract2插图或附表清单1注释说明清单2引 言3第一章 总说明41.1选题背景、目的及意义41.1.1选题的背景41.1.2毕业设计目的41.1.3设计对当地的意义51.1.4设计个人的意义51.2设计任务51.3线路概况61.4公路等级和技术要求6第二章 路基设计72.1路基稳定性设计72.2路基当土墙设计72.2.1墙身构造与尺寸72.2.2土压力计算82.2.3挡土墙稳定性验算92.2.4基底应力及合力偏心距验算102.2.6绘制挡土墙断面图12第三章 路面设计123.1沥青路面结构设计123.1.1材料组成设计123.1.2路面结构组合设计123.1.3路面厚度设计163.1.4绘制沥青混凝土路面结构图183.2水泥混凝土路面结构设计183.2.1路面结构组合设计183.2.2路面厚度设计183.2.3绘制水泥混凝土路面结构图183.3路面设计方案比选19第四章 排水工程设计194.1路基排水设计194.2路面排水设计19第五章 施工方案和筑路材料19插图或附表清单（此页并非必要，不需要时请删除此页。）论文中如果图表较多，可以有此页。图的清单应有序号、图题和页码。表的清单应有序号、表题和页码。注释说明清单（此页并非必要，不需要时请删除此页。主要是符号、标志、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等方面的注释清单。）引 言 随着改革开放的深入，交通运输在生活中的作用越来越明显，公路的建设成为了国民建设中的一个重大问题。由于公路具有汽车专用，控制出入以及高标准，高要求，设备功能完善等功能，与一般路相比具有很多优点，所以具有很强的实用性。目前，我国公路建设正处在“质”与“量”并重的重要发展阶段。而公路结构车辆运行的直接载体，一旦确定，无论优劣，都很难改变。所以路面结构设计就显得尤为重要，一般来说：1公路由面层、基层和路基（水泥路面多垫层）组成，层间结合必须紧密稳定，以保证结构的整体性和应力传递的连续性。大部分道路结构组成是多层次的，但层数不宜过多。2行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱；对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。各结构层的材料回弹模量应自上而下递减，基层材料与面层材料的回弹模量比应0.3；土基与基层（或底基层）的回弹模量比宜为0.080.4。3按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设基层和面层等结构层。4面层、基层的结构类型及厚度应与交通量相适应。交通量大、轴载重时，应采用高等级面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。5基层的结构类型可分为柔性基层、半刚性基层；在半刚性基层上铺筑面层时，城市主干路、快速路应适当加厚面层或（+ 土工布）采取其他措施以减轻反射裂缝。北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）第一章 总说明1.1选题背景、目的及意义1.1.1选题的背景通州区地处永定河、潮白河冲积洪积平原，地势平坦，自西北向东南倾斜。其土质多为潮黄土、两合土、沙壤土，土壤肥沃，质地适中。境内大小河流13条，运河蜿蜒，势若游龙；潮白河碧波千顷，渔歌唱晚。三河三路两侧百米绿色通道颇为壮观，形成天然生态屏障。顺义区地貌是由西北山地和东南平原两大地貌单元组成。地势是西北高，东南低。西北部山脉绵延，山峰林立，有四个山峰的高度接近或超过2000米。平原海拔一般不超过100米，绝大部分为3050米，地势由西北向东南倾斜。通州区属温带大陆性季风气候区，顺义区气候属暖温带半湿润大陆性季风性气候。两地均属于上下班高峰期车流量大，区繁华地段人口密集，节假日车流量大。近几年通州区迎来经济跳跃式发展，城市副中心的迁移给通州带来了快速的发展及人口压力。顺义区近年来经济稳步发展，大力发展福利医疗事业，城区改造日益渐新。1.1.2毕业设计目的1 巩固和加深学生的基本理论和专业知识。通过道路工程毕业设计，使学生能够综合的运用道路设计的基本理论。能够掌握道路的路面结构、纵断面、横断面的设计方法和步骤，掌握方案的比选方法能够进行土石方量的计算和调配及路面结构的设计内容、方法、步骤等，从而达到较全面、系统地巩固、充实、提高所学的基础理论和专业知识。 2 培养学生独力工作、解决实际问题的能力。了解设计任务和熟悉给定资料的基础上，学会查找规范、手册、技术文献等参考资料及前人的经验，结合工程实际，在教师指导下独立进行工程设计。 3 训练学生的基本技能。工程计算、编制或应用相关电算程序、文字表达能力和CAD绘图等，图纸所表示内容规范、符合行业标准；设计说明书符合学院的要求。 4 培养学生认真负责，实事求是和刻苦钻研的工作作风。 5 能够把相邻城市、县、镇等连接起来，促进国民经济发展，能尽快适应交通量迅速增长的需要。 满足行车舒适的要求，要尽量达到以人为本，与自然和谐，服务与百姓。1.1.3设计对当地的意义随着城市副中心的迁移，通州正面临着把握发展机遇及协调人口的重大考验，建设这条路的主要意义在于借助临近区县的住房缓解人口压力问题，处理可能潜在的就业人数问题，同时推动周边区县经济发展，加强与周边区县的多种合作，旨在建立一个双赢的局面。1.1.4设计个人的意义1.通过对本课题设计的深入了解，从而锻炼我们综合运用所学的道路交通的基本理论方法和技能，使我所学的专业知识更加系统全面，也可以提高我解决工程实际问题和查阅文献的能力等来提高我们的综合素质，为以后的工作生活做好铺垫。 