路基路面課程設(shè)計(jì)匯本

...wd......wd......wd...一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.基本要求東北某公路局部路段擬建一條4車(chē)道的一級(jí)公路，設(shè)計(jì)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(jì)。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(cè)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(zhǎng)率為10%。表1交通量組成車(chē)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(jì)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(gè)同學(xué)需提交的材料包括：設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、擬設(shè)計(jì)路面構(gòu)造的橫斷面示意圖、擬設(shè)計(jì)路面構(gòu)造的彎沉〔徑向〕和應(yīng)力分布圖〔豎向〕。二、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1.基本資料：〔1〕自然地理?xiàng)l件新建一級(jí)公路地處區(qū)，為雙向四車(chē)道，擬采用瀝青路面構(gòu)造進(jìn)展施工圖設(shè)計(jì)，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(shí)定設(shè)計(jì)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(jì)值為37〔3〕據(jù)預(yù)測(cè)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(zhǎng)率為10%。表1交通量組成車(chē)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(jì)軸載根據(jù)設(shè)計(jì)人任務(wù)書(shū)的要求按設(shè)計(jì)回彈彎沉和容許彎拉應(yīng)力兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，分別計(jì)算設(shè)計(jì)年限的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次，確定交通量等級(jí)，面層類(lèi)型，并計(jì)算設(shè)計(jì)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(jì)指標(biāo)時(shí)=2106.5〔次/日〕設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：=1221.4〔萬(wàn)次〕路面設(shè)計(jì)彎沉值：〔0.01mm〕②當(dāng)以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)〔次/日〕設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：=1063.6〔萬(wàn)次〕累計(jì)軸次計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表軸載計(jì)算與累計(jì)軸載汽車(chē)車(chē)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(jì)交通軸次1250萬(wàn)次1048萬(wàn)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(gè)方案。按計(jì)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(jī)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(jì)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(jí)配砂礫墊層，以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計(jì)層。3.路面材料配合比設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)定〔1〕實(shí)驗(yàn)材料確實(shí)定半剛性基層所用集料取自沿線料場(chǎng)，結(jié)合料瀝青選用A級(jí)90號(hào)，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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGF40―2004〕相關(guān)規(guī)定?！?〕路面材料配合比設(shè)計(jì)〔略〕〔3〕路面材料抗壓回彈模量確實(shí)定①根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，選區(qū)工程用各種材料制作，測(cè)定設(shè)計(jì)參數(shù)。按照《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》〔JTJ057―94〕中規(guī)定的工程頂面法測(cè)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(yàn)規(guī)程》〔JTJ052―2000〕中規(guī)定的方法測(cè)定瀝青混合料的抗壓回彈模量，測(cè)定20℃、15℃的抗壓回彈模量，各種材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)下表瀝青材料抗壓回彈模量測(cè)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(jí)配瀝青碎石12481161016171515614032027半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測(cè)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(jí)配碎石400級(jí)配砂礫250〔4〕路面材料劈裂強(qiáng)度測(cè)定根據(jù)設(shè)計(jì)配合比，選取工程用各種原材料，測(cè)定規(guī)定溫度和齡期的材料劈裂強(qiáng)度。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》與《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的方法進(jìn)展測(cè)定，結(jié)果如下表路面材料劈裂強(qiáng)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(jí)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(qiáng)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(jì)算該構(gòu)造為半剛性基層，瀝青路面的基層類(lèi)型系數(shù)為1.0，設(shè)計(jì)彎沉值為22.84〔0.01mm〕。利用設(shè)計(jì)程序驗(yàn)算構(gòu)造是否滿足設(shè)計(jì)彎沉與容許拉應(yīng)力的要求，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)下表。路表計(jì)算彎沉為21.86〔0.01mm〕，小于設(shè)計(jì)彎沉，符合要求；各構(gòu)造層的驗(yàn)算結(jié)果均滿足要求。構(gòu)造厚度計(jì)算結(jié)果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強(qiáng)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(jì)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(lèi)型，為1.45，設(shè)計(jì)彎沉值為33.12〔0.01mm〕。利用設(shè)計(jì)程序驗(yàn)算構(gòu)造是否滿足設(shè)計(jì)彎沉與容許拉應(yīng)力的要求，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)下表。路表計(jì)算彎沉為27.08〔0.01mm〕，小于設(shè)計(jì)彎沉，符合要求；各構(gòu)造層的驗(yàn)算結(jié)果均滿足要求。構(gòu)造厚度計(jì)算結(jié)果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強(qiáng)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(wú)需進(jìn)展防凍層厚度驗(yàn)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?！?〕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(qián)。由于瀝青的造價(jià)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(jì)圖設(shè)計(jì)公路等級(jí)為一級(jí)，且為雙向四車(chē)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(chē)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(jì)邊坡為1:2.5。〔1〕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