公路沥青路面优秀课程设计.doc

公 路 沥 青 路 面 设 计
摘要：沥青公路在交通运输中性能优良，利用广泛，为国家经济腾飞起到了巨大作用。其建设成本高昂，技术难度要求高，在确保路基稳定性好、持久耐用同时还要求表面平整、抗滑性能良好。公路沥青路面设计修建标准颇多，规范严格。计算精度高，需综合考虑。此次课程设计（沥青路面设计）综合考虑了该地自然条件，参考设计规范，经过严谨计算，符合当地沥青路面建设标准。
关键词：沥青路面设计、设计规范、标准
1 基础资料
四川达州地域准备新建市郊一级公路，公路设计基准年为，使用年限， 拟选沥青路面结构路面进行路面结构设计。公路技术等级为一级公路，为双向六车道。估计交通量年增加率前八年为 9%，八年后为3%。
1.1 气侯水文资料
该公路在夏热冬冷地域，年均温16摄氏度，属亚热带季风气候，温和湿润、四季
分明。雨水多集中在6～月，约占整年降水量50%以上，年均降水量1200—1500毫米。
1.2 土质和筑路资料
该路段山区盆地，土基为砂性土，路基干湿状态为中湿。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，砂砾储量也较丰富，沿线有多个水泥厂、石灰厂，产量大质量好。另外，附件发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设。
1.3 交通资料
依据工程可行性研究汇报得悉早期交通组成和交通量如表1-1所表示，不一样车型交通量参数见规范。
表1-1交通组成及交通量表
车型
汽车交通量（辆 / 日）
解放CA10B
160
解放CA30A
210
东风EQ140
190
黄河JN150
120
黄河JN162
180
黄河JN360
170
长征XD160
150
交通SH141
80
交通量平均年增加率
前八年为 9% ， 八年后为 3%
2 沥青路面设计
2.1轴载分析
中国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载计算参数按表2-1确定。
表2-1 标准轴载计算参数
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载P（KN）
100
单轮当量圆直径d（mm）
21.30
轮胎接地压强P（Mpa）
0.70
两轮中心距（cm）
1．5d
2.1.1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN各级轴载作用次数均换算成标准轴载当量作用次数。

式中： — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时标准轴载当量次数；
— 被换算车型各级轴载换算次数（次/日）；
— 标准轴载（）；
— 多种被换算车型轴载（）；
C1— 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38；
C2— 轴数系数。
— 被换算车型轴载等级。
当轴间距离大于3m时，按单独一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴轴数系数按下面公式计算：

式中：m—轴数。
表2-2 轴载换算结果
车型
（）

（次/日）
C1C2ni(Pi/P)4.35
解放
CA10B
前轴
19.40
1
6.4
160
—
后轴
60.85
1
1
160
18.44
解放
CA30A
前轴
29.50
1
6.4
210
6.64
后轴
2×36.75
2.2
1
210
121.06
东风
EQ140
前轴
23.70
1
6.4
190
—
后轴
69.20
1
1
190
38.30
黄河
JN150
前轴
49.00
1
6.4
120
34.49
后轴
101.60
1
1
120
128.58
黄河
JN162
前轴
59.50
1
6.4
180
120.39
后轴
115.00
1
1
180
330.60
黄河
JN360
前轴
50.00
1
6.4
170
53.35
后轴
2×110.00
2.2
1
170
11545.43
长征
XD160
前轴
42.60
1
6.4
150
23.45
后轴
2×85.20
2.2
1
150
3352.79
交通
SH141
前轴
25.55
1
6.4
80
1.35
后轴
55.10
1
1
80
5.99
累计交通量∑N
15780.86
则其设计年限内一个车道上累计量轴次：

式中 — 设计年限内一个车道累计当量次数；
t — 设计年限，由材料知，t=；
— 设计端完工后十二个月双向日平均当量轴次；
— 设计年限内交通量平均增加率，由设计资料可知，前8年γ=0.09，然后7年γ=0.03；
— 车道系数，此设计高速选定为双向六车道，η=0.3。
则前8年累计当量轴次：

