沥青路面课程设计

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1、设计资料计划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% ,并有石灰供给 .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 SH130 16.5 23.0 1 单轮组 2.50 1512 大客车 CA10B 19.4 60.9 1 双轮组 4.00 1262 小货车 NJ130 38.0 72.0 1 双轮组 3.30 3250 中货车 SH142 26.6 55.1 1 双轮组 3.50 141

2、0 中货车 HF140 19.8 42.1 1 双轮组 2.90 1062 大货车 JN150 49.0 101.6 1 双轮组 4.00 1552 特大车日野HY942 127.6 2*75 3 双轮组 1.16 1512 拖挂车 SK661 中 120.6 后 127.8 中 93.8 后 86.6 2 双轮组 5.60 102 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：4 . 3 51 21kiiiPN C C nP轴载换算结果表车型 iP （ KN） 1C 2C in （次 /

3、日）4.351 21kiiiPN C C nP（次 /日）中客车 SH130前轴 16.5 1 6.4 1512 3.8(0) 后轴 23.0 1 6.4 1512 16.2(0) 大客车 CA10B前轴 19.4 1 6.4 1262 6.4(0) 后轴 20.9 1 1 1262 1.4(0) 小货车 NJ130前轴 30.8 1 6.4 3250 124(0) 后轴 72.0 1 1 3250 778.6 中货车 SH142前轴 26.6 1 6.4 1410 28.4(0) 后轴 55.1 1 1 1410 105.4 中货车 HF140前轴 19.8 1 6.4 1062 6(0)

4、后轴 22.1 1 1 1062 1.4(0) 大货车 JN150前轴 49.0 1 6.4 1552 446 后轴 101.6 1 1 1552 1663 特 大 车 日 野HY942前轴 127.6 1 6.4 1512 27937.2 后轴 2*75 1 1 1512 432.6 拖挂车 SK661前轴 中 120.6 后 127.8 1 6.4 102 1474.6 后轴 中 93.8 后 86.6 1 1 102 77.2 合计4.351 21kiiiPN C C nP33100.4 注：轴载小于 25KN 的轴载作用不计 ,后面挂车的荷载不计 . 累计当量轴次根据设计规范， 高速公

5、路沥青路面的设计年限取 15 年， 四车道的车道系数是 0.40.5，取 0.45 累计当量轴次：11 1 365teN N=(1+0.102) 15-1*365*33100.4*0.45/0.102=175501964 次(2) 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：81 21kiiiPN C C nP轴载换算结果表车型 iP （ KN） C1 C2 in （次 /日）81 21kiiiPN C C nP（次 /日）中客车 SH130前轴 16.5 1 6.4 1512 - 后轴 23.0 1 6.4 1512 - 大客车 CA10B前轴 19.4 1 6.4

6、1262 - 后轴 20.9 1 1 1262 - 小货车 NJ130前轴 30.8 1 6.4 3250 1.6 后轴 72.0 1 1 3250 234.8 中货车 SH142前轴 26.6 1 6.4 1410 0.2 后轴 55.1 1 1 1410 12 中货车 HF140前轴 19.8 1 6.4 1062 - 后轴 22.1 1 1 1062 - 大货车 JN150前轴 49.0 1 6.4 1552 33 后轴 101.6 1 1 1552 1762.2 特 大 车 日 野 前轴 127.6 1 6.4 1512 68004.4 HY942 后轴 2*75 1 1 1512 1

7、51.4 拖挂车 SK661前轴 中 120.6 后 127.8 1 6.4 102 2921.2 后轴中 93.8 后 86.6 1 1 102 61.2 合计81 21kiiiPN C C nP73182 注：轴载小于 50KN 的轴载作用不计 , 后面挂车的荷载不计 . 累计当量轴次车道系数取 0.45 累计当量轴次：11 1 365teN N=(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

8、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 dl 和结构强度系数 K 0 . 2600d e c s bl N A A A0 . 2 21 0 . 0 9 /s e cK A N A （用于沥青层）0 . 1 12 0 . 3 5 /e cK N A （用于二灰碎石和水泥碎石）0 . 1 13 0 . 4 5 /e cK N A （用于二灰土）取 A c=1.0, 面层为沥青混

