瀝青混凝土路面設計

/瀝青混凝土路面設計第五章路面設計5.1路面設計原則及依據(jù)本次設計的道路是村道，村道路面應依據(jù)交通量及其組成狀況、運用功能、當?shù)夭牧霞白匀粭l件，結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路面設計及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)氐淖匀粭l件和徽縣交通局規(guī)劃路面結構分為三層，面層接受瀝青碎石，基層接受水泥穩(wěn)定砂礫，基層接受自然砂礫。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。土路肩的基層和路面相同，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，須要加固部分路肩，供應側向?qū)挾?，以利于行車平安，見下圖5.1所示：圖5.1道路橫斷面的構成5.2路面結構類型的計算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，擬接受瀝青碎石路面，需進行結構設計。（2）氣象資料該公路處屬暖溫帶大陸性氣候，溫煦而潮濕，冷季短，暖季長。年平均氣溫12.1℃。無霜期215天，年平均降水量782mm地質(zhì)資料一般路基處于中濕狀態(tài)，沿線路段有大量的砂礫、巖石塊，水源足夠，可以說筑料豐富。交通分析由設計資料可知該路技術等級為四級公路，路基寬6.5m，路面寬6m，土路肩寬0.5m，依據(jù)設計要求及規(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BZZ—100標準軸載名稱BZZ—100標準軸載p（kN）100輪胎接地壓力p（MPa）0.70兩輪中心距1.5d單輪當量圓直徑d（cm）21.30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：2.結構組合和各層材料的選取依據(jù)公路路面設計規(guī)范知，該次路面的等級為次高級路面。依據(jù)要求路面面層接受瀝青碎石，厚度為3㎝，基層接受水泥穩(wěn)定砂礫，厚度待定；底基層接受自然砂礫，厚度為15㎝。各層所選路面材料參數(shù)表5.2材料參數(shù)材料名稱抗壓模量（MPa）15oC劈裂強度（MPa）熱拌瀝青砂礫8001.4水泥穩(wěn)定砂礫14000.5自然砂礫180（2）土基回彈模量的確定：該路段為Ⅲ區(qū)，粘質(zhì)土，干濕狀態(tài)為干燥，依據(jù)有關的“土基干濕狀態(tài)的稠度建議值”以及“二級自然區(qū)各土基回彈模量參考值”取稠度取得到土基回彈模量為41MPa。3設計指標的確定依據(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)取1.2（四級公路），面層類型系數(shù)取1.1（熱拌瀝青碎石），基層類型系數(shù)取1.6。依據(jù)瀝青路面設計彎沉值公式計算：各層材料的容許層底來應力：式中：—容許拉應力（MPa）；—劈裂抗壓強度（MPa）；—抗拉強度結構系數(shù)。對于瀝青路面才來說，抗拉強度結構系數(shù)：式中：—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：對于無機結合料穩(wěn)定集料，水泥穩(wěn)定砂礫：4.確定水泥穩(wěn)定砂礫石的厚度路面結構體系為三層，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限制指標，故按彎沉等小理論進行計算。第一層h1=3E=800第一層其次層h2=16E=1400等效轉換其次層H=？E=1400第三層h3=15E=180第三層第四層E=41通過大量的多層彈性體系的分析得到中層厚度推算公式：=16+6.23=22.38查三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖，得則計算路面彎沉所以路面厚度滿足要求。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，留意經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系。一般狀況下地面設的排水溝渠，宜短不宜長，以使水流不過和集中，做到剛好疏散，就近分流。2.各種路基排水溝渠的設置，應留意和農(nóng)田水利相協(xié)作，必要時刻適當?shù)卦鲈O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.設計前必需進行調(diào)查探討，查明水源和地質(zhì)條件，考慮排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水和橋涵布置相協(xié)作，各種排水渠道的平面布置和豎向布置相協(xié)作，做到路基路面綜合設計和分期修建。4.路基排水要留意防止旁邊山體的水土流失，盡量不要破壞自然水系，不輕易合并自然溝溪和變更水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)來布設人工溝渠，削減排水溝渠的防護和加固工程。5.路基排水要留意和防止和當?shù)厮臈l件相違反，應結合當?shù)厮臈l件和道路等級的具體狀況，就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必需調(diào)寬經(jīng)濟效益。6.為了削減水對路面的破壞作用，應盡量阻擋水流入路面結構，并供應良好的排水設施，以便快速解除路面結構上的水，以及土質(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構。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緩和段的扭曲路面時，最小合成坡度不小于0.5%。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.全部排水設施的設置，除能滿足排水要求外，均應滿足有利于今后養(yǎng)護修理。5.為削減地表面水和地下水對面層、基層和路基的侵蝕破，快速解除路面結構的層間水，通常將路面排水和路面結構內(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)，其大小和匯水面積、洪水頻率、匯水區(qū)域內(nèi)的地形、地貌及植被等因素有關。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：（6.1）式中:Q——設計流量，/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)；——匯水面積，；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0.60～0.80。