后7年累计当量轴次：

则其设计年限内一个车道上累计量轴次:

由上面计算结果，故依据交通等级标准能够判定该交通量属于特重交通。
2.1.2验算半刚性基层层底拉应力累计当量轴次时，轴载当量换算
（1）验算半刚性基层层底拉应力累计当量轴次时，凡轴载大于50KN各级轴载作用次数均按下式换算成标准轴载当量作用次数。

式中：— 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时标准轴载当量次数；
— 被换算车型各级轴载换算次数（次/日）；
— 标准轴载（）；
— 多种被换算车型轴载（）；
—轴数系数；
—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
当轴间距离大于3m时，按单独一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴轴数系数按下面公式计算：

式中：m—轴数。
（2）将交通量换算成标准轴载换算和累计轴载
表2-3 轴载换算结果
车型
（）

（次/日）

解放CA10B
前轴
19.40
1
18.5
160
—
后轴
60.85
1
1
160
3.01
解放
CA30A
前轴
29.50
1
18.5
210
—
后轴
2×36.75
3
1
210
35.77
东风
EQ140
前轴
23.70
1
18.5
190
—
后轴
69.20
1
1
190
9.99
黄河
JN150
前轴
49.00
1
18.5
120
—
后轴
101.60
1
1
120
136.25
黄河
JN162
前轴
59.50
1
18.5
180
52.31
后轴
115.00
1
1
180
550.62
黄河
JN360
前轴
50.00
1
18.5
170
12.29
后轴
2×110.00
3
1
170
186578.00
长征
XD160
前轴
42.60
1
18.5
150
—
后轴
2×85.20
3
1
150
21324.46
交通
SH141
前轴
25.55
1
18.5
80
—
后轴
55.10
1
1
80
0.68
累计交通量∑N
208703.40
则前8年累计当量轴次：

后7年累计当量轴次：

其设计年限内一个车道上累计量轴次:

由上面计算结果，故依据交通等级标准能够判定该交通量属于特重交通。
2.2 结构组合和土基回弹模量
依据《公路沥青路面设计规范》，该道路为一级公路，沥青路面设计年限为，并考虑公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰水泥等材料供给，路面结构层采取沥青混凝土（180），基层采取水泥稳定碎石（厚度待定），底层采取级配碎石（250），采取三层式沥青混凝土面层，表层采取细粒式密级配沥青混凝土（40），中面层采取中粒式密级配沥青混凝土（60），下面层采取粗粒式密级配沥青混凝土（80）。
2.3各层材料抗压模量和劈裂强度
土基干湿类型确定为中湿，由土质，干湿类型，道路最大冻深，基层垫层类型查表确定路面最小防冻厚度为50cm。土基回弹模量确实定可依据查表法查得。各结构层材料抗压模量及劈裂强度参考规范给出推荐值确定，见表2-4。
表2-4 结构组合参数
层次
材料名
厚度
(cm)
抗压回弹模量
强度劈裂
（Mpa）
15°C模量
20°C模量
1
细粒式沥青混凝土
4

1400
1.2
2
中粒式沥青混凝土
6
1800
1200
1.0
3
粗粒式沥青混凝土
8
1200
1000
0.8
4
水泥稳定碎石
待定
1500
1500
0.6
5
级配碎石
25
250
250
—
6
土基
—
30
30
—

2.4 设计指标确实定
2.4.1设计弯沉值
公路为一级公路，则公路等级系数取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型系数取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数取1.0。

式中：
— 设计弯沉值
— 设计年限内累计当量年标准轴载作用次数
— 公路等级系数，一级公路为1.0
— 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0
— 基层类型系数，半刚性基层为1.0
所以：

