铺面工程课程设计--沥青混凝土路面设计

同济大学铺路工程铺路的路线设计沥青混凝土路面设计1.背景和轴荷转换1.1背景1区某区域二级公路局部土质为粘性土，液限为35.6%，塑限为29.5%；年降雨量为1500毫米；夏季最高温度为39，持续时间很长。这个地方盛产砂岩。路面宽7米，有一个陡峭的长斜坡。交通构成见表2和表3。1.2轴载荷转换根据规范要求，沥青路面使用以下公式计算标准轴载和累计轴载次数对于轻度交通级别。1.3环境条件和路基弹性模量道路槽下80厘米的稠度地平线12345678含水量百分比28.228.428.4928.5528.728.828.7829.11wc1.211.181.171.161.131.111.121.06平均一致性为1.143查表显示，地基回弹模量为37.14兆帕2.设计指标根据交通繁忙，选择半刚性基层。建议的路面结构组合如下沥青层8厘米上层空调-10 4厘米下层交流电-13 4厘米水泥石灰砾石土h=？级配碎石底基层18厘米地基E0=37.14MPa兆帕3.容许设计指标根据公路沥青路面设计规范(夹具D50-2006):1)路面中心的弯沉值不大于设计弯沉值2)沥青面层底部的拉应力不得大于混合料的允许拉应力。3)半刚性基层或底基层的最大拉应力不大于材料层的最大拉应力。3.1路面设计挠度为：0.376毫米沥青层底面的容许拉应力为：水泥石灰碎石土基层底部的容许拉应力如下：3.2软件试算3.2.1路面挠度设计假设路面弯沉等于设计弯沉，水泥石灰碎石土的厚度是不确定的。BISAR软件用于试算。每层材料的回弹模量如下：结构层次用挠度计算回弹模量(兆帕)弯曲拉应力的回弹模量(兆帕)计算沥青铺设机空调-1016001800AC-1315001800水泥石灰砾石土8001500级配碎石底基层400400土壤基准E0=37.14MPa兆帕，=0.4软件计算的挠度值通过以下公式进行修正：水泥石灰碎石土厚度计算为24.5厘米，此时路面弯沉为软件计算的理论弯沉：0.5892毫米校正后的实际挠度为0.3557毫米以24.5厘米的厚度随时检查沥青混凝土层底部的拉应力和水泥稳定性。压力检查计算点在单轮载荷的中心轴和双轮间隙的中心之下。软件设置如下：A.表层底部的拉应力为负。如下图所示表层：下层：B.底座拉应力为0.121兆帕，满足要求。底基层底面的拉应力较小。这里不做验算。3.3设计指标的比较基层的厚度为24.5厘米计算值设计公差试验结果表面偏转0.356毫米0.376毫米满足表层底面拉应力在双轮间隙的中心否定0.628Mpa满足在单个圆形载荷的中心轴上否定基层底面拉应力0.121兆帕0.195兆帕满足因此，最终路面结构包括：沥青层8厘米上层空调-10 4厘米下层交流电-13 4厘米水泥石灰砾石土24.5厘米级配碎石底基层18厘米地基E0=37.14MPa兆帕4.材料和相关设计4.1路面材料的考虑l降水量超过1000毫米，二级公路沥青面层粗集料的磨光值应满足PSV40，基层下应设置垫层以改善排水。l粗集料与沥青应具有良好的粘附性，粘附性不应低于4级。如果使用石基质沥青，天然砂不适用于细骨料。(反映在以下方案设计中)二级公路基层和底基层的集料压碎值不得大于35。4.2结构组合设计为防止雨水渗入路面结构层和地基，本方案沥青面层采用密级配沥青混合料沥青层9厘米表层OGFC-13 4厘米下层交流-16 5厘米石灰土基层h=？m级配碎石底基层18厘米地基E0=37.14MPa兆帕OGFC作为排水路面的表层，要求最小厚度为4厘米。表层下设有防水层。2.索引检查2.1假设路面弯沉等于设计弯沉，确定水泥稳定碎石层的厚度。使用BISAR软件的试算如下：每层的模量设置如下：结构层次用挠度计算回弹模量(兆帕)弯曲拉应力的回弹模量(兆帕)计算沥青铺设机OGFC-1310001200AC-1614001800石灰土基层7001200级配碎石底基层400400土壤基准E0=37.14MPa兆帕，=0.4当水泥稳定碎石基层的计算厚度为28厘米时，修正后的理论弯沉为0.6099毫米和0.376毫米。2.2结构层拉应力计算。2.2.1面层拉应力的验算每一层都是负的。计算点的位置与原计划相同。表层：下层：2.2.3基层底部拉应力的验算基层底部的拉应力为0.155兆帕，符合允许值。2.3设计指标的比较基层的厚度是28厘米计算值设计公差试验结果表面偏转0.376毫米0.376毫米满足表层底面拉应力在双轮间隙的中心否定0.628Mpa满足在单个圆形载荷的中心轴上否定基层底面拉应力0.155兆帕0.195兆帕满足因此，最终路面结构包括：沥青层9厘米表层OGFC-13 4厘米下层交流-16 5厘米石灰土基层28厘米级配碎石底基层18厘米地基E0=37.14MPa兆帕3.方案比较与原方案相比，该方案具有以下特点：1.