瀝青-路面課程設計實例新

1、所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。路面工程課程設計任務書一、設計資料東北某地（114）擬建二級公路，全長40km（ K0k40），除由于 K31 + 150k33 + 350路段縱坡較大（一般為5%左右），采用水泥混凝土路面外，其余均采用瀝青類路面，其中K15 + 600k22 + 440路段為老路改造，采用補強措施，有關(guān)資料如下：1.公路技術(shù)等級為一級公路，路面寬度為9.0m。2交通狀況，經(jīng)調(diào)查交通量為4100輛/日，交通組成如表 2所示，交通量年平均增長率丫 = 4.9%。交通組成表1黃河JN150解放CA10B東風EQ140太脫拉138小汽車25%5

2、0%15%3%7%汽車參數(shù)表2車型總重(KN)載重(KN)前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)后輪輪組數(shù)前輪輪組數(shù)軸距(cm)JN150150.682.649101.6l雙單CA10B80.254019.4060.851雙單EQ14092.9050.0023.7069.201雙單太脫拉138211.4120.0051.402X 802雙單1323.路基土質(zhì)為粘性土，干濕狀態(tài)為潮濕，道路凍深為160cm。4. K15+600K22 + 440路段原路面為瀝青路面，瀝青面層厚度h= 3cm，路面實測彎沉值分別為：72、81、78、64、66、65、68、75、72、71、66、73、68、77、74

3、、74、81、82、78、79 （0.01mm）等共20測點，彎沉測定采用標準軸載，測定時路表溫度為275C，前5小時的平均溫度為25C（注：季節(jié)影響系數(shù)以k=1.08，溫度影響系數(shù) K2=1.0）。二、設計要求1.交通分析；2擬定路面結(jié)構(gòu)，并說明選用該種路面結(jié)構(gòu)的原因；確定材料參數(shù)及水泥混凝土路面板的平面設計；3.計算或驗算路面結(jié)構(gòu)層厚度； 瀝青路面可采用手工計算和計算機計算兩種方式之一，并分析其結(jié)果以及說明理由； 擬定幾種瀝青路面厚度， 采用計算機計算，分析瀝青面層變化對基層厚度的影響， 基層厚度變化對底基層厚度的影響； 對于水泥混凝土路面采用手工計算；4 繪制路面結(jié)構(gòu)圖及水泥混凝土路面平

4、面布置圖，接縫構(gòu)造圖；5編寫設計說明書。三、提交的設計文件1路面結(jié)構(gòu)圖；2 水泥混凝土路面平面布置圖，接縫構(gòu)造圖；3 設計計算說明書。路面課程設計計劃書第一步，根據(jù)設計題目，利用各種途徑查閱專業(yè)資料，如設計規(guī)范、教材等； 第二步，根據(jù)設計指導書及老師的現(xiàn)場答疑指導進行各部分的設計計算； 第三步， 編制設計計算說明書，并將其提交給指導老師檢查認可；學生應在指導教師的指導下，獨立完成設計內(nèi)容；內(nèi)容上要求條理清晰，盡 量采用簡圖和表格形式；外觀上要求字體工整，紙張和封面統(tǒng)一。具體要求如下：(1) 初步掌握路面工程設計的內(nèi)容、設計計算步驟及方法；(2) 能夠比較全面地收集和查詢有關(guān)技術(shù)資料；(3) 合

5、理擬定路面的設計方案；(4) 獨立完成路面結(jié)構(gòu)設計的計算和驗算；(5) 能夠分析路面設計時存在的問題并能加以解決。第二步，課程設計內(nèi)容和時間安排(1) 布置設計任務。教師提供路基路面課程設計的基本資料，并交待課程設計的目的、方法、要求等。0.5天(2) 路面設計資料分析、確定路面等級和面層類型1.5天（3）路面結(jié)構(gòu)設計、路面結(jié)構(gòu)參數(shù)及設計參數(shù)確定，應擬定三種可能的路 面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案；路面厚度計算和應力驗算，提出合理的路面合理的路面 結(jié)構(gòu)型式。整理及編寫整理路面工程課程設計的設計報告、計算書整理3天4考核內(nèi)容與方法4.1課程設計考核方式課程設計成績以設計成果的質(zhì)量為主， 結(jié)合平時的考差進行

