某公路瀝青路面課程設(shè)計報告說明書

1、-建筑大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題 目：*公路瀝青路面構(gòu)造設(shè)計課 程：路基路面工程課程設(shè)計院 部：交通工程學(xué)院專 業(yè)：交通工程班 級：學(xué)生：學(xué) 號：設(shè)計期限：一周指導(dǎo)教師：耿立濤 周艷目錄一、設(shè)計任務(wù)明細(xì)2二、設(shè)計方案論證2三、構(gòu)造層材料設(shè)計參數(shù)2四、設(shè)計步驟及計算結(jié)果2五、設(shè)計任務(wù)明細(xì)2六、參考文獻2一、 設(shè)計任務(wù)明細(xì)按照設(shè)計任務(wù)書給定的資料進展瀝青路面構(gòu)造設(shè)計。包括以下容：1、進展軸載換算和累積軸載計算要求，手算，并以HPDS 2006復(fù)核；2、確定公路等級；3、設(shè)計半剛性基層、柔性基層與半剛性基層復(fù)合、柔性基層3種路面構(gòu)造；4、對每種路面構(gòu)造，進展路面構(gòu)造計算，確定路面構(gòu)造層厚度；5

2、、路面構(gòu)造層厚度需滿足最小防凍厚度要求。二、 設(shè)計方案論證根據(jù)設(shè)計原始資料：1.自然地理條件。2.交通資料。3.筑路材料。進展瀝青路面構(gòu)造設(shè)計。設(shè)計半剛性基層路面構(gòu)造、柔性基層與半剛性基層復(fù)合路面構(gòu)造、柔性路面構(gòu)造3種路面構(gòu)造。先進展手算軸載換算和累積軸載計算，然后以HPDS2006復(fù)核。屢次試驗直至得到符合要求的結(jié)果。三、 構(gòu)造層材料設(shè)計參數(shù)面層材料采用瀝青混合料，基層材料可采用瀝青碎石、水泥穩(wěn)定碎石、水泥穩(wěn)定砂礫、級配碎石、級配砂礫等材料。試驗測定瀝青材料、半剛性材料的抗壓回彈模量結(jié)果分別如表2、表3所示：四、 表2 瀝青材料抗壓回彈模量測試結(jié)果材料名稱20抗壓回彈模量MPa15抗壓回彈模

3、量MPaEp方差Ep方差細(xì)粒式瀝青混凝土18002402760400中粒式瀝青混凝土13861352268168粗粒式瀝青混凝土102486145086瀝青碎石11001061694135五、 表3 半剛性材料抗壓回彈模量測試結(jié)果材料名稱抗壓回彈模量MPaEp方差水泥穩(wěn)定碎石3300642水泥石灰砂礫土1686315水泥穩(wěn)定砂礫2842346級配碎石400級配砂礫250按規(guī)方法測定各種路面材料的劈裂強度結(jié)果如表4所示：表4 路面材料劈裂強度材料名稱劈裂強度MPa細(xì)粒式瀝青混凝土1.2中粒式瀝青混凝土1.0粗粒式瀝青混凝土0.8瀝青碎石0.6水泥穩(wěn)定碎石0.6水泥石灰砂礫土0.4水泥穩(wěn)定砂礫0.

4、5四、設(shè)計步驟及計算結(jié)果1、軸載換算和累積軸載計算 手算當(dāng)以設(shè)計彎沉值和瀝青層層低拉應(yīng)力為指標(biāo)時將表中各種不同軸載換算成BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次1解放CA340N=1.0*6.4*1124*22.1/1004.35+1.0*1.0*1124*(56.6/100)4.35=104.6次2太脫拉111S C1=1+1.2*(m-1)=1+1.2*(2-1)=2.2N=1.0*6.4*560*38.5/1004.35+2.2*1.0*560*(78.2/100)4.35=479.1次3. 宇通ZK6890HG N=1.0*6.4*936*43/1004.35+1.0*1.0*936*(62/

5、100)4.35=269.4次4. BK6150A N=1.0*6.4*292*48.5/1004.35+2*1.0*1.0*292*(71.2/100)4.35=213.5(次)5. 東風(fēng)YCY-900 N=1.0*6.4*360*25/1004.35+2*1.0*1.0*360*(78.2/100)4.35=252.6次6. 平板車 N=1.0*6.4*836*23.7/1004.35+1.0*1.0*836*(69.2/100)4.35=178.7次總的軸載當(dāng)量：N=104.6+479.1+269.4+213.5+252.6+178.7=1498次5年后軸載當(dāng)量：N=1497.6*1+7

