沥青路面设计

1、沥青路面设计福州市二级公路沥青路面设计1. 设计目的在掌握公路沥青路面设计的基本原理前提下，进行公路沥青路面设计，进一步熟悉并掌握公路沥青路面的设计方法。2. 题目描述和要求本题为第六套设计资料，题目要求为：福州市郊区（IV4区）某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面,行车道中央划双线分隔。路基土为粘性土，地下水位为Tm,路基填土高度0. 5mo 预计通车初年的交通量如表2-1所示：预计通车初年的交通量表2-1车型黄河JN150解放CA10B南尿町130长征CZ160小汽车交通量（辆/d）300380250180300交通量年平均增长率7. 2%,沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰

2、、 水泥等材料供应。3. 沥青路面设计计算书3.1确定路面等级和面层类型设计年限内一个车道的累计当量轴次计算路面以双轮组单轴载100KN为标准轴载。a.当以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时：各级轴载（小于25KN的不计）换算计算结果如表3-1-1-1所示。轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）表3-1-1-1车型E(KN)吗（次/日“）CC2.（P严/（次日）黄河JN150前轴4916.430086.2后轴101.611300321.4解放CA10B后轴60. 851138043.8南乐 町130后轴3& 3112504. 72接表3TTT车型烈KN）c2駕（次/日7）C.-C.-zv/

3、P)435/(次日)长征CZ160前轴45.216.418036.4后轴8372.21180182.6合计：N产土CG叫（PJP严/-I674. 24二级公路沥青路面的设计年限为12年，双向双车道的车道系数65,则设计使用期題计当量轴次为：= （1+ZMx365次/0.072-1b.当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载（轴载小于50KN的不计）换算计算结果如表3-1-1-2所示。轴载换算结果汇总表（半刚性基层层底拉应力验算）表3-1-1-2车型R(KN)c；C；吗（次/日“）CC宀（PJPF/（次日）黄河JN150后轴106.611300340.6解放CA10B后轴60.85113807.1

4、4长征 CZ160后轴83.731180130.1合计：n产土c；c叫“丫J-1477. 84则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为:气座卄凶溜涇旳85 = 2町次3.1. 2确定路面等级和面层类型3.2确定土基的回弹模童1）确定路基的干湿类型：该路处于“4区，路槽底距地下水位髙度平均为1.0? + 0.5川=1.57,查表可知此高度介于 2.2也）和/（。切 1.1加）之 间，属于中湿路基。2）确定路基的平均稠度血:査表可知路基平均稠度介于（1 03）和%94） 之间，取69 =1.0。3）査表可得土基的回弹模量E）=。3. 3路面结构组合设计经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标

5、准轴载次为289.5 x 10“次左 右，査表可得路面为轻交通路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为二级 公路，所承受交通量较轻，因此釆用双层式结构，即表面层采用4cm厚细粒式 密集配沥青混凝土，下面层采用6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。由于沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，基层 和底基层分别采用刚度较髙、水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm） 和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。3. 3.1拟定路面结构组合方案拟定方案为：4cm厚细粒式密集配沥青混凝土+6cm厚粗粒式密集配沥青混 凝+20cm厚石灰粉煤灰稳定碎石基层+?厚石灰稳定土底基层，以石灰稳定土 底

6、基层为设计层。3. 3. 2各层材料设计参数査表，按设计弯沉值计算厚度时采用20 C抗压模量，细粒式沥青混凝土1400MPa,粗粒式密集配沥青混凝土 lOOOMPao验算面层底弯拉应力的采用15C 抗压模量，细粒式沥青混凝土 2000MPa,粗粒式密集配沥青混凝土 1400MPa；二 灰碎石抗压模量1500MPa,石灰土 550MPao各层材料劈裂强度：细粒式沥青混 凝土 1. 4MPa,粗粒式沥青混凝土 0. 8MPa,二灰碎石0. 65MPa,石灰土 0. 225MPa 3. 4根据设计弯沉值计算路面厚度3. 4.1计算设计弯沉值二级公路，取人.=1，面层为沥青混凝土，取4 = 1.0,半