6、評定。凡成績不 及格者，必須重修。平時考查主要檢查學生的出勤情況、學習態(tài)度、是否獨立完 成設計等幾方面。設計成果的檢查，著重檢查設計圖紙和計算書的完整性和正確 性。成績的評定要按課程的目的要求，突出學生獨立解決工程實際問題的能力和 創(chuàng)新性的評定。課程設計的成績按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級評定。 4.2課程設計成績評定標準（1）優(yōu) 能夠熟練綜合運用所學知識，全面獨立完成設計任務，設計過程中能夠提出自 己的見解； 設計方案合理，設計計算正確，數(shù)據(jù)可靠； 圖面質(zhì)量整潔，能很好地表達設計意圖； 計算書表達清楚，文字通順，書寫工整。（2）良 能綜合運用所學知識，全面完成設計任務； 設計方案合理，

7、設計計算基本正確，； 圖面質(zhì)量整潔，能夠較好地表達設計意圖； 計算書表達清楚，文字通順，書寫工整。（3）中 能運用所學知識，按期完成設計任務； 能基本掌握設計與計算方法； 圖面質(zhì)量一般，能較好地表達設計意圖； 計算書表達一般，有多處不夠確切。（4）及格 基本能運用所學知識，按期完成設計任務； 設計與計算沒有原則性錯誤； 圖面質(zhì)量不夠完整，基本能表達設計意圖； 計算書表達一般，有多處錯誤存在。（5）不及格 運用所學知識能力差，不能按期完成設計任務; 設計與計算有嚴重錯誤； 圖面不整潔，不能表達設計意圖；計算書不完整，有多處錯誤存在。瀝青混凝土路面厚度計算書設計資料（見任務書）二、交通分析路面設計

8、以雙輪組單軸載100KN為標準軸載。1. 以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次（1）軸載換算。軸載換算采用如下的計算公式：4.35CGn*)計算結(jié)果如表1所示表1軸載換算結(jié)果表（彎沉）車型P4nGC2口C1C2 ni(p)4.35黃河JN150前軸491.06.4820235.69后軸101.61.01.0820878.62解放CA10B前軸19.041.06.41845一后軸60.851.01.01845212.58東風EQ140前軸23.701.06.4820一后軸69.201.01.0820165.30太脫拉138前軸51.41.06.420572.55后軸802.2

9、1.0205170.85總和1735.59注：小于25KN的軸載不計(2) 累計當量軸次。根據(jù)設計規(guī)范，二級公路瀝青路面的設計年限取 12年，二車道的車道系數(shù) 是 0.60.7,取 0.65。t365Ni 1112365 1735.591 0.04910.650.0496516361次2. 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次(1) 軸載換算。驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為車型1C11C2c'c'n（衛(wèi)）8121 v P7黃河JN150前軸491.018.5820一后軸101.61.01.0820931.03解放CA10B前軸19.041.018.51845一后軸

10、60.851.01.0184534.68東風EQ140前軸23.701.018.5820一后軸69.201.01.082043.12太脫拉138前軸51.41.018.520518.48后軸803.01.0205103.18總和1130計算結(jié)果如表2所示。表2軸載換算結(jié)果表(彎沉)(2)累計當量軸次t365N111Ne-12365 11301 0.04910.650.0494242642次根據(jù)公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2006)P14表3.1.8交通分級可確定 軸載等級為：中等交通等級。三、初擬路面結(jié)構(gòu)計算得設計年限內(nèi)一個行車道上的累計標準軸載次約為650萬次左右。初步 擬定路面結(jié)

