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1、目 录1 基本资料11.1个人资料11.2 自然地理条件11.3土基回弹模量的确定11.4交通量验算12 轴载计算22.1代表轴载22.2轴载换算22.1.1以弯沉值和沥青层的层底拉力为设计标准22.1.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标32.1.3累计交通轴次综合表33 初拟路面结构44 路面材料配合比设计和设计参数的确定44.1材料的确定44.2路面材料抗压回弹模量的确定44.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定44.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定44.3材料劈裂强度的测定55验算拟定方案55.1计算各方案弯沉值55.2设计方案验算65.2.1验算方案一65.2.2验算方案二
2、85.2.3验算方案三96方案对比101. 基本信息和初试条件1.1个人信息姓名：王飞学号：0720140023（高速公路）班级：07交通一班地区：河北省涿州市1.2自然地理条件新建高速公路处于区，为双向四车道（车道系数0.40），拟定采用沥青路面结构进行施工图设计，沿线为中液黏性土，稠度1.05，属于中湿状态，年降雨量750mm，最高温度40最低温度-25，多年最大冻深160cm。1.3土基回弹模量的确定设计路段路基处于中湿状态，为中液黏性土，运用查表法确定土基回弹模量，设计值为39Mpa。1.4交通量验算预计交通量增长率前五年为9%，之后五年7%，最后五年6%，沥青路面累计标准轴次按15年
3、计。 表1-1车型分类代表车型数量（辆/d ）小客车三湘CK6560300中客车亚洲ZQ6600200大客车黄海DD6111CS430轻型货车金杯SY132250中型货车切贝尔D420680重型货车黄河JN162A850铰接挂车东风SP9250330对交通量进行折算验算：将设计路段拟定交通量折算为小客车与高速公路分级要求比较，根据道路勘测设计公路分级要求，四车道高速公路折合成小客车平均日交通量为2500055000辆，具体折算验算见表1-2 表1-2车型分类折算前数量（辆/d）折算后数量（辆/d）小客车21002100中客车200300大客车430645轻型货车250375中型货车680136
4、0重型货车8502550铰接挂车330990 根据下公式计算设计交通量 式中：设计交通量（pcu/d）起始年日交通量（pcu/d） 年平均增长率（%） 预测年限（年）通过计算后交通量为31957辆/天，符合高速公路分级标准，所拟定的交通量达到高速公路使用标准。2轴载计算2.1代表轴载见2-1表 表2-1汽车车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/d） 亚洲ZQ660015.5027.50120200黄海DD6111CS51.8096.40120430金杯SY13212.8027.60120250切贝尔D42028.2054.80120680黄河JN162A62.
5、28116.22120850东风SP925050.70113.303243302.2轴载换算轴载换算以弯沉值和沥青层的层底拉力和半刚性材料的层底拉力为设计标准2.2.1以弯沉值和沥青层的层底拉力为设计标准 式中：标准轴载的当量轴次（次/日） 各种被换算车辆的作用次（次/日） 标准轴载（kN） 各种被换算车型的轴载（kN） 轴数系数 论组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38 当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴系数为1，当轴间距小于3m时，双轴或多轴按C+1.2（m-1）计算，m为轴数。带入数据计算累计交通轴次为1.8310次2.2.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计
6、指标 式中：轴数系数 轮组系数，双轮组为1.0，单轮组18.5，四轮组0.09对于轴间距小于3m的双轴或多轴的轴数系数按计算，m为轴数带入数据计算累计交通轴次为2.4310次2.2.3综合表见表2-2换算方法弯沉值和沥青层的层底拉力半刚性材料的层底拉力累计交通轴次1.83102.4310有表2-2可知，为重交通等级。3初拟路面结构结合已有工程经验与经典构造，拟定了三个结构方案，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因素，初步确定路面结构组合与各厚度如下：方案一：3cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+37cm水泥稳定碎石基层+？cm水泥石
7、灰沙砾土层，以水泥石灰沙砾土为设计层。方案二：3cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青碎石+20粗粒式沥青碎石+？cm级配碎石，以级配碎石为设计层。方案三4cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青碎石+20cm水泥粉煤灰碎石+？cm水泥稳定碎石。4路面材料配合比设计和设计参数的确定4.1材料的确定刚性材料、柔性材料取自沿线料场集合料沥青选自A级90号，技术指标符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）相关规定。4.2路面材料抗压回弹模量的确定 4.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定 根据路基路面表14-15等拟定20和15的抗压回弹模量，
8、见表4-1 沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值 表4-1材料名称20抗压回弹模量（Mpa）15抗压回弹模量（Mpa）方差方差细粒式沥青混凝土198719919883362中粒式沥青混凝土1421粗粒式沥青混凝土97254861429密集配沥青碎石12454.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定根据路基路面表14-16和相关计算拟定材料抗压回弹模量，见表4-2 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值 表4-2材料名称抗压模量（Mpa）方差水泥稳定碎石3750水泥石灰沙砾土2090水泥稳定沙砾2685级配碎石400级配沙砾2504.3材料劈裂强度的测定根据路基路面表14-15和表14-
9、16确定材料劈裂强度，见表4-3 路面材料劈裂强度 表4-3材料名称细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土水泥稳定碎石水泥稳定沙砾水泥石灰沙砾土劈裂强度1.21.00.80.60.50.45验算拟定方案5.1计算各方案的弯沉值路面的弯沉值由下式求出 式中：设计弯沉值（mm） 设计年限内一个车道累计当量标准轴载通过次数 公路等级系数，高速公路、一级公路取1.0，二级公路为1.1，三四级公路为1.2 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、冷拌沥青碎石、上拌下贯或灌入式路面、理清处治为1.1 路面结构系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6，若基层