9、凝土 ,A s=1.0, 半刚性基层 ,底基层总厚度大于 20cm,A b=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*175501964 0.22/1.0=5.86 中粒式沥青混凝土 K1=0.09*1.0*175501964 0.22/1.0=5.86 粗粒式沥青混凝土 K1=0.09*1.1*175501964 0.22/1.0=6.45水泥碎石 ,

10、二灰碎石 :K2=0.35*388019020 0.11/1.0=3.08石灰土 : K2=0.45*388019020 0.11/1.0=3.963、确定设计参数 0 1, , spE E资料给出 : E 0=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 sp，列于下表：材料名称沥青针入度抗压模量 1E （ M Pa ） 劈裂强度015 C M Pa 备注020 C 015 C细粒沥青混凝土 90 1400 2000

11、 1.21.6, 取 1.4 中粒沥青混凝土 90 1200 1800 0.81.2, 取 1.0 粗粒沥青混凝土 90 1000 1400 0.61.0 取 0.8 水泥稳定碎石 1500 0.40.6, 取 0.5 5 6（配合比或规格要求）二灰土 750 0.20.3, 取 0.2 10： 30： 60 （配合比或规格要求）二灰碎石 1500 0.5 0.8 取 0.6 7： 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 RspR K材料名称sp MPaKR MPa细粒沥青混凝土 1.4 4.89 0.286 中粒沥青混凝土 1.

12、0 4.89 0.204 粗粒沥青混凝土 0.8 6.45 0.124 水泥稳定碎石 0.5 3.08 0.162 二灰土 0.2 3.96 0.051 二灰碎石 0.6 3.08 0.195 5、计算路表弯沉 sl 和底层拉应力 m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， 若计算不满足不等式， 再调整厚度， 直至满足为止。s al lm R6、结构厚度计算结果一方案设计层二灰土厚度 : H 5=50cm 设计弯沉： Ld=13.47(0.01mm)路表计算弯沉： l s=12.8(0.01mm) 一方案计算表序号结构层材料015

13、C 材料模量MPa020 C 材料模量MPa材料厚度 (cm) 泊松比弯拉应力MPa容许弯拉应力MPa1 细粒沥青混凝土2000 1400 3 0.25 满足0.286 2 中粒沥青混凝土1800 1200 5 0.25 满足0.204 3 粗粒沥青混凝土1400 1000 7 0.25 满足0.124 4 二灰碎石 1500 40 满足0.195 5 二灰土 750 50 0.25 满足0.051 6 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： l s=11.3 (0.01mm) 二方案计算表序号结构层材料015 C

14、 材料模量MPa020 C 材料模量MPa材料厚度(cm) 泊松比弯拉应力MPa容许弯拉应力MPa1 细粒沥青混凝土2000 1400 4 0.25 满足0.286 2 中粒沥青混凝土1800 1200 6 0.25 满足0.204 3 水泥稳定碎石1500 80 0.25 满足0.162 4 级配碎石 250 40 0.25 5 土基 40 8、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对比。 区，最低气温 00.2 C ，可不考虑防冻要求。9、方案技术经济比较经工程预算分析：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 m

15、3 0.03 260.7 7.8212 中粒沥青混凝土 m3 0.05 261.1 13.0553 粗粒沥青混凝土 m3 0.07 261.6 18.3124 二灰碎石 m3 0.4 357.5 1435 二灰土 m3 0.5 313.1 156.556 小计 m3 338.738二方案经济预算序号 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 m3 0.04 260.7 10.4282 中粒沥青混凝土 m3 0.06 261.1 15.6663 二灰碎石 m3 0.75 357.5 268.1254 级配碎石 m3 0.4 232.1 92.845 小计 m3 387.059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、设计成果1、见附图横断面图、路面边缘排水图。附：参考资料1、公路沥青路面设计规范 JTJ 014-97；2、徐家钰， 程家驹编著 . 道路工程 ，上海：同济大学出版社， 2004 年 8；3、公路工程技术标准 JTJ001-97；4、公路自然区划标准 JTJ 003-86；5、邓学钧编， 路基路面工程 . 北京：人民交通出版社， 2000 年 2 月。 ；6、 张京穗，傅少君，邹维列， 道路工程 .武汉：武汉理工大学出版社， 2002 年 6 月。