11、構(gòu)面層采用瀝青混凝土，二級公路瀝青層推薦厚度510cm取10cm< 基層采用水泥穩(wěn)定碎石（取 25cm），底基層采用石灰土（厚度待定） 。對于6Ne 210的一、二級公路，路面面層多為雙層結(jié)構(gòu)，上層為密級配的細粒式或中粒式瀝青混凝土（取密級配的細粒式厚4cm），下層為粗粒式瀝青混凝土、瀝青碎石或瀝青貫入式（取粗粒式瀝青混凝土厚 6cm ）。四、各層材料的抗壓模量與劈裂強度查表得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度?？箟耗Ａ咳?0C的模量，各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此得到20° C的抗壓模量：細粒式密級配的瀝青混凝土為1400MPa，粗粒式密級配的瀝青混凝土為1000MPa，水泥碎

12、石為1500MPa，石灰土 550MPa。各層材料的劈裂強度：細粒式密級配的瀝青混凝土為1.4MPa，粗粒式密級配的瀝青混凝土為0.8MPa，水泥穩(wěn)定碎石為 0.5MPa，石灰土為 0.225MPa。五、土基回彈模量的確定該路段處于 容許拉應力MPa區(qū)，為粘性土，干濕為潮濕，查表的稠度為0.800.95，查表“二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值”查的土基回彈模量為22.0MPa。規(guī)范規(guī)定士基因彈模量值應大于 30MPa。潮濕、過濕狀態(tài)的路基，應采取換填砂、砂礫、碎石滲水性 材料處理地基，根據(jù)各種路基處理措施，確定土基回彈模量設計值。六、設計標準的確定1設計彎沉值。0 2L 600N 0.2a

13、 A A.路面設計彎沉值根據(jù)公式de c s b計算。該公路為二級公路。公路等級系數(shù)取1.1，面層是瀝青混凝土。 面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層、底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù)取 1.0。設計彎沉值為ld600Ne02AcAsA 600 65163611.1 1.0 1.0 28.6(0.01 mm)2. 各層材料的容許層底拉應力為細粒式密級配的瀝青混凝土:K 0.09A ?N°22 A 0.09 1.0 65163610,22 1.1 2.58 sa e cK 1.4 2.58 0.5426MPaR Sp S粗粒式密級配的瀝青混凝土：K 0.09A ?N°.2

14、2 A 0.09 1.1 6516361 °22 1.1 2.84 sa ecK 0.8 2.84 0.2817MPaR sp s水泥碎石：Ks 0.35 N?.11.Ac 0.35 6516361°.11;'1.1 1.79R sp Ks 0.5 1.79 0.2793MPa石灰土：K 0.45 N0.11 A 0.45 65163610.11 1.1 2.30 se cRsp Ks 0.225 2.30 0.0978MPa3. 設計資料總結(jié)設計彎沉值為28.6（ 0.01mm），相關(guān)設計資料匯總?cè)绫?3.表3設計資料匯總表材料名稱h cm15° C模量

15、20° C模量劈裂強度/ MPa容許拉應力MPa細粒式瀝 青混凝土4180014001.40.5426粗粒式瀝 青混凝土6120010000.80.2817水泥碎石2515000.50.2793石灰土?5500.2250.0978十基一33.5一一4. 確定石灰土層厚度通過計算機設計計算得到，石灰土的厚度為25cm，實際路面的路表實測彎沉值為28.6( 0.01mm)，各層層底拉應力驗算滿足要求。5. 防凍層厚度檢驗路面防凍最小厚度，路基類型為潮濕凍深150cm，查表的防凍最小厚度為 60cm。滿足防凍要求。7.2.1路面結(jié)構(gòu)設計步驟新建瀝青路面按以下步驟進行路面結(jié)構(gòu)設計：(1) 根

16、據(jù)設計任務書和路面等級及面層類型，計算設計年限內(nèi)一個車道的累 計當量軸次和設計彎沉值。(2) 按路基土類型和干濕狀態(tài)，將路基劃分為幾個路段，確定路段回彈模量 值。(3) 根據(jù)已有經(jīng)驗和規(guī)范推薦的路面結(jié)構(gòu)，擬定幾中可能的路面結(jié)構(gòu)組合及 厚度方案，根據(jù)選用的材料進行配合比實驗及測定結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù)。(4) 根據(jù)設計彎沉值計算路面厚度。對二級公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)層組合，或調(diào)整材料配合比，提高 材料極限抗拉強度，再重新計算。722路面結(jié)構(gòu)層計

