路基路面工程沥青路面课程设计

路基路面工程》课程设计专 业： 道路工程班 级： 2014级5班学生姓名： 学 号： P 指导教师：王睿老师、新建沥青路面结构设计计算1、设计资料a、甘肃定西地区某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为中液限粘土，路基填土高度1.2m,地下水位距路床2.3m,属中湿状态；多年最大道路冻深160cm。b、经过OD调查及论证2012年底的交通组成情况如下表：车型黄河JNT50解放CA10B长征CZ160上海SH130小汽车辆/日8201500380160200C、该公路按二级公路标准修建，设计道路横断面为双向两车道。经OD调查：该公路自2013年通车后前五年交通量增长率为4.5%,其后设计年限内交通量增长率为6%。车道系数：二级公路双向两车道在0.6~0.7,取0.7二级公路设计年限为12年车道数：2车道设计速度：60km/h路基宽度：10m车道宽度：3.5mY=0.053752、确定交通等级我国沥青路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按下表确定。标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P(KN)100单轮当量圆直径d(mm)21.30轮胎接地压强P(MPa)0.70两轮中心距(cm)1.5d车辆参考表车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距交通量(次/日)黄 河JN-15049.00101.60120820解放CA10B19.4060.851201500长征CA16045.283.7222380耶尔奇315MD357107120160标准轴载BZZ1000100120200(1)、计算标准轴载累计计算交通量Ne(p(p\4.35IP丿N=丈CCn12ii=1式中：N 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量轴次(次/d)；ni——被换算车型的各级轴载作用次数(次/d);P一一标准轴载(KN);Pi——被换算车型的各级轴载(KN)C1——被换算车型的轴数系数C2——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为6.4,四轮组为0.38;K一一被换算车型的轴载级别

当轴间距大于3米时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时，双轴或多轴的轴载系数应按以下公式计算：C1=1+1.2（m-1）设计年限内一个车道累计当量轴次：“[（1+r）t—1]x365“计算公式：累计当量轴次：Ne= Nr试中：r——设计年限内交通量的平均年增长率％t——设计年限N——运营第一年双向日平均当量轴次（次/d）N——车道系数轴载换算结果车型P(KN)iC1C2n(辆/日)iP4.35CCn.12iP黄河JN-150前轴49.0016.4820235.69后轴101.6011878.62解放CA10B前轴19.4016.415007.66后轴60.8511172.83长征CA160前轴45.2016.438076.88后轴83.7011175.24耶尔奇315MD3前轴5716.416075.01后轴10711196.83标准轴载前轴016.42000BZZ100后轴100.11200轴载小于25KN的轴载作用可以不计。Ns=i=11C2UiP4.35i~P2013.1通过计算软件得到当以设计弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标时，设计年限内一个车道上累计当量轴次N=365叽[1Y%n=365X2013,1X[10Q5375 *0.7=9289822,属中度交通等级；e1 Y 0.0537

B.以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次（次/d）i=1P8i=1P式中：N'—以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次（次/d）;sni—被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；P—标准轴载（KN）；Pi—被换算车型的各级轴载（KN）；C；—轴数系数；C2—轮组系数，单轮组18.5，双轮组1,四轮组,0.09;K—被换算车型的轴载级别。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载进行计算，此时轴数为m=1；当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算,轴数系数为：C'=1+2m-1