7、刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取Ab = 1.0 o设计弯沉：Lt = 600 N严 人 4 = 600x289540Q) 加3. 4. 2计算各层材料的容许层底拉应力bR=bJK,细粒式密集配沥青混凝土：Ks = 0.09 Aa N严 /4 = 28954耐22/1.1 = 2.16bR =/ Ks =1.4/2.16= 0.648 MPa粗粒式密集配沥青混凝土：K、= 0.09 & N严 /4 = 0.09x l.lx289540&22 /1 1 = 2.38MPaaK =(rxp / Kx =0.8/2.38= 0.336 MPa水泥碎石：Ks = 0.35/A, = 0.35x2

8、895406川/l.1 = 1.63% = by, / Ks = 0.65 /1.63 = 0.399 MPa石灰土：Ks =0.45-0J1/A. =0.45x289540tfu/l.1 = 2.10bR = b J Ks = 0.225 7 2.10 = 0.107 MPa设计参数汇总表表3-4-2-1材料名称厚度(cm)20C抗压模量 (MPa)15C抗压模量 (MPa)容许拉应 力(MPa)细粒式沥青混 凝土4140020000. 648粗粒式沥青混 凝土6100014000. 336一灰碎石2015000. 399石灰土?5500.107土基343. 4. 3计算路面厚度釆用HPDS

9、2003A公路路面设计程序计算结果:新建路面结构厚度计算公路等级 新建路面的层数 标准轴载 路面设计弯沉值 路面设计层层位 设计层最小厚度二级公路4BZZ-10033. 67 (0. 01mm)415 (cm)设计参数汇总表表3-4-3-1层位材料名称厚度(cm)20C抗压模量 (MPa)15C抗压 模量(MPa)容许拉 应力 (MPa)1细粒式沥 青混凝土4140020000. 6482粗粒式沥 青混凝土6100014000. 3363一灰碎石20150015000. 3994石灰土?5505500.1075土基34按设计弯沉值计算设计层厚度：LD= 33. 67 (0. 01mm)H( 4

10、 )= 20 cmLS= 36.2 (0. 01mm)H( 4 )= 25 cmLS= 32.5 (0. 01mm)H( 4 )= 23.4 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H( 4 )= 23.4 cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 23.4 cma ( 4 )= . 108 MPaH( 4 )= 28.4 cmo ( 4 )= .094 MPaH( 4 )= 23.7 cm(第4层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度：H( 4 )= 2

11、3.4 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 23.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力)通过对设计层厚度取整，最后得到路面结构设计结果如下:细粒式沥青混凝土4 cm粗粒式沥青混凝土6 cm石灰粉煤灰碎石20 cm石灰土24 cm土基3. 4. 4竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级：二级公路 新建路面的层数：4 标准轴载：BZZ-100各结构层层底拉应力计算表表3-4-3-2层位材料名称厚度(cm)209抗压模量(MPa)15C抗压模量 (MPa)计算信息1细粒式沥青 混凝土414002000计算应力2粗粒式沥青 混凝土610001400计算应力3一灰碎石2015001500计算应力4石灰土?55

12、0550计算应力5土基34计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 33. 2 (0. 01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 37. 7 (0. 01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 44. 2 (0. 01mm)第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS= 120. 7 (0. 01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS= 340. 7 (0. 01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)LS= 274 (0. 01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力：第1层底面最大拉应力第2层底面最大拉应力第3层底面最大拉应力第4层底面最大拉应力a ( 1 )=-0. 266 (MPa)a ( 2 )=-0. 089 (MPa)a ( 3 )= 0.16 (MPa)a ( 4 )= 0.106 (MPa)3. 5验算沥青混凝土各面层及半刚性基层、底基层的层底拉应力由以上计算结果可得，各结构层容许拉应力均大于