《路基路面工程》课程设计--公路沥青路面设计

1、路基路面工程课程设计公路沥青路面设计学校： 学院：建筑工程学院班级： 姓名： 学号： 台州某路段高速公路沥青路面设计计算书1. 基本资料（1）自然地理条件台州地区计划修建一条双向六车道的高速公路，其中经过调查该路段地处 4区，路基为中液限粘土，地下水位离地面高度为1.1m，路基填土高度为0.5m，属于中湿状态；根据我国“沥青及沥青混合料气候分区指标”及相应的“分布图”，得到最热月平均气温30，最低气温低于-9，年降雨量1000mm。近期双向混合交通量为21000辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1和表2所示，交通量年增长率为8%。该路线沿线可开采砂砾、碎石，并有丰富的石灰、水泥、粉煤

2、灰、沥青等材料供应。（2）土基回弹指数的确定设计路段处于4区，路基处于中湿状态，路基土为中液限粘土，稠度为，查表 “二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)，得土基回弹模量为MPa。土基回弹模量40 MPa，所以对地基进行加固处理，进行填土层50cm处外加25cm厚的石灰处理填土层，查表 “二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)，得土基回弹模量为200MPa。（3）根据可行性研究报告可知路段所在地区近期交通组成与交通量，见表1-1。预测交通量年增长率为8%。沥青路面累计标准轴载次数按15年设计。近期交通组成与交通量 表 1-1车型分类代表车型数量（辆/d）一类桑塔纳52二类五十铃

3、8799三类解放CA10B4536四类黄河JN150五类黄河JN162六类交通SH361（4）设计轴载 代表车型的技术参数 表1-2序号汽车型号总重(kN)载重(kN)前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数轮组数1桑塔纳21107142五十铃422014283解放CA10B1双4黄河JN1501双5黄河JN1621双6交通SH3612×2双轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时） 表1-3车型(kN)（辆/d） (辆/日)五十铃前轴14后轴2818799解放CA10B前轴后轴114536黄河JN150前轴1后轴11黄河JN162前轴1后轴11交通SH361前轴1后轴2×1 (次/

4、日)轴载换算（半刚性层弯拉应力分析时） 表1-4车型(kN)（辆/d） (辆/日)五十铃前轴14后轴28解放CA10B前轴后轴114536黄河JN150前轴49后轴11黄河JN162前轴1后轴11交通SH361前轴601后轴2×21 (次/日)（5）累计标准轴载作用次数（累计当量轴次）交通量计算详见以下列表，得到累计轴载次数结果见下表，属于重交通等级。作弯沉计算及沥青层底弯拉应力验算时：作半刚性基层层底弯拉应力验算时：2. 初拟路面结构（1）根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个结构组合设计方案。又根据结构层的最小厚度、材料、

5、水文、交通量以及施工机械的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：方案一：4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+？cm水泥稳定碎石+20cm二灰土。方案二：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+？cm水泥稳定碎石+20cm二灰土。3. 路面材料设计参数的确定（1）实验材料的确定 半刚性基层所用集料取自沿线材料，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 F402004）相关规定。（2）路面材料抗压回弹模量的确定根据设计选取工程用各种原材料，查表得到沥青混合料20、

6、15的抗压回弹模量，各种材料的设计参数见表2-1和表2-2。沥青路面各层材料设计参数取值 表2-1材料名称抗压回弹指数(MPa)劈裂强度（MPa）201515细粒式沥青混凝土14002000中粒式沥青混凝土12001800粗粒式沥青混凝土10001200水泥碎石15003550石灰土9001480二灰土7502400（3）设计指标的确定-设计弯沉值本公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：4. 设计指标的确定-容许拉应力（1）细粒式密级配沥青混凝土：；（2）中粒式密级配沥青混：（3）粗粒式密级配沥青混凝土：（

7、4）水泥碎石：（5）二灰土：5. 设计资料汇总设计弯沉值为（0.01mm）。方案一：材料名称 h(cm)20模量(MPa)容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土 4 14000.4042中粒式沥青混凝土 51200粗粒式沥青混凝土 6 1000 水泥碎石? 1500二灰土20 900 土基40 方案二：材料名称 h(cm)20模量(MPa)容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土 4 1400中粒式沥青混凝土 61200粗粒式沥青混凝土 8 1000 水泥碎石? 1500二灰土20 750土基40 6. 确定石灰土层厚度 方案一：新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 :

8、 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 21.73 () 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 2 中粒式沥青混凝土 50 1200 0 1600 3 粗粒式沥青混凝土 60 1000 0 1200 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 5 二灰土 200 900 0 750 6 新建路基 44.2 按设计弯沉值计算设计层

9、厚度 : LD= 21.73 () H( 4 )= 150 mm LS= 2.1 () 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= .134 MPa H( 4 )= 20

10、0 mm ( 5 )= .112 MPa H( 4 )= 193 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 193 mm(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 40 mm - 中粒式沥青混凝土 50 mm - 粗粒式沥青混凝土 60 mm - 水泥稳定碎石 200 mm - 石灰土 200 mm - 新建路基方案二：新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 21.

11、73 () 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 5 二灰土 200 900 0 750 0 6 新建路基 44.2 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 21.73 () H( 4 )=

12、150 mm LS= 1.9 () 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= .121 MPa H( 4 )= 200 mm ( 5 )= .102 MPa H( 4 )= 164 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 164 mm(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 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 170 mm - 石灰土 200 mm - 新建路基7. 设计方案经济分析方案一：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 40 mm - 中粒式沥青混凝土 50mm - 粗粒式