17、算該路位于中原黃河沖積平原區(qū)，地質(zhì)條件一般為a第一層：沖積土； b）第二層：粘質(zhì)土； c）第三層：巖石。平原區(qū)二級汽車專用瀝青混凝土公路，路 面使用年限為12年，年預測平均增長率為6%。（1）軸載分析本設計的累計當量軸次的計算以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ-100表示。標準軸載的計算參數(shù)按表 7-1確定。表7-1標準軸載計算參數(shù)標準軸載BZZ-100標準軸載BZZ-100標準軸載P（ kN）100單輪傳壓面當量圓直徑d（cm）21.30輪胎接地壓力p（ MPa）0.70兩輪中心距（cm）1.5d表7-2起始年交通量表車型小汽車解放CA15東風EQ140黃河JN162數(shù)量（輛 /d

18、）15008006002001）以設計彎沉為指標及驗算瀝青層層底拉應力 軸載換算各級軸載換算采用如下計算公式：N1C|C2n i（P）4.35（ 7-1）i 1p式中：N1 標準軸載的當量軸次，次/日；ni被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日；P標準軸載，kN ；R被換算車輛的各級軸載，kN ；k被換算車輛類型；Ci軸數(shù)系數(shù)，C1=1+1.2（m-1），m是軸數(shù)。當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸載計算，當軸間距小于 3m時，應考慮軸系數(shù)；同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!8所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。82.同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!10解放CA15東風

19、EQ140黃河JN162C 2輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38 計算結(jié)果如下表7-3所示。表7-3軸載換算結(jié)果表（彎沉）Pi(KN)2前0.軸977 后0.軸382，、八 前3.軸706后9.軸205后9.軸501后1軸5.00kC1i 1注：軸載小于25kN的軸載作用不計。C20i(Pi 爺P173.58120.9520.9067.34車"型kN1gni -后軸解放CA15東風EQ140后軸黃河JN162前軸后軸淞5累計當量軸次為：Ne （1）l 1 365N1(7-2)式中:(1 0.06) 1 365 682.77 0.600.062522505次Ne

20、累計當量軸次；n車道系數(shù)，規(guī)范規(guī)定二級公路0.600.70,取 0.60;t路面使用年限，二級公路取12年；年預測平均增長率，二級路取 6%;n值為N1標準軸載的當量軸次，次/日。2）驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為:N1=XC*C2* ni （pi/p）8(7-3)3計算結(jié)果如表7-4所示。表7-4軸載換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應力）(電嚴)70.3869.2059.50115.50C1'C2'ni(次/日)C1'*C 2'*n i(pi/p)8(次 / 日)80048.1660031.5518.5200

21、3.14200611.80所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。IIIQNi=ECi *C2 * ni (pi/p)8694.65注：軸載小于50kN的軸載作用不計。 累計當量軸次參數(shù)值同上，累計當量軸次 Z為：Ne(1)t 1 365 N同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!1712365 694.65 0.60(7-4)(1 0.06) 10062566396次(2) 路面結(jié)構(gòu)組合材料選取經(jīng)計算路面設計使用年限內(nèi)一個車道上累計標準軸次為250萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到當?shù)夭牧瞎┯脳l件，決定面層采用瀝青混凝土路面(6cm)，基層采用水泥混凝土穩(wěn)定基層(水泥碎

22、石15cm)，底基層采用石灰穩(wěn)定土(厚度待定)。(3) 各層材料的抗壓模量與劈裂強度的選定查鄧學均主編的路基路面工程表14-13、14-14，得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度。路面設計彎沉值計算路面結(jié)構(gòu)厚度時，取20E的抗壓模量，中粒式密級配瀝青混凝土 E1=1400Mpa驗算層底彎拉應力時，取 15C的抗壓模 量，中粒式瀝青混凝土 E1=1800 Mpa=水泥穩(wěn)定碎石 E2=1300 Mpa；石灰穩(wěn)定土 E3=600 Mpa各層材料劈裂強度：中粒式瀝青混凝土1=1.2 Mpa水泥穩(wěn)定碎石2 =0.5 Mpa;石灰穩(wěn)定土 3 =0.35 MPa。(4) 土基回彈模量的確定該路段處于W 2區(qū)，為