2.毕业设计是对学生所学知识的全面检查，是培养学生综合应用所学的基本知识、基础理论和基本技能分析和解决工程实际问题，同时也是巩固和深化所学到的基本理论和技能。使学生受到工程技术和科学技术的基本训练及工程技术人员所必须的综合训练，并相应提高自身独立思考和解决工程实际问题的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境，缩短理论到实践阶段的过渡时间。 3 .通过设计要求将道路设计工程基本原理，道路的路线、路基路面有机地融为一体。对各方面知识有了全面、系统、深入了解，从而具备道路的设计、施工、管理的基本知识，初步的研究开发能力，能够正确地独立思考与工作，全面考虑问题，解决问题，具有较强的计算机绘画能力。从而培养均衡、协调、优化设计方案和提高计算能力，从而全面培养理解力、设计能力，最终实现独立工作能力和综合应用。 4.通过绘图，灵活运用各种菜单利用图框控制大样图的比例,进一步熟悉绘图软件从而熟悉和掌握CAD绘图中字符高度、线宽大小、绘图比例、图层设置、颜色设置等基本绘图命令和方法，争取早日向专业软件过渡。1.2设计任务本次道路设计采用最新颁布的公路设计技术规范，采用最新的道路勘测，道路选线，路基路面设计理论和设计方法，路的结构设计采用路面设计软件，采用手算电算结合的计算方法。1.3线路概况通州区至顺义区三级公路路基路面综合设计，经过交通量计等，按三级公路技术进行设计，地形属于平原区。通州区至顺义区三级公路宗旨是随着城市副中心的迁移，通州正面临着把握发展机遇及协调人口的重大考验，建设这条路的主要意义在于借助临近区县的住房缓解人口压力问题，处理可能潜在的就业人数问题，同时推动周边区县经济发展，加强与周边区县的多种合作，旨在建立一个双赢的局面。全线32.3千米，设计起点K+000.00位于北京通州区北苑，沿线经过北务镇，设计终点K32.3+285.68位于北京顺义杨镇。路线起点、终点控制坐标为：设计起点:K0+000.00X=4316496.0928Y=38462304.9658Z=1587.128设计终点：K6+285.68X=4321449.6493Y=38465527.3621Z=1771.817。1.4公路等级和技术要求本路线采用三级公路标准，主要指标如下： 计算行车速度：40公里/小时 路基宽度：10.0米 其中：行车道宽度：3.52米 土路肩宽度：0.752米 营路肩宽度：0.752米车道数：2 路面横坡：2%路肩横坡：3%路面设计标准轴载：双轮组单轴轴载100KN（BZZ100）极限最小半径：125米 停车视距：75米 会车视距：150米超车视距：350米 最大纵坡：6% 最小坡长：150米 竖曲线最小长度：50米， 路基设计洪水频率：1/50 ，车辆荷载：计算荷载 汽车20级；验算荷载 挂车100路面设计标准轴载：双轮组单轴轴载100KN（BZZ100）第二章 路基设计2.1路基稳定性设计路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计。2.2路基当土墙设计2.2.1墙身构造与尺寸墙身:暴露在外面的为墙面，反之为墙背。从土压力大小来看，仰斜小于垂直小于俯斜。仰斜式挡土墙墙背越缓，压力越小，但施工困难，一般控制14度。俯斜式的断面要比仰斜式大，俯斜墙背坡度一般控制在21度48分以下。墙面：通常基础以上均为平面，当地面横坡比较陡时，墙面可直立或外斜1：0.05到1：0.2，以减小墙高，当地面横坡平缓时，墙面可放缓，一般可以采用1：0.2到1：0.35较为经济，但不宜缓于1：0.4，以免过多增加墙高。墙顶:对于石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于50cm，干砌的不小于60cm。护栏:对于路肩挡土墙，如果高度较大，应设施护栏。基础:基础设计的主要内容包括基础形式的选择和基础埋深的确定。路径下列情况应设置挡土墙：本设计中路径边坡处于特殊状态，位于路堤与地面线相交过长，从而用了大量土地，因此设置了挡土墙，可减少土地的占有量，也利于路基的稳定，能达经济，安全的目的。2.2.2土压力计算由边坡稳定分析可知：当坡裂面交与路径中线外时，稳定系数最小，最易发生路径滑坡。因此，假设破裂面交与路径中部：设：A0=1/2*（3+6+2*0.83）*（3+6） =47.97mB0=1/2*3*4.5+（4.5+3）*0.83-1/2*6*（6+2*3+20.83）*（-14.02） =23.19mG0=NS =18*（47.97-23.19） =863.46-417.42 =41.68主动土压力：土压力分为：挡土墙自重：2.2.3挡土墙稳定性验算1、抗滑动稳定性验算在一般情况下：所以抗滑稳定性符合公路等级的最低条件。2、抗倾斜稳定性验算故抗倾斜满足要求。2.2.4基底应力及合力偏心距验算基础底面的压应力B=2.1m作用于基底的合力偏心距e为： 因为eB/6因为，则基地应力检算通过。2.2.5墙身断面强度验算(1)强度计算 须满足取单位墙长(1m),基顶截面以上墙身自重: 墙顶防撞护栏重量换算集中力 取综合效应组合系数并按表的规定,取荷载分项系数截面形心上的竖向力组合设计值为:轴向力偏心影响系数，由前计算结果知,作用于截面形心上的竖向力组合设计值为:按表规定本挡墙之结构重要性系数为查表得长细比修正系数: 计算构件式中 设计轴向力（KN）；A挡土墙构件的计算截面积（），A=2；材料的极限抗压强度（KPa），=1275；抗力安全系数，取2.312.2.6绘制挡土墙断面图第三章 路面设计3.1沥青路面结构设计3.1.1材料组成设计查表得各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20时的模量，各值取规范给定范围中值，因此得到20的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa，水泥稳定碎石为1500MPa，二灰土为750MPa。