沥青路面课程设计

设计资料方案修建一条双向四车道的高速公路，设计使用年限为15年。在使用期内，预计未来十年，交通量年平均增长率为11.1%,并有石灰供应.路基中湿,E=50MP.预计交通量如表1.表1预测交通组成车型前轴重〔kN〕后轴重〔KN〕后轴数后轴轮组数后轴距〔m〕交通量〔次/日〕中客车SH13016.523.01单轮组2.501512大客车CA10B19.460.91双轮组4.001262小货车NJ13038.072.01双轮组3.303250中货车SH14226.655.11双轮组3.501410中货车HF14019.842.11双轮组2.901062大货车JN15049.0101.61双轮组4.001552特大车日野HY942127.62*753双轮组1.161512拖挂车SK661中120.6后127.8中93.8后86.62双轮组5.60102一轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。(1)以设计弯矩值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算采用如下计算公式：轴载换算结果表车型〔KN〕〔次/日〕〔次/日〕中客车SH130前轴16.516.415123.8(0)后轴23.016.4151216.2(0)大客车CA10B前轴19.416.412626.4(0)后轴20.91112621.4(0)小货车NJ130前轴30.816.43250124(0)后轴72.0113250778.6中货车SH142前轴26.616.4141028.4(0)后轴55.1111410105.4中货车HF140前轴19.816.410626(0)后轴22.11110621.4(0)大货车JN150前轴49.016.41552446后轴101.61115521663特大车日野HY942前轴127.616.4151227937.2后轴2*75111512432.6拖挂车SK661前轴中120.6后127.816.41021474.6后轴中93.8后86.61110277.2合计33100.4注：轴载小于25KN的轴载作用不计,后面挂车的荷载不计.②累计当量轴次根据设计标准，高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5，取0.45累计当量轴次：=[(1+0.102)15-1]*365*33100.4*0.45/0.102=175501964次验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算采用如下计算公式：轴载换算结果表车型〔KN〕C1C2〔次/日〕〔次/日〕中客车SH130前轴16.516.41512--后轴23.016.41512--大客车CA10B前轴19.416.41262--后轴20.9111262--小货车NJ130前轴30.816.432501.6后轴72.0113250234.8中货车SH142前轴26.616.414100.2后轴55.111141012中货车HF140前轴19.816.41062--后轴22.1111062--大货车JN150前轴49.016.4155233后轴101.61115521762.2特大车日野HY942前轴127.616.4151268004.4后轴2*75111512151.4拖挂车SK661前轴中120.6后127.816.41022921.2后轴中93.8后86.61110261.2合计73182注：轴载小于50KN的轴载作用不计,后面挂车的荷载不计.②累计当量轴次车道系数取0.45累计当量轴次：=[(1+0.102)15-1]*365*73182*0.45/0.102=388019020次二、沥青路面结构组合设计1、初拟路面结构组合初拟采用两种路面结构根据交通状况，结构层的最小施工厚度等因素综合考虑，初拟各结构层厚度如下：一方案:细粒式沥青混凝土3cm中粒式沥青混凝土5cm粗粒式沥青混凝土7cm二灰碎石40cm二灰土?以二灰土为设计层二方案:细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm水泥稳定碎石?级配碎石40cm以水泥稳定碎石为设计层2、计算设计弯沉和结构强度系数K〔用于沥青层〕〔用于二灰碎石和水泥碎石〕〔用于二灰土〕取Ac=1.0,面层为沥青混凝土,As=1.0,半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,Ab=1.0计算结果如下：Ld=600*175501964-0.2*1.0*1.0*1.0=13.47(0.01mm)(方案一)Ld=600*388019020-0.2*1.0*1.0*1.0=11.49(0.01mm)(方案二)细粒式沥青混凝土K1=0.09*1.0*1755019640.22/1.0=5.86中粒式沥青混凝土K1=0.09*1.0*1755019640.22/1.0=5.86粗粒式沥青混凝土K1=0.09*1.1*1755019640.22/1.0=6.45水泥碎石,二灰碎石:K2=0.35*3880190200.11/1.0=3.08石灰土:K2=0.45*3880190200.11/1.0=3.963、确定设计参数资料给出:E0=50MPa泊松比为0.35按试验规程规定的方法试验确定20℃的沥青混合料和其他结构层材料的抗压回弹模量E1。15℃沥青混合料和其他结构层材料的弯拉回弹模量值E1，以及沥青混合料15℃弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度值σsp，列于下表：材料名称沥青针入度抗压模量〔〕劈裂强度备注细粒沥青混凝土140020001.2~1.6,取1.4中粒沥青混凝土120018000.8~1.2,取1.0粗粒沥青混凝土100014000.6~1.0取0.8水泥稳定碎石15000.4~0.6,取0.55％～6％〔配合比或规格要求〕二灰土7500.2~0.3,取0.210：30：60〔配合比或规格要求〕二灰碎石15000.5～0.8取0.67：13：80〔配合比或规格要求〕级配碎石250符合级配要求,做底基层用4、计算确定容许弯拉应力材料名称细粒沥青混凝土1.44.890.286中粒沥青混凝土1.04.890.204粗粒沥青混凝土0.86.450.124水泥稳定碎石0.53.080.162二灰土0.23.960.051二灰碎石0.63.080.1955、计算路表弯沉和底层拉应力通过计算机程序计算，输入各项参数可得到计算结果，两个设计方案中的设计层厚度未定，先假设初始厚度，假设计算不满足不等式，再调整厚度，直至满足为止。6、结构厚度计算结果一方案设计层二灰土厚度:H5=50cm设计弯沉：Ld=13.47(0.01mm)路表计算弯沉：ls=12.8(0.01mm)一方案计算表序号结构层材料材料模量材料模量材料厚度(cm)泊松比弯拉应力容许弯拉应力1细粒沥青混凝土2000140030.25满足0.2862中粒沥青混凝土1800120050.25满足0.2043粗粒沥青混凝土1400100070.25满足0.1244二灰碎石150040满足0.1955二灰土750500.25满足0.0516土基35二方案设计层二灰碎石层厚度：H4=75cm设计弯沉：Ld=11.49(0.01mm)路表计算弯沉：ls=11.3(0.01mm)二方案计算表序号结构层材料材料模量材料模量材料厚度(cm)泊松比弯拉应力容许弯拉应力1细粒沥青混凝土2000140040.25满足0.2862中粒沥青混凝土1800120060.25满足0.2043水泥稳定碎石1500800.25满足0.1624级配碎石250400.25————5土基408、验算防冻层厚度根据查表所列的路面最小防冻厚度要求与该路状况作比照。Ⅱ区，最低气温，可不考虑防冻要求。9、方案技术经济比拟经工程预算分析：一方案经济预算序号工程名称单位每平方米工程量单价〔元〕合计〔元〕1细粒沥青混凝土m30.03260.77.8212中粒沥青混凝土m30.05261.113.0553粗粒沥青混凝土m30.07261.618.3124二灰碎石m30.4357.51435二灰土m30.5313.1156.556小计m3338.738二方案经济预算序号工程名称单位每平方米工程量单价〔元〕合计〔元〕1细粒沥青混凝土m30.04260.710.4282中粒沥青混凝土m30.06261.115.6663二灰碎石m30.75357.5268.1254级配碎石m30.4232.192.845小计m3387.059可以看出，A方案造价较低，再结合本地区降雨量大，容易引起水损害，同时考虑路面长期使用，建议采用A方案，即组合式基层沥青路面。四