路基路面课程设计 (2).doc

1. 基本信息和初始条件1.1课程设计学生个人信息姓名： 班级：07交通01班 学号： （一级公路） 设计公路为所在地: 1.2初始已知条件拟定所建为供汽车行驶的双向四车道二级公路，起集散交通作用，兼有服务功能。根据任课老师的具体安排和相关资料的查询拟定以下条件：（1）基本资料A）自然地理条件 新建.市区至.县城的一级公路地处2，为双向四车道（车道系数0.5）。拟用沥青路面结构进行施工图纸设计。.市地处.南，属东南湿热区，地形多为丘陵。公路沿线土质多为黏质土，即中液限黏性土，稠度为1.00，属中湿状态；路槽低至地下水位1.2米。年均降雨量900-1400毫米，空气湿润，相对湿度年均77%。最该气温42，最低气温-15。多年道路最大冻深155。B)土基回弹模量的确定 设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据查表法可以确定土基回弹模量，设计值为27.0 MpaC）预测交通量增长率前五年为8.0，之后五年为7.0，最后五年为5.0；沥青路面累计标准轴次按15年计。课程设计拟定路段所在地区近期交通组成与交通量见下表：车型分类代表车型数量（辆d） 小客车风潮HDF350 2040 中客车 江淮AL6600 1200 大客车 黄海DD680 820 轻型货车 北京BI130 670 中型货车 东风EQ140 1010 重型货车 黄河JN163 747 铰接挂车 东风SP9250 4831.3交通量的折算与校核 我们需要对所设计的路段所在地区的交通量折算成小客车并要与所设计的一级公路的交通量相符。根据道路分级要求，四车道一级公路所对应的将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为1500030000；折算后的交通量见表：车型分类折算前数量（辆/D）折算后数量（辆/D）小客车20402040中客车12001800大客车8201640轻型货车6701005中型货车10102020重型货车7472240交接挂车 4831450折算后交通量总和为：ADT=204018001640100520202240145012195 pcu/d折算后的交通量与所建四车道一级公路的年平均日交通量基本相符；再根据以下公式可以计算预测年限15年的年平均日交通量：AADT=ADT式中：AADT 设计交通量（pcu/d） ADT 起始年平均日交通量 r 平均年增长率 n 预测年限ADT=pcu/d , r=(8%+7%+5%)/3=6.67% , n=15 ,AADT=ADT=30121通过计算得到预测年限15年后的年平均日交通量为30121辆，基本符合四车道一级公路的年平均日交通量（1500030000）。所以所设定的交通量可以被利用。2. 设计轴载的计算累计轴次计算结果如下表 属于重交通等级 汽车车型车型前轴载(KN)后轴(KN)后轴数后轴轮组数后轴距(M)日交通量(辆/d)风潮HDF350小客车13.5027.001202040江淮AL6600中客车17.0026.501201200黄海DD680 大客车49.0091.50120820北京BI130轻型货车13.4027.40120670东风EQ140中型货车23.6069.301201010黄河JN163重型货车58.60114.00120747东风SP9250交接挂车50.70113.30324483换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标累计交通轴次1687万次2183万次注：上表中所用到的计算公式.1计算弯沉及沥青层拉应力指标的 计算公式：公式中：N 标准轴载的当量轴次（次/日）ni 各种被换算车辆的作用次数（次/日）P 标准轴载（KN）Pi 各种被换算车型的轴载（KN）C1 轴数系数C2 轮组系数，双轮组为1，单轮组6.4，四轮组0.38当轴距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；当轴距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按C1=1+1.2（m-1）计算。（m，轴数）2计算半刚性材料结构层的层底拉应力指标计算公式：公式中：N 标准轴载的当量轴次（次/日）ni 各种被换算车辆的作用次数（次/日）P 标准轴载（KN）Pi 各种被换算车型的轴载（KN）C1 轴数系数C2 轮组系数，双轮组为1，单轮组6.4，四轮组0.38当轴距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；当轴距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按C1 =1+2（m-1）计算。（m，轴数），3.初拟路面结构根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了三个结构组合方案。按计算方法确定方案一，方案二的路面厚度；按验算法验算方案三的结构厚度。根据结构层的最小施工厚度材料水文交通量以及施工工具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：方案一： 4细粒式沥青混凝土+5中粒式沥青混凝土+8粗粒式沥青混凝土+25水泥稳定碎石基层+？石灰土稳定碎石，以石灰土稳定碎石为设计层。方案二： 4细粒式沥青混凝土+5中粒式沥青混凝土+12粗粒式沥青混凝土+？水泥稳定砂砾+18级配砂砾垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。方案三：4细粒式沥青混凝土+6中粒式沥青混凝土+29密级配沥青碎石+35级配碎石3路面材料配合比设计与设计参数的确定1.