路基路面課程設(shè)計匯本

...wd......wd......wd...一、設(shè)計任務(wù)書1.基本要求東北某公路局部路段擬建一條4車道的一級公路，設(shè)計年限為15年，擬采用瀝青路面構(gòu)造，需進(jìn)展路面構(gòu)造設(shè)計。2.氣象資料該公路所在地區(qū)為區(qū)，最低氣溫為-15℃。3.地質(zhì)資料與筑路材料沿線土質(zhì)為紫色粉質(zhì)粘性土，地下水位距地表為1.2m，路基填土高平均為0.7m.公路沿線有大量碎石集料，筑路材料豐富，并有水泥、石灰和粉煤灰等供應(yīng)。4.交通資料據(jù)預(yù)測該路竣工初年的交通組成如表1所示。使用年限內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。表1交通量組成車型前軸重〔kN〕后軸重〔kN〕后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量〔次/日〕東風(fēng)KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400東風(fēng)SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.01201005.參考資料和應(yīng)用軟件〔1〕主要以《公路瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD50-2006〕為主，或參考本課程使用的教材?！?〕應(yīng)用的軟件為BISAR及CAD。6.提交材料每個同學(xué)需提交的材料包括：設(shè)計計算書、擬設(shè)計路面構(gòu)造的橫斷面示意圖、擬設(shè)計路面構(gòu)造的彎沉〔徑向〕和應(yīng)力分布圖〔豎向〕。二、設(shè)計計算書1.基本資料：〔1〕自然地理條件新建一級公路地處區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面構(gòu)造進(jìn)展施工圖設(shè)計，沿線土質(zhì)為紫色粉質(zhì)粘性土，填方路基高0.7m，地下水位距地表為1.2m，屬中濕狀態(tài)，最低氣溫-15℃?！?〕土基回彈模量確實定設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為紫色粉質(zhì)粘性土，根據(jù)查表法確定土基回彈模量設(shè)計值為37〔3〕據(jù)預(yù)測該路竣工初年的交通組成如表1所示。使用年限內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。表1交通量組成車型前軸重〔kN〕后軸重〔kN〕后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量〔次/日〕東風(fēng)KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400東風(fēng)SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.0120100〔4〕設(shè)計軸載根據(jù)設(shè)計人任務(wù)書的要求按設(shè)計回彈彎沉和容許彎拉應(yīng)力兩個設(shè)計指標(biāo)，分別計算設(shè)計年限的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次，確定交通量等級，面層類型，并計算設(shè)計彎沉值和容許彎拉應(yīng)力。當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：①當(dāng)以彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時=2106.5〔次/日〕設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：=1221.4〔萬次〕路面設(shè)計彎沉值：〔0.01mm〕②當(dāng)以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時〔次/日〕設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：=1063.6〔萬次〕累計軸次計算結(jié)果見表軸載計算與累計軸載汽車車型前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量〔次/日〕東風(fēng)KM34024.667.8120460江淮HF15045.1101.5120400東風(fēng)SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.0120100換算方法彎沉及瀝青層拉應(yīng)力指標(biāo)半剛性層拉應(yīng)力指標(biāo)累計交通軸次1250萬次1048萬次2.初擬路面構(gòu)造根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)歷與典型構(gòu)造，擬定了兩個方案。按計算法確定方案一、方案二的路面厚度。根據(jù)構(gòu)造層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能等因素，初步確定路面構(gòu)造組合與各層厚度如下：方案一：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式混凝土+28cm水泥穩(wěn)定碎石基層+17cm水泥石灰砂礫土層，以水泥石灰砂礫為設(shè)計層。方案二:4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+13cm密集配瀝青碎石+20cm水泥穩(wěn)定砂礫+16cm級配砂礫墊層，以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計層。3.路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)確實定〔1〕實驗材料確實定半剛性基層所用集料取自沿線料場，結(jié)合料瀝青選用A級90號，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGF40―2004〕相關(guān)規(guī)定?！?