6、.5%5=2150次10年后軸載當(dāng)量：N=2150.0*1+6%5=2877次15年后軸載當(dāng)量：N=2877*1+5%5=3672次設(shè)計年限一個車道的累積當(dāng)量軸次Ne=(1+)t-1*365/*N1*=(1+7.5%)5-1*365/7.5%*1497.9*0.4+(1+6%)5-1*365/6%*2150*0.4+(1+5%)5-1*365/5%*2877 *0.4=1270257+1769483+2320997=5360737次當(dāng)以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，各級軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次N1解放CA340 N=1.0*18.5*1124*(22.1/100)8+1.0*1.0*

7、1124*(56.6/100)8=12.0次2太脫拉111S C1=1+2*(m-1)=1+2*(2-1)=3 N=1.0*18.5*560*(38.5/100)8+3*1.0*560*(78.2/100)8=249.9次3. 宇通ZK6890HGN=1.0*18.5*936*43/1008+1.0*1.0*936*(62/100)8= 40.7次4. BK6150AC1=1+2*(2-1)=3N=1.0*18.5*292*(48.5/100)8+3.0*1.0*292*(71.2/100)8= 74.4次5. 東風(fēng)YCY-900C1=1+2*(2-1)=3 N=1.0*18.5*360*(2

8、5/100)8+3.0*1.0*360*(78.2/100)8=151.1 次6. 平板車N=1.0*18.5*836*(23.7/100)8+1.0*1.0*836*(69.2/100)8= 44.1次路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次:12.0+249.9+40.7+74.4+151.1+44.1=572次5年后軸載當(dāng)量：N=572*1+7.5%5=821.2次10年后軸載當(dāng)量：N=821.2*1+6%5=1099.0次15年后軸載當(dāng)量：N=1099*1+5%5=1402.6次設(shè)計年限一個車道的累積當(dāng)量軸次為： =+=706920.3+904494+1131052.5=2742467次2.H

9、PDS復(fù)核計算 一、軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算序號 車 型 名 稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 解放CA340 22.1 56.6 1 雙輪組 1124 2 太脫拉111S 38.5 78.2 2 雙輪組 <3 560 3 宇通ZK6890HG 43 62 1 雙輪組 936 4 BK6150A 48.5 71.2 2 雙輪組 >3 292 5 東風(fēng)YCY-900 25 78.2 2 雙輪組 >3 360 6 平板車 23.7 69.2 1 雙輪組 836 設(shè)計年限 15 車道系數(shù) 0.4 序號 分段時間(年) 交通

10、量年增長率 1 5 7.5 2 5 6 3 5 5 一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量Nh= 1643 ,屬重交通等級當(dāng)以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 1498 設(shè)計年限一個車道上的累計當(dāng)量軸次 : 5283370 屬中等交通等級當(dāng)以半剛性材料構(gòu)造層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 493 設(shè)計年限一個車道上的累計當(dāng)量軸次 : 1738786 屬輕交通等級路面設(shè)計交通等級為重交通等級公路等級 高速公路五、三種路面構(gòu)造設(shè)計 1、半剛性基層。 公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 路面構(gòu)造類型系數(shù) 1 路面設(shè)

11、計彎沉值 : 27.1 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.37 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.29 4 水泥穩(wěn)定碎石 0.6 0.35 5 水泥石灰砂礫土 0.4 0.18 二、新建路面構(gòu)造厚度計算 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 27.1 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 150 (mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm

12、) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.37 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.29 4 水泥穩(wěn)定碎石 ? 3300 25.34 3300 25.34 0.35 5 水泥石灰砂礫土 200 1686 17.75 1686 17.75 0.18 6 新建路基 35 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 27.1 (0.01mm) H( 4 )= 150 mm LS= 24.8

13、 (0.01mm) 由于設(shè)計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS<=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 150 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 150 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 150 mm ( 5 )= 0.194 MPa H( 4 )= 200 mm ( 5 )= 0.162 MPa H( 4 )= 172

