瀝青混凝土路面設計

1、瀝青混凝土路面設計第五章路面設計5.1路面設計原則與依據(jù)本次設計的道路是村道，村道路面應根據(jù)交通量與其組成情況、使用功 能、當?shù)夭牧吓c自然條件，結(jié)合路基進行綜合設計，做到經(jīng)濟、適用。同時，村 道路面應具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強度，其表面應滿足平整、抗滑和排水的要 求。村道的行車道（包括錯車道）均應鋪設路面。5.2路面設計與土路肩加固形式該道路的路基寬度為 6.5m,行車道寬6m，土路肩寬度為0.5m。由當?shù)氐淖?然條件和徽縣交通局規(guī)劃路面結(jié)構(gòu)分為三層，面層采用瀝青碎石，基層采用水泥 穩(wěn)定砂礫，基層采用天然砂礫。由于道路級別低，沒有設置路緣帶和緊急停車帶， 當路基寬度為4.5m或在道路的不通視地

2、段時，每隔 200m左右應設置錯車道， 錯車道有效長度不小于 20m，在錯車道兩端應設不小于 10m過渡段。土路肩的 基層與路面相同，在表層宜鋪置一些粗粒式瀝青碎石或砂礫石。若行車道寬度不 夠，需要加固部分路肩，提供側(cè)向?qū)挾?，以利于行車安全，見下圖5.1所示：圖5.1道路橫斷面的構(gòu)成5.2路面結(jié)構(gòu)類型的計算1. 基本資料(1 )設計任務書要求甘肅徽縣村村通道路設計等級為四級公路，設計年限10年，擬采用瀝青碎石路面，需進行結(jié)構(gòu)設計。(2 )氣象資料該公路處屬暖溫帶大陸性氣候，溫暖而濕潤，冷季短，暖季長。年平均氣溫12.1 C。無霜期215天，年平均降水量 782mm。(1) 地質(zhì)資料一般路基處于

3、中濕狀態(tài)，沿線路段有大量的砂礫、巖石塊，水源充足，可以說筑料豐富。(2) 交通分析由設計資料可知該路技術(shù)等級為四級公路，路基寬6.5m，路面寬6m，土路肩寬0.5 m ,根據(jù)設計要求與規(guī)范砂礫石路面的設計年限為10年，徽縣麻沿鄉(xiāng)的的汽車交通量 2007年為300輛/日，交通量年平均增長率為 7%,到設計年2017的年平均日交通量為 550輛/日。我國路面設計以雙輪單軸載100kN為不標準軸載，以 BZZ 100的各項參數(shù)見下表 5.1 。表5.1標準軸載BZZ 100各項參數(shù)標準軸載名稱BZZ100標準軸載名稱BZZ100標準軸載100輪胎接地壓力p0.70p (kN )(MPa )兩輪中心1

4、.5d單輪當量圓直徑d21.30距(cm )在整個設計年限內(nèi)，設計車道上荷載重復作用的累計當量軸次：1 t 1365NeN11010.071365n 1.00.075.2 105軸次2. 結(jié)構(gòu)組合和各層材料的選取根據(jù)公路路面設計規(guī)范知，該次路面的等級為次高級路面。根據(jù)要求路面面層采用瀝青碎石，厚度為 3 cm,基層采用水泥穩(wěn)定砂礫，厚度待定;底基層采用天然砂礫，厚度為15 cm。(1)各層所選路面材料參數(shù)表5.2材料參數(shù)(MPa )(MPa )熱拌瀝青砂礫8001.4水泥穩(wěn)定砂礫14000.5天然砂礫180（2 ）土基回彈模量的確定:該路段為川區(qū)，粘質(zhì)土，干濕狀態(tài)為干燥，根據(jù)有關(guān)的“土基干濕狀

5、態(tài)的稠度建議值”以與“二級自然區(qū)各土基回彈模量參考值”取稠度 1.1取1.1得到土基回彈模量為41 MPa。3設計指標的確定根據(jù)規(guī)范，四級公路只取設計彎沉值作為路面剛度指標，進行路面厚度設計，并不進行層底拉應力驗算。（1）設計彎沉值公路等級系數(shù)Ac取1.2 （四級公路），面層類型系數(shù) A取1.1 （熱拌瀝青碎石），基層類型系數(shù) Ab取1.6 o根據(jù)瀝青路面設計彎沉值公式計算：（2）各層材料的容許層底來應力:式中：r 容許拉應力（MPa ）;RSP / K ssp劈裂抗壓強度MPa );©抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)對于瀝青路面才來說，抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)：Ks 0.09 AaNe0.22/代式中：A