〕路面材料配合比設(shè)計〔略〕〔3〕路面材料抗壓回彈模量確實定①根據(jù)設(shè)計配合比，選區(qū)工程用各種材料制作，測定設(shè)計參數(shù)。按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》〔JTJ057―94〕中規(guī)定的工程頂面法測定半剛性材料的抗壓回彈量。②按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》〔JTJ052―2000〕中規(guī)定的方法測定瀝青混合料的抗壓回彈模量，測定20℃、15℃的抗壓回彈模量，各種材料的實驗結(jié)果與設(shè)計參數(shù)見下表瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值材料名稱20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔Mpa〕Ep方差Ep-2σEp方差Ep-2σEp+2σσEpaσEp代細(xì)粒式瀝青混凝土19912011589268034419923368中粒式瀝青混凝土14251051215217518718012549粗粒式瀝青混凝土9785586813206012001440密級配瀝青碎石12481161016171515614032027半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值材料名稱抗壓模量〔MPa〕Ep方差Ep-2σEp+2σσEp代水泥穩(wěn)定碎石318878216244752水泥石灰砂礫土159125010912091水泥穩(wěn)定砂礫261723421483086級配碎石400級配砂礫250〔4〕路面材料劈裂強度測定根據(jù)設(shè)計配合比，選取工程用各種原材料，測定規(guī)定溫度和齡期的材料劈裂強度。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》與《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》中規(guī)定的方法進(jìn)展測定，結(jié)果如下表路面材料劈裂強度材料名稱細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級配瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石水泥穩(wěn)定砂礫水泥石灰砂礫土二灰穩(wěn)定砂礫劈裂強度〔MPa〕1.21.00.80.60.60.50.40.64.路面構(gòu)造層厚度確定〔1〕方案一的構(gòu)造厚度計算該構(gòu)造為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0，設(shè)計彎沉值為22.84〔0.01mm〕。利用設(shè)計程序驗算構(gòu)造是否滿足設(shè)計彎沉與容許拉應(yīng)力的要求，驗算結(jié)果見下表。路表計算彎沉為21.86〔0.01mm〕，小于設(shè)計彎沉，符合要求；各構(gòu)造層的驗算結(jié)果均滿足要求。構(gòu)造厚度計算結(jié)果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強度〔MPa〕厚度〔cm〕層底拉應(yīng)力〔MPa〕容許拉應(yīng)力〔MPa〕均值標(biāo)準(zhǔn)值均值標(biāo)準(zhǔn)值199120126803441.24-0.230.37142510521751871.06-0.230.31978551320600.88-0.100.25318878231887820.6280.110.29159125015912500.4170.120.15370――――――〔2〕方案二的構(gòu)造厚度計算該構(gòu)造為柔性基層與半剛性基層組合，瀝青層較厚。根據(jù)工程經(jīng)歷，按內(nèi)插法確定基層類型，為1.45，設(shè)計彎沉值為33.12〔0.01mm〕。利用設(shè)計程序驗算構(gòu)造是否滿足設(shè)計彎沉與容許拉應(yīng)力的要求，驗算結(jié)果見下表。路表計算彎沉為27.08〔0.01mm〕，小于設(shè)計彎沉，符合要求；各構(gòu)造層的驗算結(jié)果均滿足要求。構(gòu)造厚度計算結(jié)果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強度〔MPa〕厚度〔cm〕層底拉應(yīng)力〔MPa〕容許拉應(yīng)力〔MPa〕均值標(biāo)準(zhǔn)值均值標(biāo)準(zhǔn)值199120126803441.24-0.340.37142510521751871.08-0.190.31124811617151560.613-0.050.19261723426172340.5200.230.242500―――16――370――――――由基本資料可知無需進(jìn)展防凍層厚度驗算。方案一瀝青層厚度18cm，總厚度為63cm。方案二瀝青層厚度25cm，總厚度為61cm。〔5〕進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用的路面構(gòu)造由基本資料可知公路沿線有大量碎石集料，因此應(yīng)充分利用碎石以減少本錢。由于瀝青的造價較高，因此從經(jīng)濟(jì)的角度考慮選擇方案一較為合理。因此確定方案一為采用的路面構(gòu)造。5.設(shè)計圖設(shè)計公路等級為一級，且為雙向四車道，應(yīng)設(shè)中央分隔帶，中央分隔帶不設(shè)置排水設(shè)施，做成中間高，兩側(cè)路面底，由單向橫坡向路肩方向排水。每車道寬度為3.75m，路肩為1.5m，路拱橫坡度為1.5%。路基填土高度為0.7m，屬于矮路堤范圍。取設(shè)計邊坡為1:2.5?！?〕橫斷面示意圖為：6543216543211-土路肩；2-硬路肩；3-面層;4-基層；5-墊層；6-路基4cm細(xì)粒式瀝青混凝土6cm中粒式瀝青混凝土4cm細(xì)粒式瀝青混凝土6cm中粒式瀝青混凝土17cm粗粒式瀝青混凝土28cm粗粒式瀝青混凝土8cm粗粒式瀝青混凝