10、由柔性材料和半刚性材料组合而成，则位于两者之间，通过线性内插决定。计算各方案弯沉值：方案一：为半刚性基层，路面系数取1.0，通过计算得21.2mm方案二：为柔性基层，路面系数取1.6，通过计算得到33.9mm方案三：为半刚性和柔性材料组合基层，路面系数取1.35，通过计算28.6mm 归总见表5-1 各方案弯沉值 表5-1方案方案一方案二方案三21.2mm33.9mm28.6mm5.2设计方案验算5.2.1验算方案一 结构厚度计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（cm）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土198719
11、926653391.230.342中粒式沥青混凝土1421.040.283粗粒式沥青混凝土972541315590.860.24水泥稳定碎石3800.6370.265水泥石灰沙砾土2500.4150.146土基390- 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 21.2 (0.01mm) H( 5 )= 15 cm LS= 15.2 (0.01mm)H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 3 层底面拉应力
12、验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 15 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 50 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 3 cm - 中粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 水泥稳定碎石 37 cm - 水泥石灰砂砾土 15 cm - 土基5.2.2验算方案二 结构厚度
13、计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（cm）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土198719926653391.230.342中粒式沥青混凝土1421.040.283中粒式沥青碎石900-1200-6-4粗粒式沥青碎石1400-1500-20-5级配碎石400-400-19-6土基390-按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 33.9 (0.01mm) H( 5 )= 15 cm LS= 35.9 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 32.9 (0.01mm)H( 5 )= 18.3 cm(仅考虑
14、弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 18.3 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 18.3 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 5 )= 18.3 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 18.3 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 50 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 3 cm - 中粒式沥青混凝土 4 cm - 中粒式沥青碎石 6 cm - 粗粒式沥青碎石 20 cm - 级配碎石 19 cm - 土基
15、5.2.3验算方案三 结构厚度计算结果序号结构层材料名称20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）劈裂强度（Mpa）厚度（cm）容许拉应力（Mpa）均值标准差均值标准差1中粒式沥青混凝土1421.030.282粗粒式沥青混凝土972541315590.840.203级配碎石4000-6-4水泥粉煤灰碎石1200.5200.225水泥稳定碎石3800.6250.266土基390-按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.6 (0.01mm) H( 5 )= 15 cm LS= 27.8 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H(
16、 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm ( 5 )= .289 MPa H( 5 )= 25 cm ( 5 )= .243 MPa H( 5 )= 23.1 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 23.1 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻
17、厚度 50 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 中粒式沥青混凝土 3 cm - 粗粒式沥青混凝土 4 cm - 级配碎石 6 cm - 水泥粉煤灰碎石 20 cm - 水泥稳定碎石 24 cm - 土基6方案比对 从经济方面考虑，可选取厚度最小的方案二，但是方案二弯沉值（33.9mm）最大，刚度较小，影响使用寿命，而且沥青层厚，经济投入更大；通过比较方案一和方案三，两方案沥青层厚度相同，虽然方案一比方案三厚度大，但是弯沉值小，从长远应用方面考虑，方案一最合适。 致谢 首先，感谢徐平老师的教学工作，在大三土木认识实习时，徐
18、老师曾经带过我路面实习，在这个学期，我又跟从徐平老师学习了路基路面工程，徐老师工作勤恳踏实，他讲课认真严谨，不放过任何一个错误，对待同学耐心仔细，从徐老师的授课中，我学到了很多专业课知识，比如在路基路面工程的学习中，我学习到了公路的路基设计要求，挡土墙的设计，公路面层类型的组成和材料要求等等，通过学习这些知识使我可以完成这次课程设计，对毕业后工作的帮助也将是巨大的。另外，在跟徐老师的学习中，除了专业课外，我还学到了认真严谨的做事态度，这些都是可以一生受用的财富。 在这次课程设计当中,徐平老师对我的帮助和指导是极大的，在他的演示下我解决了一些难题，了解了设计的过程和软件的应用，虽然我的设计当中还
19、存在着一些弊端,但我相信,在徐老师的帮助和自己的努力下我会不断的进步。 最后再次感谢徐老师的教导和帮助，同时也感谢在这次课程设计中互相探讨，互相帮助的同学们。主要参考资料1 邓学钧，路基路面工程，人民交通出版社，2005；2 严家伋，道路建筑材料，人民交通出版社，2003；3 交通部行业标准，沥青路面设计规范JTGD50-2004，人民交通出版社，1997；4 交通部行业标准，公路工程技术标准JTG B01-2003，人民交通出版社，2004；5 交通部行业标准，公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004，人民交通出版社，2005；6交通部行业标准，公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002，人民交通出版社，2003；7交通部行业标准，公路路基设计规范JTG D30-2004，人民交通出版社，2005；8交通部第二公路勘察设计院主编路基（第二版）北京：人民交通出版社，1996。