坡面匯流歷時可按下式計算確定：（）（6.2）式中：——坡面匯流歷時，min；——地表粗度系數(shù)，按地表狀況查表本次設計取0.20——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、坡面變更點或者有支溝（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：——溝管內(nèi)江流歷時，min；和——分段數(shù)和分段序號；——第段的長度，m——第段的平均流速，m／s。溝管內(nèi)的平均流速按下式近似估算：式中：——該段排水溝管的平均坡度。2.水力計算（1）對于具有規(guī)則形態(tài)的溝渠段面，以及溝底縱坡較緩，流量和流速按等速流的關系式:（6.4）（6.5）式中：——水流的斷面流速，m／s；——通過確定斷面的流量，——水流斷面面積，；——水力影響半徑，m；——水力坡降，在等速的條件下，可以認為和溝底縱坡相同；——流速系數(shù)，通過試驗按規(guī)定公式計算。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，以及其粗糙程度，要求在試驗的基礎上，確立計算公式。（6.6）式中：——水流斷面的粗糙系數(shù)，其值和溝渠表層材料有關，本次設計的道路溝渠?！Π霃?，m；——和及有關的指數(shù)，三者關系如下：（6.7）除此外，值也可查有關的表和圖得知。容許的最小和最大流速為避開溝渠產(chǎn)生泥沙淤積，設計時應保證溝渠內(nèi)的水流，具有確定的流速。溝渠的容許最小流速（m／s），同水中所含的泥沙粒徑有關，可按下列閱歷公式計算：（6.8）式中：——和所含土粒有關的系數(shù)，見表——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）。常用的溝渠斷面水力計算水流斷面面積及其流速和流量，同斷面形式及水力半徑、顯周等水力要素有關。溝渠斷面主要是梯形和矩形，其尺寸有底寬b、水深h及平均邊坡率m。水力要素關系式：（6.9）（6.10）（6.11）式中：——溝渠邊坡坡率，對于矩形，；對于梯形，；不對稱梯形?！獢嗝嫦禂?shù)，矩形；對于梯形；不對稱梯形，。本次設計的道路在樁號K2+300～K2+637.878范圍內(nèi)有農(nóng)田，需修澆灌渠，在設計時可將邊溝設計為溝渠，溝渠材料接受漿砌片石。這樣既便利了澆灌，又節(jié)約了土地。已知水力梯度0.6%，對稱梯形斷面，，用選擇法試定溝渠的尺寸。假定，查表知，取由式（6.9），由式（6.10），由式（6.11），在按式（6.7），??；由式（6.6），；由式（6.4），由式（6.5），驗算：查表知；由式（6.8），時，；因為設計結果，介于和質(zhì)之間，所以流速符合要求。又因為設計流量和相差未超過10%，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。結論:因為流速和流量均符合要求，本溝渠可接受底寬為0.4m；而溝深，應為水深加平安高度，本設計中，所以。6.3排水系統(tǒng)布置及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或低路堤的坡腳外側，多和路中線平行，用以匯合和解除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝的排水量不大，一般不須要進行水文和水力計算，依據(jù)沿線具體條件，選用標準橫斷面形式，邊溝緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能和其他人工溝渠合并運用。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凹地帶，必要時設置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側排出。邊溝的縱坡（出水溝旁邊除外）一般和路途縱坡一樣。平坡路段，邊溝宜保持不小于0.5%的縱坡。特殊狀況容許接受0.3%，但邊溝出口間距宜縮短。在邊溝出口旁邊及排水困難路段，邊溝應進行特殊設計。邊溝的橫斷面形式，有梯形、矩形、三角形及流線形等，邊溝橫斷面一般接受梯形，梯形邊溝內(nèi)側邊坡為1：1.0～1:1.5，外側邊坡坡度和挖方邊坡坡度相同。石方路段的邊溝宜接受矩形橫斷面，其內(nèi)側邊坡直立，坡面應接受漿砌片石防護，外側邊坡坡度和挖方邊坡坡度相同。梯形邊溝的底寬和深度約0.4～0.6m，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，必需因地制宜，依據(jù)地形和地質(zhì)等條件，將出水口延長至坡腳外，以免邊溝水沖刷填方坡腳。邊溝水流流向橋涵進水口時，為避開邊溝流水產(chǎn)生沖刷，應作適當處理。本次設計的村道邊溝接受的是梯形邊溝，邊溝內(nèi)側坡度為1:1.5，外側坡度為1:0.5，底寬和深度均為0.4m，邊溝縱坡和路途縱坡坡度保持一樣。除K0+97.637～K0+140左側路段、K1+000～K1+051.274右側路段、K1+800～K1+020右側段、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。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。當路途受到多段溝渠或水道影響時，為愛惜路基不受侵害，可以設置排水溝以調(diào)整水流，整治水道。排水溝的橫斷面。一般接受梯形，尺寸大小應經(jīng)過水力水文計算選定。用于邊溝、截水溝及取土坑出水口的排水溝，橫斷面尺寸依據(jù)設計流量確定，底寬和深度不宜小于0.5m，土溝的邊坡坡度約為1：1～1：1.5。排水溝的位置，可依據(jù)須要并結合當?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，須要轉彎時盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于10～20m，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，亦不行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。一般狀況下，可取0.5%～1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。若縱坡大于3%，應實行相應的加固措施。在本次設計的道路中樁號K1+810和K2+820兩處左側設置排水溝，依據(jù)當?shù)氐乃臈l件可以確定排水溝底寬和深度均為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)狀評價及沿線自然地理概況2道路地理位置2道路現(xiàn)狀2遠景交通量預料3自然地理概況41.6工程概況5工程概述5本公路的建設意義8