6、a 瀝青混合料級配系數(shù)細粒式瀝青碎石取為1.0細粒式瀝青碎石：0 22KS 0.09 ANe. IA 1.177r sp/Ks 1.189對于無機結(jié)合料穩(wěn)定集料，水泥穩(wěn)定砂礫:0 11KS 0.45 Ne . /代 1.49r sp / K s 0.3364. 確定水泥穩(wěn)定砂礫石的厚度路面結(jié)構(gòu)體系為三層，假定基層水泥穩(wěn)定砂礫厚度為16cm，由于路面厚度計算是以彎沉作為控制指標，故按彎沉等小理論進行計算。第一層 h1=3E=800第一層第二層h2=16E=1400 等效轉(zhuǎn)換第二層H= ？E=1400第三層h3=15E=180第三層第四層E=41Hh2n 1hi24 E1 E2 =16+6.23=

7、22.38i 2d 221.3/2 10.56H.2.101h0.282通過大量的多層彈性體系的分析得到中層厚度推算公式:Eo E20.029E2.E11.75查三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖，得1.3K20.92.4則計算路面彎沉LS 1000紐E1cF 102.1 0.01mm Ld 103.7 0.01mm所以路面厚度滿足要求第六章道路排水設計6.1 路基、路面排水系統(tǒng)的布置原則路基排水原則1. 排水設施要因地制宜，全面規(guī)劃，合理布局，綜合治理，講究效益，注意 經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面設的排水溝渠，宜短不 宜長，以使水流不過與集中，做到與時疏散，就近分流。2. 各種

8、路基排水溝渠的設置，應注意與農(nóng)田水利相配合，必要時刻適當?shù)卦?設涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。3. 設計前必須進行調(diào)查研究，查明水源和地質(zhì)條件，考慮排水系統(tǒng)的全面規(guī) 劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，各種排水渠道的平面布置與豎向布置相配 合，做到路基路面綜合設計和分期修建。4. 路基排水要注意防止附近山體的水土流失，盡量不要破壞天然水系，不輕 易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)來布設人工溝渠，減少排水 溝渠的防護與加固工程。5. 路基排水要注意和防止與當?shù)厮臈l件相違背，應結(jié)合當?shù)厮臈l件和道 路等級的具體情況，就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須調(diào)寬經(jīng)濟效益6

9、. 為了減少水對路面的破壞作用，應盡量阻止水流入路面結(jié)構(gòu)，并提供良好的排水設施，以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)上的水，以與土質(zhì)松軟和縱橫坡較陡地段的，亦可建筑具有承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。路面排水原則1. 低等級公路中，路面的橫坡一般應為 3%4%左右。當位于小縱坡或超高2. 在公路交叉口排水困難地段，路面排水設計應滿足行駛動力學和排水技術(shù) 要求，在交叉路口前應設置泄水口。3. 對于縱坡較大的地段，彎道內(nèi)側(cè)車道、豎曲線的凹部、高路堤的橋梁端部等特殊部位，為防止過大集中水流對路基路肩、邊坡沖刷，可局部設置當水緣石4. 所有排水設施的設置，除能滿足排水要求外，均應滿足有利于今后養(yǎng)護維 修。5. 為減

10、少地表面水和地下水對面層、基層和路基的侵蝕破，迅速排除路面結(jié) 構(gòu)的層間水，通常將路面排水與路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)綜合考慮。6.2排水系統(tǒng)的水力學計算1. 設計流量流量是路基排水的基本依據(jù)，其大小與匯水面積、洪水頻率、匯水區(qū)域內(nèi)的 地形、地貌與植被等因素有關(guān)。設計流量的計算法有多種，路界內(nèi)的各項排水設施所需排泄的設計流量可按 下式計算確定：Q 16.67 qF（6.1）式中:Q設計流量，m3/s ；Q設計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的平均降雨強度，mm /min ;徑流系數(shù)；F 匯水面積，km2 ;在本次設計中徑流系數(shù)按匯水區(qū)域內(nèi)的地表種類確定為0.600.80。坡面匯流歷時可按下式計算確定：(Ls 370