实验材料的确定 半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）相关规定。2.路面材料配合比设计细粒式沥青混凝土采用AC-13 中粒式沥青混凝土采用AC-16 粗粒式沥青混凝土采用AC-253 路面材料抗压回弹模量的确定 根据设计配合比，选取工程用各种原材料制件，测定设计参数 按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 057-94）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹量。 按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20和15的抗压回弹模量，各种材料的实验结果与设计参数见下表： 沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称20抗压回弹模量（MPa）15抗压回弹模量（MPa）方差方差细粒式沥青混凝土20002051590266034019803340中粒式沥青混凝土14251051215217518718012549粗粒式沥青混凝土9805587013206012001440密级配沥青碎石12501181014171815814022034半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称抗压模量（MPa）方差水泥稳定碎石318878216244752石灰土稳定碎石11002007001500水泥稳定砂砾261523521453085级配碎石400级配砂砾2504 路面材料劈裂强度测定 根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定文都和龄期的材料劈裂强度。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程与公路工程无机结合料稳定材料试验规程中规定的方法进行测定，结果见下表：路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石水泥稳定碎石石灰土稳定碎石水泥稳定砂砾二灰稳定砂砾劈裂强度（MPa）1.21.00.80.60.60.40.50.6 4路面结构层厚度确定注： 路面设计弯沉值的计算公式为式中：设计弯沉值（0.01mm） 设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三四级公路1.2 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、冷拌沥青碎石、上 拌下贯或贯入式路面、沥青表面处置为1.1 路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青 路面为1.6。若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，则介于两 者之间，通过线性内插决定方案一的结构厚度计算该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0，根据以上公式得到此方案路面设计弯沉值=600（21830000）-0.2 1.01.01.0=20.43（0.01）。路表计算弯沉为17.76（0.01）。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的石灰土稳定碎石厚度为22.6cm（同时满足层底拉应力）设计厚度取石灰土稳定碎石厚度23。各结构层的验算结果见下表 结构厚度计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土200020526603401.240.462中粒式沥青混凝土142510521751871.050.383粗粒式沥青混凝土980551320600.880.314水泥稳定碎石318878231887820.6250.265石灰土稳定碎石110020014002000.4230.216土基400（2）方案二的结构厚度计算 该结构方案为柔性基层与半刚性基层组合。根据工程经验，按内插法确定基层类型系数1.45。根据以上公式得到此方案路面设计弯沉值=600（21830000）-0.2 1.01.01.45=29.62（0.01）。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定砂砾层厚度为29.7cm（同时满足层底拉应力）设计厚度取石灰土稳定碎石厚度30。路表计算弯沉为28.32（0.01）各结构层的验算结果见下表 结构厚度计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土200020526603401.240.462中粒式沥青混凝土142510521751871.050.383粗粒式沥青混凝土980551320600.8120.314水泥稳定砂砾261523526152350.5300.265级配沙砾2500-186土基400方案三的结构厚度验算该方案的结构为柔性基层，沥青路面的基层类型系数为1.6。根据公式得到此方案路面设计弯沉值=600（21830000）-0.2 1.01.01.6=32.68（0.01）。利用设计程序验算结构是否满足设计弯沉值与容许拉应力的要求，验算结果如下表，该结构计算弯沉值为32.23（0.01mm），小于设计弯沉值，符合要求；各结构层层底拉应力验算结果均满足要求。 结构厚度计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土200020526603401.