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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页2、路面工程设计2.1、路面设计的原则根据交通量、公路的使用任务、性质、结合项目所在区域的气候、水文、地质、材料、实践经验及施工和养护条件等情况综合进行路面设计。吸取最近几年省内外在高等级公路上修筑沥青路面的经验和教训，在有效控制投资的前提下充分考虑采用机械化施工方法，重视新技术、新工艺、新材料的应用。沥青砼路面设计以双轮组单轴载100KN（轮胎接地压强P为0.7Mpa，单轮传压面直径d为21.3cm，两轮中心距为1.5d）为标准轴载。2.2、公路路面排水设计本次公路路基排水设计以三个典型断面进行设计。路面结构层中
2、底基层采用级配碎石，并沿路基宽度方向满铺，以利路面内部排水。挖方段路面边缘及土路肩采用PE防渗布、碎石层、泄水孔进行排水。2.3、水泥混凝土路面与沥青混凝土路面比选2.3.1、技术适应性比较对于土基，水泥砼路面对土基条件不太敏感，而沥青砼路面的整体强度很大程度上取决于土基强度。对于路面所使用的集料，水泥砼路面可以容纳各种类型的集料和砂，只要这些材料满足一定的标准(如级配、砂率、洁净等)。而沥青砼路面对集料的要求较高，除应满足规范规定的强度、耐磨耗(磨耗率、压碎值)及粗糙度(磨光值)指标要求外，还应考虑沥青与石料的粘结力。对于气候条件，对路面的影响主要表现为当地气温、降水以及地下水位。水泥砼路面
3、对温度的敏感性较小，在炎热的夏季，水泥砼路面不会出现象沥青砼路面因温度而产生的车辙、推移、泛油等病害。水对任何一种路面均会产生破坏，水不仅对路面结构本身有影响，对土基的影响尤甚，但沥青砼路面的水稳性相对较差。在施工方面，沥青路面可进行大面积机械化施工，现场操作简便，施工进度快，施工工期大大缩短，且完工后无需养生即可开放交通，影响交通时间短。但施工受气候影响，气温较低时铺筑沥青面层，施工质量得不到保证。水泥路面也可进行机械化施工，且施工受气温影响较少，但施工程序较多，施工工期长，完工后要经过1520天的湿治养生，才能开放交通，如需提前开放交通，需采取在拌合料中添加早强剂、减水剂等特殊措施，增加成
4、本。2.3.2、使用性能比较沥青路面表面平整度好，无各种接缝，行车过程振动小，噪音低，行车平稳、舒适，养护维修简便，既可对局部损坏路面进行翻挖修补，又可直接加铺面层，恢复旧沥青面层的质量。但沥青路面由于行车作用，经过一段时间使用后，面层矿料逐渐磨光，沥青路面面层中多余的沥青在行车荷载重复作用下易产生泛油，形成表面滑溜，抗滑能力差；沥青路面水稳性、热稳性差，易产生老化、裂缝等病害，与水泥路面比，使用寿命较短，一般设计使用年限为1215年。 水泥路面水泥路面具有较高的抗压强度抗弯拉强度和抗磨耗能力，能通行包括履带式车辆等各种重交通运输工具，水稳性、热稳性均较好，它的强度随着时间的延长而逐渐提高，不
5、存在沥青路面的老化现象，经久耐用，一般设计使用年限为2030年。在设计合适、正常施工情况下，设计使用年限内水泥路面出现病害的比例较低，养护工作量相对较少，养护费用较低，综合经济效益高。但水泥路面平整度较沥青路面差，一般都要设置胀缝、缩缝、施工缝等各种接缝，行车中振动大，舒适性差；汽车行驶过程中噪音大，影响人的生理和心理状况；出现局部损坏或抗滑坡能力降低时，维修工作量大，实施时间长，养护困难，影响交通。2.3.3、两类路面的经济比较路面结构的经济评价主要考虑的因素有路面结构的寿命周期总费用现值、建筑及养护费用，还要考虑采用的方案对当地经济的影响，如使用当地材料、劳动力资源的利用等。根据江苏省交通
6、科研所和东南大学联合研究的结果表明，普通公路上两类路面的初期投资非常接近，水泥砼路面的初期投资仅比沥青砼路面高4%10%，而水泥砼路面的费用现值要比沥青砼路面费用现值低2%10%。由此可见，仅从经济的角度出发，水泥砼路面和沥青砼路面具有相同的竞争力。2.3.4、两类路面的环保评价水泥路面施工中对水和水泥的需要量大。据计算，修筑22cm厚、7m宽的水泥路面，每1km要消耗水泥约638t和水约1848t，给缺水地区带来较大困难。消耗大量水泥要开采大量石料，势必破坏植被和山体稳定，造成水土流失；随处开采石料，也破坏自然景观；水泥生产过程中产生的大量粉尘污染空气，影响周围环境。沥青路面在加热拌和生产过
7、程中也会产生有毒危害气体，但排放量较小。从环境保护角度，应选择沥青路面。但是结合当地地形，考虑到K74000K74500这段路紧挨石料场，池塘，对水泥路面施工有利，因此此段采用水泥混泥土路面，而前段采用沥青混泥土路面，综合分析，本次毕业设计主要选择沥青混凝土路面。2.4、沥青路面设计(干燥状态)2.4.1、 确定累计标准轴次 计算设置： 根据交通量计算根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)3.0.3条与3.0.4条的规定计算累计标准轴次 Ne1) 交通参数 公路等级： 高速公路 路面等级： 高级路面 设计年限： 15 年 建设期限： 3 年 年平均增长率： 6.0 % 车道特征： 四车