11、m )( 6.2)式中：ti坡面匯流歷時，min ;mi 地表粗度系數(shù)，按地表情況查表本次設計取0.20Ls,is分別為坡面長度，m和坡度。計算溝管內(nèi)匯流歷時時，先在斷面尺寸、坡面變化點或者有支溝(支管)匯 入處分段，分別計算各段的匯流歷時后再疊加而得，即：(6.3)式中：t2溝管內(nèi)江流歷時，min ;n和i分段數(shù)和分段序號；li第i段的長度，mM第i段的平均流速， m /s。溝管內(nèi)的平均流速按下式近似估算：0.6V 20ig式中：ig該段排水溝管的平均坡度。2. 水力計算(1 )對于具有規(guī)則形狀的溝渠段面，以與溝底縱坡較緩，流量與流速按等速流的關(guān)系式(6.4)(6.5)式中： v水流的斷面流

12、速，m /s;Q 通過一定斷面的流量，m3 / s水流斷面面積，m2 ;R水力影響半徑，m ;i水力坡降，在等速的條件下，可以認為與溝底縱坡相同；C 流速系數(shù)，通過實驗按規(guī)定公式計算。（2）流速系數(shù)流速系數(shù)主要取決于水流條件，如溝渠、管道或地表等，以與其粗糙 程度，要求在實驗的基礎上，確立計算公式。（6.6）式中：n水流斷面的粗糙系數(shù)，其值與溝渠表層材料有關(guān)，本次設計的道路 溝渠 n 0.0275。R水力半徑，m ;y與R與n有關(guān)的指數(shù)，三者關(guān)系如下：y 2.5 n 0.13 0.75 R n 0.10（6.7）除此外，C值也可查有關(guān)的表和圖得知。（3）容許的最小與最大流速為避免溝渠產(chǎn)生泥沙淤

13、積，設計時應保證溝渠內(nèi)的水流，具有一定的流速。溝渠的容許最小流速 Vmin （ m / S），同水中所含的泥沙粒徑有關(guān)，可按下列經(jīng)驗公式計算:VminR12(6.8 )式中：與所含土粒有關(guān)的系數(shù)，見表R水力半徑，m。表6.1 系數(shù)表水中含土類值粗砂0.65 0.77中砂0.58 0.64細砂0.41 0.45極細砂0.31 0.41為使溝渠不致沖刷成害，溝渠的最大流速，應予限制。本次設計溝渠一種為 砂質(zhì)粘土，容許最大設計流速為 1.4 ( m /s)，另一種為漿砌片石，容許最大設 計流速為3.0 (m /s)。(4)常用的溝渠斷面水力計算水流斷面面積與其流速與流量，同斷面形式與水力半徑、顯周等

14、水力 要素有關(guān)。溝渠斷面主要是梯形和矩形，其尺寸有底寬 b、水深h與平均邊 坡率m。水力要素關(guān)系式：2bh mh(6.9)b Kh(6.10 )(6.11 )式中：m溝渠邊坡坡率，對于矩形，m 0 ;對于梯形，m g m?;不對稱梯形。K 斷面系數(shù)，矩形 K 2 ;對于梯形K 2J m2 ;不對稱梯形，K 2 1 ml1 m22。本次設計的道路在樁號 K2+300K2+637.878 范圍內(nèi)有農(nóng)田，需修灌溉渠， 在設計時可將邊溝設計為溝渠，溝渠材料采用漿砌片石。這樣既方便了灌溉，又 節(jié)約了土地。已知水力梯度i 0.6%，對稱梯形斷面 m 1.5， Qs 1.30 m3 /s，用選擇法試定溝渠的

15、尺寸。假定b 0.4，查表知bh 0.61，取h 0.66由式（6.9） ，bh mh20.4 0.66 1.5 0.6620.92m2由式（6.10） ， b Kh 2.78m由式（6.11 ）， R0.33在按式（6.7），取 y 0.25;由式（6.6）， C 29.16 ;由式（6.4） ， v 1.30m/s由式（6.5） ， Q 1.2m3/s驗算：查表知 Vmax 1.4m/s ;由式（6.8），0.4 時，Vi 0.23m/s ;因為設計結(jié)果V 1.30m/s，介于vmax與Vmin質(zhì)之間，所以流速符合要求。又因為設計流量Q 1.2m3/s與Qs 1.30 m3/s相差未超過1