各层材料劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa，二灰土为0.25MPa。3.1.2路面结构组合设计沥青混凝土路面 设计内容：新建沥青混凝土路面设计 公路等级：三级公路 变异水平的等级：中 级 面层类型：沥青混凝土面层 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 拟定交通量表 车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距/cm交通量/(辆.日-1)解放CA1520.9770.381双600黄河JN16259.51151双800东风EQ14023.769.21双600（1）标准轴载计算参数标准轴载为100 PkN，单轮传压面当量圆直径d为21.3厘米，轮胎接地压强为0.7 Mpa，两轮中心距为1.5d。（2）换算标准轴载当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各级轴载(小于40kN的不计)均应按下列公式换算成标准轴载P的当量轴次。 （式中：以半刚性材料层的拉应力为设计指标时的标准轴载的当量轴次（次/d）；被换算车型的轴数系数；被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。 （式中：m轴数。）汽车车型Pi/kN交通量/(辆.日-1)/(辆.日-1) 解放CA15前轴20.97600后轴70.38600 130.20 黄河JN150前轴59.50800 83.61后轴115.0800 1469.35 东风EQ140前轴23.7600后轴69.2600 120.95合计： 1804.11三级公路的沥青路面设计年限:15年 车道系数:0.45 交通量平均年增长率10%（2)当以半刚性材料结构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为1804.11设计年限内一个车道上的累计当量轴次为10893949.86属重交通等级。 (3)设计指标的确定设计弯沉值 式中： 设计弯沉值 （0.01mm）； 公路等级系数， ( 二级公路：1.1） 面层类型系数，沥青混凝土面层：1.0 路面结构类型系数， 半刚性基层沥青路面：1.0 弯拉应力设计控制指标容许拉应力按下式计算： 结构层容许弯拉应力： 式中： 路面结构层材料的容许拉应力， MPa ； 沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度，MPa ； 抗拉强度结构系数 ，（与结构材料，劈裂强度有关）。 按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，沿线将路基划分为若干路段，确定各路段的路基回弹模量E。 参考本地区工程经验，你定若干个路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比设计，测定各结构层材料的抗压回弹模量与抗拉强度，确定各结构层的设计参数E，。 计算路面结构表面弯沉值以及结构层层底弯拉应力。 设计弯沉值为： = =25.82（0.01mm）初拟路面结构 公路等级 三级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 25.82 (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 1.4 0.42 2 中粒式沥青混凝土 1.0 0.3 3 石灰粉煤灰碎石 0.8 0.37 4 石灰土 0.6 0.21 天然砂砾新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 三级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.6 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1细粒式沥青混凝土 40 1400 2000 0.42 2中粒式沥青混凝土 60 1200 1600 0.3 3石灰粉煤灰碎石 500 900 1200 0.37 4石灰土 300 1500 1500 0.21 5天然砂砾 150 550 550 6 新建路基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 22.4 (0.01mm) H( 4 )= 250 mm LS= 24.3 (0.01mm) H( 4 )= 300 mm LS= 21.9 (0.01mm) H( 4 )= 289 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 289 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 289 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 289 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 289 mm(