路基路面课程设计报告书.doc

一、设计任务书1.基本要求东北某公路部分路段拟建一条4车道的一级公路，设计年限为15年，拟采用沥青路面结构，需进行路面结构设计。2.气象资料该公路所在地区为区，最低气温为-15。3.地质资料与筑路材料沿线土质为紫色粉质粘性土，地下水位距地表为1.2m，路基填土高平均为0.7m.公路沿线有大量碎石集料，筑路材料丰富，并有水泥、石灰和粉煤灰等供应。4.交通资料据预测该路竣工初年的交通组成如表1所示。使用年限内交通量的年平均增长率为10%。表1 交通量组成车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）东风KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400东风SP9135B20.172.6224170五十铃EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十铃NPR595G23.544.01201005.参考资料和应用软件 （1）主要以公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）为主，或参考本课程使用的教材。 （2）应用的软件为BISAR及CAD。6.提交材料 每个同学需提交的材料包括：设计计算书、拟设计路面结构的横断面示意图、拟设计路面结构的弯沉（径向）和应力分布图（竖向）。二、设计计算书1.基本资料：（1）自然地理条件新建一级公路地处区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，沿线土质为紫色粉质粘性土，填方路基高0.7m，地下水位距地表为1.2m，属中湿状态，最低气温-15。（2）土基回弹模量的确定 设计路段路基处于中湿状态，路基土为紫色粉质粘性土，根据查表法确定土基回弹模量设计值为37（3）据预测该路竣工初年的交通组成如表1所示。使用年限内交通量的年平均增长率为10%。表1 交通量组成车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）东风KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400东风SP9135B20.172.6224170五十铃EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十铃NPR595G23.544.0120100（4）设计轴载根据设计人任务书的要求按设计回弹弯沉和容许弯拉应力两个设计指标，分别计算设计年限的标准轴载累计当量轴次，确定交通量等级，面层类型，并计算设计弯沉值和容许弯拉应力。 当量标准轴载数：当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时 =2106.5（次/日）设计年限累计当量标准轴载数： =1221.4（万次）路面设计弯沉值：（0.01mm）当以半刚性材料层底拉应力为设计指标时 （次/日） 设计年限累计当量标准轴载数： =1063.6（万次） 累计轴次计算结果见表轴载计算与累计轴载汽车车型前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）东风KM34024.6 67.8 1 2 0 460 江淮HF15045.1 101.5 1 2 0 400 东风SP9135B20.1 72.6 2 2 4 170 五十铃EXR18L60.0 100.0 3 2 4 400 江淮HF140A18.9 41.8 1 2 0 150 五十铃NPR595G23.5 44.0 1 2 0 100 换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标累计交通轴次1250万次1048万次2.初拟路面结构 根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下： 方案一：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式混凝土+28cm水泥稳定碎石基层+17cm水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾为设计层。方案二:4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+13cm密集配沥青碎石 +20cm水泥稳定砂砾+16cm级配砂砾垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。3.路面材料配合比设计与设计参数的确定（1）实验材料的确定半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面设计规范（JTG F402004）相关规定。（2）路面材料配合比设计（略）（3）路面材料抗压回弹模量的确定根据设计配合比，选区工程用各种材料制作，测定设计参数。按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 05794）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹量。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20、15的抗压回弹模量，各种材料的实验结果与设计参数见下表沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称20抗压回弹模量（MPa）15抗压回弹模量（Mpa）Ep方差Ep-2Ep方差Ep-2Ep+2EpaEp代细粒式沥青混凝土19912011589268034419923368中粒式沥青混凝土14251051215217518718012549粗粒式沥青混凝土9785586813206012001440密级配沥青碎石12481161016171515614032027半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称抗压模量（MPa）Ep方差Ep-2Ep+2Ep代水泥稳定碎石318878216244752水泥石灰砂砾土159125010912091水泥稳定砂砾261723421483086级配碎石400级配砂砾250（4）路面材料劈裂强度测定 根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定温度和龄期的材料劈裂强度。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程与公路工程无机结合料稳定材料试验规程中规定的方法进行测定，结果如下表路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石水泥稳定碎石水泥稳定砂砾水泥石灰砂砾土二灰稳定砂砾劈裂强度（MPa）1.2 1.0 0.8 0.6 0.6 0.5 0.4 0.6 4.路面结构层厚度确定 （1）方案一的结构厚度计算 该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0，设计弯沉值为22.84（0.01mm）。利用设计程序验算结构是否满足设计弯沉与容许拉应力的要求，验算结果见下表。路表计算弯沉为21.86（0.01mm），小于设计弯沉，符合要求；各结构层的验算结果均满足要求。结构厚度计算结果20抗压回弹模量（MPa）15抗压回弹模量（MPa）劈裂强度（MPa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）均值标准值均值标准值199120126803441.2 4-0.23 0.37 142510521751871.0 6-0.23 0.31 978551320600.8 8-0.10 0.25318878231887820.6 280.11 0.29 159125015912500.4 170.12 0.15 370（2）方案二的结构厚度计算该结构为柔性基层与半刚性基层组合，沥青层较厚。根据工程经验，按内插法确定基层类型，为1.45，设计弯沉值为33.12（0.01mm）。利用设计程序验算结构是否满足设计弯沉与容许拉应力的要求，验算结果见下表。路表计算弯沉为27.08（0.01mm），小于设计弯沉，符合要求；各结构层的验算结果均满足要求。结构厚度计算结果20抗压回弹模量（MPa）15抗压回弹模量（MPa）劈裂强度（MPa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）均值标准值均值标准值199120126803441.2 4-0.34 0.37 142510521751871.0 8-0.19 0.31 124811617151560.6 13-0.05 0.19 261723426172340.5 200.23 0.24 250016370由基本资料可知无需进行防冻层厚度验算。方案一沥青层厚度18cm，总厚度为63cm。方案二沥青层厚度25cm，总厚度为61cm。（5）进行技术经济比较，确定采用的路面结构由基本资料可知公路沿线有大量碎石集料，因此应充分利用碎石以减少成本。由于沥青的造价较高，因此从经济的角度考虑选择方案一较为合理。因此确定方案一为采用的路面结构。5.设计图设计公路等级为一级，且为双向四车道，应设中央分隔带，中央分隔带不设置排水设施，做成中间高，两侧路面底，由单向横坡向路肩方向排水。每车道宽度为3.75m，路肩为1.5m，路拱横坡度为1.5%。路基填土高度为0.7m，属于矮路堤范围。取设计边坡为1:2.5。（1）横断面示意图为：6543211-土路肩；2-硬路肩；3-面层;4-基层；5-垫层；6-路基4cm细粒式沥青混凝土6cm中粒式沥青混凝土17cm粗粒式沥青混凝土28cm粗粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土Y（2）路面结构弯沉图：(单位：0.01mm)18.2119.7321.3421.8821.7120.5119.66XX（3）应力分布图(单位：MPa)0.10.110.120.230.24Y