沥青面层采用开级配沥青混凝土，以增强路面的排水能力，减少不良天气对路面性能的影响。2.开级配沥青混凝土面层结构深度大，吸声能力强。3.采用模量较小的灰土基层，充分利用砂石材料，成本较低，更大程度地发挥路面结构的力学性能。在正常情况下，尝试采用替代解决方案。其他背景1.设计背景如果道路为高速公路，设计车道在设计周期内的最大累计标准轴载为1500万次(基层应力验算为1800万次)，请进行结构设计、材料设计等相关考虑。Ne=1.5*107，交通繁忙。2.路面结构设计2.1路基处理和回弹模量。根据公路沥青路面设计规范的规定，重载交通中的地基回弹模量应不小于40兆帕。这里的地基处理使地基的模量达到40兆帕。2.2路面结构沥青层20厘米上层形状记忆合金-13 6厘米空调-20 6厘米中间层下层交流-25 8厘米沥青稳定碎石h=？级配碎石底基层18厘米地基E0=40兆帕沥青稳定碎石为ATB-30，适宜厚度为9-15cm，厚度待定。其中，沥青面层为密实级配，沥青稳定碎石基层为密实级配。3.设计指标验算3.1标准设计指标路面设计弯沉为：采用柔性基层沥青路面0.352毫米沥青层底面的容许拉应力为：沥青稳定碎石基层底面的容许拉应力如下：3.2指标检查每层的模量设置如下：结构层次用挠度计算回弹模量(兆帕)弯曲拉应力的回弹模量(兆帕)计算沥青铺设机形状记忆合金-1314001600AC-2012001800AC-2512001800沥青稳定碎石基层10001200级配碎石底基层400400土壤基底E0=40兆帕，=0.43.2.1根据沥青的允许弯沉设计基层厚度根据规范中的4.1.4，合适的厚度为11.5厘米理论挠度为0.585毫米，修正挠度为0.351毫米3.2.2沥青层底部最大拉应力的验算上层：中间路线：下层：最大拉伸应力为0.102兆帕3.2.3基层底部拉应力的验算应力值该方案偏向厚表层和薄基层，沥青层较厚。该方案使用大量沥青，浪费了基底应力的安全储备。在砂石产量丰富的地方，应使用更多含有大比例细骨料的混合物，以降低使用其他材料的成本。地基处理不需要达到100兆帕。第二个计划：的主要目标如下1.面层和基层采用小粒径沥青混合料，但面层集料的平均粒径不能过小，不能满足标准结构深度的要求；2.使用较薄的表层以减少沥青的使用；3.降低整体结构厚度，降低路面结构对路基的荷载；4.合理的地基处理。考虑到长期使用，基础应进一步加强。第二种选择1.路面结构设计根据规范要求，当交通拥挤时，应对地基进行处理。地基现在经过处理，其模量为45兆帕。路面结构设计如下：沥青层15厘米上层形状记忆合金-13 4厘米中段空调-16 5厘米下层交流电-20 6厘米沥青稳定碎石基层h=？级配碎石底基层18厘米地基E0=45兆帕沥青稳定碎石层采用ATB-25。2.索引检查2.1根据面层顶面的挠度设计沥青稳定碎石层的厚度模量设置如下，基层厚度由试算法确定。结构层次用挠度计算回弹模量(兆帕)弯曲拉应力的回弹模量(兆帕)计算沥青铺设机形状记忆合金-1314001600AC-1612001800AC-2012001800沥青稳定碎石基层10001200级配碎石底基层400400土壤基准E0=45兆帕，=0.4当计算厚度为13厘米时，软件计算的表面挠度为0.5835毫米：挠度为0.5835毫米，校正后为0.350毫米。因此，基层的最小厚度必须大于13厘米2.2面层拉应力验算上层：中间路线：下层：因此，表层的最大拉应力为0.0544兆帕2.3基层底部拉应力验算应力：0.201兆帕3.4设计指标清单基层的厚度是13厘米方案计算值设计公差试验结果表面偏转0.350毫米0.352毫米满足表层底面最大拉应力0.054兆帕0.338Mpa满足基层底面最大拉应力0.201兆帕0.273兆帕满足3.5路面结构是沥青层15厘米上层形状记忆合金-13 4厘米中段空调-16 5厘米下层交流电-20 6厘米沥青稳定碎石13厘米级配碎石底基层18厘米地基E0=45兆帕3.路面材料设计(与原计划相同)3.1结构组合设计L面层采用石基质沥青，细集料不应使用天然砂。高速公路基层和底基层的集料压碎值不得超过30。为防止雨水渗入路面结构层和地基，本方案沥青面层采用密级配沥青混合料。l粗集料与沥青应具有良好的粘附性，粘附性不得低于5级。在沥青层之间设置L型粘结层钢筋，在基层上设置稀浆封层的下封层。3.2路基和垫层在路堑和强风化岩段，应注意填挖结合部和路堑段的排水设计。l当路面可能受到地下水(如裂隙水)影响时，应设置排水沟等排水设施，以加强路基排水。3.3表层l降水量超过1000毫米，高速公路沥青面层粗集料的磨光值应满足PSV42，基层下应设置垫层以改善排水。由于长陡坡路段，沥青混合料的动力稳定性指标要求应在该路段的表层和中间层提高。选