23、粘質(zhì)土，稠度0.9，查鄧學均主編的路基路面工程 表14-9得土基回彈模量 B=23.0Mpa。(5) 設計指標的確定設計彎沉值Id0 2ld 600Ne.AcAA(7-5)式中：ld 路面設計彎沉值(0.01mm)；Ac公路等級系數(shù)，二級公路為1.1；As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0;Ab基層類型系數(shù)，對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm 時，Ab =1.0;所以：ld =600 25225050.2 1.1 1.0 1.0=34.61（ 0.01mm）各層材料容許層底拉應力RSP / KS（ 7-6）式中：r 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力，MPa ；sp 結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強

24、度，MPa，由實驗確定。我國公路瀝青 路面設計規(guī)范采用極限劈裂強度；Ks 抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)。瀝青混凝土面層:0 22Ks 0.09 A Ne. / Ac0.09 1.0 25225050.221.1=2.10R SP/ KS=1.2/2.10=0.57MPa水泥穩(wěn)定碎石:Ks 0.35Ne0.11 /Ac0 110.35 2566396 .1.1=1.61RSP/ KS=0.5/1.61=0.31MPa石灰土：0 11 c 011 0.45 25663960.11 o “Ks 0.45 Ne/ Ac=2.07.1R sp/KS=0.35/2.07=0.17 MPa式中：Aa瀝青混合料級配系數(shù)；

25、細、中粒式瀝青混凝土為 1.0,粗粒式瀝 青混凝土為1.1 ；Ac公路等級系數(shù)，二級公路取1.1。（6）設計資料總結(jié)經(jīng)計算路面設計彎沉值為34.61 （ 0.01mm，相關(guān)設計資料匯總?cè)绫?-5。表7-5設計資料匯總表材料名稱h（ cm）20C抗壓摸量（MPa）容許拉應力（MPa）瀝青混凝土（ E1）614000.57水泥穩(wěn)定碎石（E2）1513000.31石灰土（ E3）?6000.17（7）確定石灰土層厚度計算容許彎沉值IrlRB1.125225050'21.1 1.00.063 cm(7-7)式中：Ir容許回彈彎沉值，cm；Ne累計當量軸載作用次數(shù)；B回歸系數(shù)，取1.1;0- I

26、r隨N改變的變化率。計算彎沉綜合修正系數(shù)F0.36l s 0.38 E0F 1.63（亠）01.632P式中：F彎沉綜合修正系數(shù)；l S 路面實測彎沉值，在計算路面厚度時，0.0630.38(2 10.65)0.36空=0.6270.7(7-8)標準車型的輪胎接地壓強（MPa）和通常 P 取 0.7MPa,取 10.65cm；Eo土基回彈模量。可用容許彎沉值；當量圓半徑（cm）， 計算理論彎沉系數(shù)acIr E1c2p F0.063 1400=9.430.7 2 10.65 0.627(7-9)用三層體系為計算體系，將四層體系按照彎沉等效的原則換算為三層體系 換算圖式如圖7-1所示。hl=6El

27、=14D0>hl=5 El=U00竝二15>日E2=13O0K3=?E3=SOOS0=£3.D50=23. 0G四層體系3三層體系圖7-1多層體系換算示意圖由已知參數(shù)求得：麗 °-563E2E113°° 0.9314°°E°23.0E2 13°°0.0176 ；查鄧學均主編的路基路面工程P36°頁圖14-14三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖，可得 =5.8°，K=1.87由公式K2acK1(7-10)得:K29.43=0.875.8 1.87由 K2=0.87，旦0.0176，-0.563，查諾謨圖得:3.3則 H=3.3X10.65=35.15cm； 計算石灰土底基層厚度ha根據(jù)公式h3Hh235.15 1527.80 cm(7-11)取最小厚度h3=28.0 cm。由于本路段屬于W 2區(qū)，常年無凍土出現(xiàn)，因此不必進行防凍驗算。(8) 各層底彎拉應力的驗算先把四層體系換算成當量三層體系，此時第一層用