8、道 车道系数： 0.402) 交通量组成交通量组成、汽车计算参数及轴载换算计算结果表序号汽车名称交通量 次/日 Ni汽车总重 （KN）轴位轴重（KN）轮组 (个)轴数(根)轴距（m）弯沉及沥青面层换算交通（轴次/日）基层拉应力换算交通量（轴次/日）1南京NJ-130 180039.50前轴16.501100后轴23.0021002解放CA10B 160096.90前轴28.701119.640后轴68.2021132.45 32.763东风EQ140 200040.8前轴13.41100后轴27.4216.4504依士兹TD5030092.90前轴23.701100后轴69.2021302.3
9、878.885黄河JN162A50150.60前轴23.7011383.2089.53后轴69.20211441.181680.576齐齐哈尔QQ56015180.70前轴23.7011383.2089.53后轴69.20211441.181680.577解放CA30A120150.60前轴49.0011172.460后轴101.6021642.89681.248交通SH361 35154.50前轴50.2011383.2089.53后轴104.30211441.181680.579太脱拉11151300214.0前轴51.41162.439.91后轴80.00223270.0055.36合计
10、7220 2628.253) 累计标准轴次计算结果以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时： Ne = 13318188 轴次进行半刚性基层层底拉应力验算时： Ne = 10795103 轴次2.4.2、 确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)7.0.2条与7.0.3条的规定计算设计指标1) 设计指标各系数 公路等级： 高速公路 公路等级系数： 1.0 面层类型： 沥青混凝土面层 面层类型系数： 1.0 基层类型： 半刚性基层、底基层总厚度20cm 基层类型系数： 1.0 沥青混凝土级配类型： 中粒式沥青混凝土 级配类型系数： 1.02) 设计指标
11、a. 设计弯沉值： ld = 22.15 (0.01mm) b. 抗拉强度结构系数 对沥青混凝土面层： Ks = 3.3915 对无机结合料稳定集料类： Ks = 2.0995 对无机结合料稳定细粒土类： Ks = 2.69932.4.3、 确定土基回弹模量 计算设置： 按规范计算1) 根据公路沥青路面设计规范中表6.1.2-1“土基干湿状态的稠度建议值” 土 组 类 型 ： 粘质土 路基干湿状态： 干燥状态 土基土质稠度： Wc = 1.0912) 根据公路沥青路面设计规范中附表E2“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)” 公路自然区划： IV-5 区 土 组 类 型 ： 粘质土
12、 土基回弹模量提高系数： 无 土基回弹模量： E0 = 45.0 MPa2.4.4、 确定结构设计参数1) 基本参数路基路面结构总层数： 6 结构设计层位： 42) 根据公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)的建议值确定各结构层设计参数路面结构层设计参数表层位材料名称材料类型厚度（cm）抗拉模量劈裂强度容许拉应力20151细粒式沥青混凝土沥青混凝土4.01400.02000.01.40.4132中粒式沥青混凝土沥青混凝土5.01000.01400.00.80.2363粗粒式沥青混凝土沥青混凝土6.01000.01400.00.800.2364二灰碎石稳定集料设计层1500.0非沥青砼0.6
13、50.3105级配碎石 非整体性15.0250.0非沥青砼松散材料无6中液限粘土45.0 2.4.5、确定结构设计参数 确定最小防冻厚度 计算设置： 不进行验算2.4.6、确定结构设计参数设计结果按设计弯沉设计, h4 = 36.6 cm。已满足第 1 层容许拉应力验算指标要求 已满足第 2 层容许拉应力验算指标要求已满足第 3 层容许拉应力验算指标要求 已满足第 4 层容许拉应力验算指标要求2.4.7、验算结果1) 选定厚度为： h4 = 36.6 cm2) 验算结果计算弯沉值为： ls = 22.12 (0.01mm)设计弯沉值为： ld = 22.15 (0.01mm), 满足路面整体刚度指标要求第 1 层计算拉应力值为： 1 = -0.204 MPa 容许拉应力值为：R1 = 0.413 MPa 满足第 1 层路面验算指标要求第 2 层计算拉应力值为： 2 = -0.083 MPa 容许拉应力值为：R2 = 0.236 MPa 满足第 2 层路面验算指标要求