1式中：m—轴数轴载换算结果车型P(KN)iC1C2n.（辆/日）P8C'C'n.卡1 2IP黄河JN-150前轴49.00118.582050.41后轴101.6011931.03解放CA10B前轴19.40118.515000.05后轴60.85110.35长征CA160前轴45.2118.538012.25后轴83.71191.5耶尔奇315MD3前轴57118.516024.79后轴10711236.39标准准轴BZZ100前轴0118.52000后轴10011200轴载小于50KN的轴载作用可以不计。N'=SYC'C5■虫821=1 1 2 Ip1509.33当以半刚性材料结构层层底拉压力为设计指标时，设计年限内一个车道上累计当量轴次Ne2（次），属中度交通等级。=365比[(1+Y)t-1]n=365X1509.33X[(1+0.05375)12_1] 07二Ne2（次），属中度交通等级。Y 00.05375二、沥青路面结构推荐与选择（确定面层类型）根据交通等级和已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案。方案一：双层式沥青面层，上面层选用中粒式沥青混凝土AC-16，厚度为60mm；下面层采用粗粒式沥青混凝土AC-25，厚度为100mm;基层用石灰土稳定碎石，厚度为250mm；底基层选用石灰粉煤灰砂砾，厚度待定方案二：双层式沥青面层，上层选用中粒式沥青混凝土AC-13，厚度50mm；下面层采用中粒式密级配沥青混凝土AC-20，厚度为80mm;基层采用二灰碎石，厚度为250mm;底基层采用二灰土，厚度待定三、路面结构厚度验算1、 土基回弹模量的计算该路段位于1113区，当地冻深1.6m，土质为中液限粘土。由规范JTG-D50可得稠度为1.10-0.95，取1.05。查表“土击回弹模量参考值（MPa）”得土基回弹模量为36.5MPa。路面结构厚度的确定初拟路面结构层及力学计算表如下：由规范JTG-D50附录E查方案一 抗压回弹模量材料名称h(mm)15°C抗压回弹模量（MPa）20°C抗压回弹模量（MPa）劈裂强度。（MPa）AC-1660180013001.0AC-25100130010000.8石灰土稳定碎石250240024000.4石灰粉煤灰砂砾待定350035000.4方案二 抗压回弹模量材料名称h(mm)15°C抗压回弹模量（MPa）20°C抗压回弹模量（MPa）劈裂强度。（MPa）AC-1350200014001.4AC-2080160014000.8二灰碎石250300030000.5二灰土待定280028000.3各基层的模量比推荐范围由规范JTG-D504.2.21．基层与沥青面层之间的模量比宜在1.5-3之间；2．基层与底基层之间的模量不宜大于3.0:；3．底基层与土基之间的模量比宜在2.5-12.5之间。各基层的模量比验算方案一：1)基层与沥青面层之间的模量比为：1.84满足规范2)基层与底基层之间的模量比为：0.69满足规范方案二：1)基层与沥青面层之间的模量比为：1.88满足规范；2)基层与底基层之间的模量比为：1.1满足规范。a设计弯沉值的计算：Ld=600Ne-0.2AcAsAb单位0.01mmAc——公路等级系数As——面层类型系数Ab——路面结构类型系数计算弯沉值(路表弯沉值)：Ls=1000*2po/E1*ac*FP、o——标准车轴载轮胎接地压力和当量圆半径F——弯沉综合修正系数ac——理论弯沉系数本公路为二级公路，公路等级系数为1.1；面层是沥青混凝土，面层类型系数为1.0；半刚性基层，路面结构类型系数为1.0。即：Ld=600*1.1*1.0*1.0*1.07*10(-0.2*7)=26.7(mm)、 1A・方案一：由软件计算可得：ls=19.3(mm)因为：19.3mmW26.7mm即：lsWld故满足要求方案二：由软件计算可得：ls=18(mm)因为：18mmW26.7mm即：lsWld故满足要求b确定待定层厚度通过程序设计计算得到，石灰土的厚度为19.4cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为26.7mm,沥青面层的层底均受压应力，中粒式密级配沥青混凝土层底的最大拉应力为-0.109MPa,粗粒式密级配沥青混凝土层底的最大拉应力为-0.074MPa,石灰土稳定碎石层底的最大拉应力为0.018MPa，石灰粉煤灰砂砾层底的最大拉应力为0.215MPa。上述设计结果满足指标要求，故石灰粉煤灰砂砾厚度为20cm。方案二：通过程序设计计算得到，水泥稳定砂砾土的厚度为23.7cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为26.7mm，沥青面层的层底均受压应力，细粒式沥青混凝土的最大拉应力为-0.142MPa,粗粒式沥青混凝土层底的最大拉应力为-0.093MPa，二灰碎石层底的最大拉应力为0.058MPa,二灰土层底的最大拉应力为0.199MPa。上述设计结果满足指标要求，故二灰土层厚度为24cm。2、防冻层厚度验算Or=Osp/KsOr——容许拉应力Osp 极限抗拉强度沥青混凝土面层无机结合料稳定集料基层无机结合料稳定细粒土基层贫混凝土基层Ks沥青混凝土面层无机结合料稳定集料基层无机结合料稳定细粒土基层贫混凝土基层Ks=0.09Ne0.22/AcKs=0.35Ne0.11/AcKs=0.45Ne0.11/AcKs=0.25Ne0.05/Ac、 1A・方案一：中粒式密级配沥青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.36MPaam=-0.109MPa即：omWoR 满足要求。2)粗粒式密级配沥青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.29MPaam=-0.074MPa即：amWaR满足要求。(3)石灰土稳定碎石：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.22MPaam=0.018MPa即：amWaR 满足要求。(4)石灰粉煤灰砂砾：uR=usp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.22MPaom=0.215MPa即：omWoR 满足要求。方案二：(1)细粒式密级配沥青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.5MPaam=-0.142MPa即：omWoR 满足要求。中粒式密级配沥青混凝土：aR=asp/(0.09*Ne-0.22*Ac)=0.29MPaam=-0.093MPa即：omWoR 满足要求。二灰碎石：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.28MPaam=0.058MPa即：amWaR 满足要求。二灰土：aR=asp/(0.35*Ne-0.11*Ac)=0.23MPaam=0.199MPa即：amWaR 满足要求。设计资料汇总表、 1A・方案一：材料名称h(mm)20°C弯沉计算模量(MPa)15°C弯沉计算模量(MPa)层底拉应力(MPa)容许拉应力(MPa)(AC-16)6013001800-0.1090.36(AC-25)10010001300-0.0740.29石灰土稳定碎石250240024000.0180.22石灰粉煤灰砂砾200350035000.2150.22方案二：材料名称h(mm)20°C弯沉计算模量(MPa)15°C弯沉计算模量(MPa)层底拉应力(MPa)容许拉应力(MPa)(AC-13)5014002000-0.1420.5(AC-20)8014001600-0.0930.29二灰碎石250300030000.0580.28二灰土240280028000.1990.23