16、0%，一般認為設計 符合要求，否則應重新新假定尺寸，重新計算，直到符合要求為止結(jié)論:因為流速與流量均符合要求，本溝渠可采用底寬為0.4m ;而溝深H ,應為水深h加安全高度 h 0.10 0.20m，本設計中h 0.14，所以H h h 0.8m。6.3 排水系統(tǒng)布置與設計本次設計的村道排水設備有邊溝、排水溝，這些排水設備設在路基的不同部位，各自的排水功能，布置要求均有差異。1.邊溝設置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線平行， 用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝的排水量不大，一般 不需要進行水文和水力計算，根據(jù)沿線具體條件，選用標準橫斷面形式，邊溝緊 靠路基，

17、通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過長，盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時 設置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側(cè)排出。邊溝的縱坡（出水溝附近除外）一般與路線縱坡一致。平坡路段，邊溝宜保 持不小于0.5%的縱坡。特殊情況容許采用 0.3%，但邊溝出口間距宜縮短。在邊 溝出口附近與排水困難路段，邊溝應進行特殊設計。邊溝的橫斷面形式，有梯形、矩形、三角形與流線形等，邊溝橫斷面一般采用梯形，梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡為1 : 1.01:1.5，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。石方路段的邊溝宜采用矩形橫斷面，其內(nèi)側(cè)邊坡直立，坡面應采用漿砌片石 防護，外側(cè)邊坡坡

18、度與挖方邊坡坡度相同梯形邊溝的底寬與深度約 0.40.6m ,水流少的地區(qū)或低段，取底限或更小， 但不宜小于0.3m ;降水量集中或地勢偏低的路段，取高限或更大一些。在路塹和高路堤段，由于邊溝水流向路堤坡腳處，兩者高差大，必須因地制 宜，根據(jù)地形與地質(zhì)等條件，將出水口延伸至坡腳外，以免邊溝水沖刷填方坡腳。邊溝水流流向橋涵進水口時，為避免邊溝流水產(chǎn)生沖刷，應作適當處理。本次設計的村道邊溝采用的是梯形邊溝，邊溝內(nèi)側(cè)坡度為1:1.5，外側(cè)坡度為1:0.5，底寬和深度均為0.4m，邊溝縱坡與路線縱坡坡度保持一致。除K0+97.637 K0+140 左側(cè)路段、K1+000 K1+051.274 右側(cè)路段

19、、K1+800 K1+020 右側(cè)段、K1+980.132 K2+053.718 段、K2+912.104 K3+040 段外，其余路段均為土質(zhì)邊溝。見下圖6.1即為本次道路中設計的土邊溝，見圖6.2則為漿砌邊溝圖6J梯形土質(zhì)邊溝2.排水溝排水溝主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流，引至橋涵或路基 范圍以外的指定地點。當路線受到多段溝渠或水道影響時，為保護路基不受侵害，可以設置排水溝以調(diào)節(jié)水流，整治水道。排水溝的橫斷面。一般采用梯形，尺寸大小應經(jīng)過水力水文計算選定。用于 邊溝、截水溝與取土坑出水口的排水溝，橫斷面尺寸根據(jù)設計流量確定，底寬與 深度不宜小于0.5m，土溝的邊坡坡度約為 1

20、: 11: 1.5。排水溝的位置，可根據(jù)需要并結(jié)合當?shù)氐匦蔚葪l件而定， 離路基盡可能遠些， 距路基坡腳不宜小于2m，平面上應力求直捷，需要轉(zhuǎn)彎時盡量圓順，做成弧形, 其半徑不宜小于1020m，連續(xù)長度宜短，一般不超過 500m。排水溝應具有合適的縱坡，以保證水流暢通，不致流速太大而產(chǎn)生沖刷，亦 不可流速太小而形成淤積，為此宜通過水文力學計算擇優(yōu)選定。一般情況下，可 取0.5%1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。若縱坡大于3%，應采取相應 的加固措施。在本次設計的道路中樁號 K1+810和K2+820兩處左側(cè)設置排水溝，根據(jù)當?shù)氐乃臈l件可以確定排水溝底寬與深度均為0.5m，邊坡坡度為1: 1.5，縱坡為0.5%，材料為M7.5漿砌片石目 錄第 1 章 概 述11.1設計概要11 . 2設計依據(jù)11 . 3設計規(guī)范11 . 4設計標準21 . 5現(xiàn)狀評價與沿線自然地理概況21.5.1 道路地理位置21.5.2 道路現(xiàn)狀21.5.3 遠景交通量預測31.5.4 自然地理概況41 . 6工程概況51.6.1 工程概述51.6.2 本公路的建設意義81 . 7 計算機輔助設計82.1 路線方案的選擇112.1.1 選線的原則112.1.2 路線選線的過程1 12.1.3 路線方案的確定1