2.4.2各层材料许可层底拉应力
各层材料许可层底拉应力，按下列公式计算：

式中 ：
— 路面结构材料极限抗拉强度（Mpa）；
— 路面结构材料许可拉应力，即该材料能承受设计年限次加载疲惫弯拉应力（Mpa）；
— 抗拉强度结构系数。
对沥青混凝土面层抗拉强度结构系数：

对无机结合料稳定集料类抗拉强度结构系数：

表2-5 结构层许可弯拉应力
材料名称
（Mpa）

（Mpa）
细粒沥青混凝土
1.2
4.12
0.29
中粒沥青混凝土
1.0
4.12
0.24
粗粒沥青混凝土
0.8
4.12
0.19
水泥稳定碎石
0.6
3.23
0.19
级配碎石
—
—
—
2.5 路面结构层厚度计算
应用程序计算新建路面结构厚度
公 路 等 级 : 高速公路
新建路面层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 18.54 (0.01mm)
路面设计层层位 : 4
设计层最小厚度 : 20 (cm)

按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 18.54 (0.01mm)
H( 4 )= 45 cm LS= 19 (0.01mm)
H( 4 )= 50 cm LS= 17.4 (0.01mm)
H( 4 )= 46.4 cm(仅考虑弯沉)
按许可拉应力验算设计层厚度 :
H( 4 )= 46.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 46.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 46.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 46.4 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)
路面设计层厚度 :
H( 4 )= 46.4 cm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 46.4 cm(同时考虑弯沉和拉应力
2.6 路面结构层厚度确实定
依据计算内容，最终确定该道路结构设计为六层，各个结构层厚度确定见表2-6。
表2-6 路面结构层采取厚度
层位
结构层材料名称
厚度(cm)
1
细粒式沥青混凝土
4
2
中粒式沥青混凝土
6
3
粗粒式沥青混凝土
8
4
水泥稳定碎石
47
5
级配碎石
25
6
土基
—

总 结
本课程设计制订经过对达州地域市郊交通量调查和估计，综合考虑了该地地质水文及筑路材料条件，可信度高、实施性强、利用广泛。文中对车辆标准轴载进行了计算，依据设计标准，确定了交通等级。而且计算了设计年限内一个车道累计当量轴次和设计弯沉值，确定了路基土基回弹模量值，确定可能路面结构组合和厚度方案，确定各结构层材料抗压回弹模量，完成了路面厚度计算。依据相关技术规范和标准，同时借取该地域已经有工程经验及数据，初步确定了合理方案。伴随科学技术发展，生产力进步，对公路运输能力及质量要求也有了对应提升，本文在一些方便还不够全方面，还有不切实际原因存在，在生产建设中还有待改善提升。 致 谢
这次课程设计能够得以顺利完成，是全部指导过我老师、帮助过我同学一直默默支持结果。在这里我要对她们表示深深谢意！
首先要尤其感谢我指导老师—刘建老师、郭寒英老师。两位老师在我课程设计过程中，给我提供了极大帮助和指导。刘老师不耐其烦为我指导了此次课程设计，郭老师在路基路面工程讲课中为我作出了理论指导。除此之外，她们还是我专业任课老师，两位老师严谨治学观念、务实行为作风、认真工作态度、独特人格魅力使我学到了很多。这将是我人生道路上一笔巨大财富。我将以两位老师为楷模目标，勤奋上进、坚持不懈。
其次我要感谢中外全部在相关领域做出宝贵研究学者和教授，是你们研究是我学习不竭源泉，是你们研究使我专业水平不停提升。
参考文件
[1]《公路工程技术标准》JTG B01-；
[2]《公路路基设计规范》JTG D30-；
[3]《公路沥青路面设计规范》JTG D50-；
[4]《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-；
[5]《路基路面工程》邓学钧编著；
[6]《公路路基设计手册》人民交通出版社， 1996. 北京；
[7]《公路设计手册 - 路面》人民交通出版社， 1999. 北京；