14、 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 150 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 172 mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 500 mm 驗算結(jié)果說明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面構(gòu)造設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 mm - 中粒式瀝青混凝土 50 mm - 粗粒式瀝青混凝土 80 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 180 mm - 水泥石灰砂礫土 200 mm - 新建路基三、交工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算層位 構(gòu)造層材料名稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差

15、 綜合影響系數(shù) (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 1 2 中粒式瀝青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 1 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 1 4 水泥穩(wěn)定碎石 180 3300 25.34 3300 25.34 1 5 水泥石灰砂礫土 200 1686 17.75 1686 17.75 1 6 新建路基 35 1 計算新建路面各構(gòu)造層及路基頂面交工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 22.7 (0.01mm) 第 2

16、 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 24.5 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 27.3 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 31.5 (0.01mm) 第 5 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 90.7 (0.01mm) 路基頂面交工驗收彎沉值 LS= 266.2 (0.01mm) 計算新建路面各構(gòu)造層底面最大拉應(yīng)力 :(未考慮綜合影響系數(shù)) 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.262 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.075 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.08 (MPa) 第 4 層底

17、面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.143 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.174 (MPa)2、柔性基層與半剛性基層復(fù)合路面設(shè)計交通等級為重交通等級公路等級 高速公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 路面構(gòu)造類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 27.1 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.37 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.29 4 配瀝青碎石 0.6 0.22 5 水泥穩(wěn)定碎石 0.6 0.35 二、新建路面構(gòu)造厚度計算 新建路面的層數(shù) :

18、5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 27.1 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 80 (mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.37 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.29 4 配瀝青碎石 ? 1100 10.3 169

19、4 11.62 0.22 5 水泥穩(wěn)定碎石 250 3300 25.34 3300 25.34 0.35 6 新建路基 35 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 27.1 (0.01mm) H( 4 )= 80 mm LS= 24.6 (0.01mm) 由于設(shè)計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS<=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 80 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 80 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計

20、算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 80 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 80 mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 500 mm 驗算結(jié)果說明 ,路面總厚度比路面最小防凍厚度小 10 mm , 程序?qū)⒆詣釉谏鲜鰟傇O(shè)計的路面最下層厚度中予以補足 . 通過對設(shè)計層厚度取整和將路面防凍厚度缺乏局部增補到路面 最下層, 最后得到路面構(gòu)造設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 mm - 中粒式瀝青混凝土 50 mm - 粗

21、粒式瀝青混凝土 80 mm - 配瀝青碎石 80 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 260 mm - 新建路基三、交工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 綜合影響系數(shù) (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 1 2 中粒式瀝青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 1 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 1 4 配瀝青碎石 80 1100 10.3 1694 11.62 1 5 水泥穩(wěn)定碎石

22、 260 3300 25.34 3300 25.34 1 6 新建路基 35 1 計算新建路面各構(gòu)造層及路基頂面交工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 23.9 (0.01mm) 第 2 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 26.3 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 30.3 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 36.8 (0.01mm) 第 5 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 45.2 (0.01mm) 路基頂面交工驗收彎沉值 LS= 266.2 (0.01mm) 計算新建路面各構(gòu)造層底面最大拉應(yīng)力 :(未考慮綜合影響系

23、數(shù)) 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.271 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.066 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.052 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )=-0.045 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.287 (MPa)3、柔性基層 公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 路面構(gòu)造類型系數(shù) 1.6 路面設(shè)計彎沉值 : 43.4 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 1.2 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.37 3

24、 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.29 4 配瀝青碎石 0.6 0.22 5 級配碎石二、新建路面構(gòu)造厚度計算 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 43.4 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 80 (mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 1800 15.49 2760 20 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 60 1386 11.6 2268 13 0.37 3

25、 粗粒式瀝青混凝土 90 1024 9.2 1450 9.27 0.29 4 配瀝青碎石 ? 1100 10.3 1694 11.6 0.22 5 級配碎石 200 400 0 400 0 6 新建路基 35 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 43.4 (0.01mm) H( 4 )= 80 mm LS= 42.8 (0.01mm) 由于設(shè)計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS<=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 80 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 80 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 80 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H( 4 )= 140 mm ( 4 )= 0.226 MPa H( 4 )= 160 mm ( 4 )= 0.212 MPa H( 4 )= 148 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 80 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 148 mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 500 mm 驗算結(jié)果說明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面構(gòu)造設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土