...wd......wd......wd...一、設計任務書1.基本要求東北某公路局部路段擬建一條4車道的一級公路，設計年限為15年，擬采用瀝青路面構造，需進展路面構造設計。2.氣象資料該公路所在地區為區，最低氣溫為-15℃。3.地質資料與筑路材料沿線土質為紫色粉質粘性土，地下水位距地表為1.2m，路基填土高平均為0.7m.公路沿線有大量碎石集料，筑路材料豐富，并有水泥、石灰和粉煤灰等供應。4.交通資料據預測該路竣工初年的交通組成如表1所示。使用年限內交通量的年平均增長率為10%。表1交通量組成車型前軸重〔kN〕后軸重〔kN〕后軸數后軸輪組數后軸距交通量〔次/日〕東風KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400東風SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.01201005.參考資料和應用軟件〔1〕主要以《公路瀝青路面設計標準》〔JTGD50-2006〕為主，或參考本課程使用的教材。〔2〕應用的軟件為BISAR及CAD。6.提交材料每個同學需提交的材料包括：設計計算書、擬設計路面構造的橫斷面示意圖、擬設計路面構造的彎沉〔徑向〕和應力分布圖〔豎向〕。二、設計計算書1.基本資料：〔1〕自然地理條件新建一級公路地處區，為雙向四車道，擬采用瀝青路面構造進展施工圖設計，沿線土質為紫色粉質粘性土，填方路基高0.7m，地下水位距地表為1.2m，屬中濕狀態，最低氣溫-15℃。〔2〕土基回彈模量確實定設計路段路基處于中濕狀態，路基土為紫色粉質粘性土，根據查表法確定土基回彈模量設計值為37〔3〕據預測該路竣工初年的交通組成如表1所示。使用年限內交通量的年平均增長率為10%。表1交通量組成車型前軸重〔kN〕后軸重〔kN〕后軸數后軸輪組數后軸距交通量〔次/日〕東風KM34024.667.812-460江淮HF15045.1101.5120400東風SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.0120100〔4〕設計軸載根據設計人任務書的要求按設計回彈彎沉和容許彎拉應力兩個設計指標，分別計算設計年限的標準軸載累計當量軸次，確定交通量等級，面層類型，并計算設計彎沉值和容許彎拉應力。當量標準軸載數：①當以彎沉值和瀝青層層底拉應力為設計指標時=2106.5〔次/日〕設計年限累計當量標準軸載數：=1221.4〔萬次〕路面設計彎沉值：〔0.01mm〕②當以半剛性材料層底拉應力為設計指標時〔次/日〕設計年限累計當量標準軸載數：=1063.6〔萬次〕累計軸次計算結果見表軸載計算與累計軸載汽車車型前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數后軸輪組數后軸距交通量〔次/日〕東風KM34024.667.8120460江淮HF15045.1101.5120400東風SP9135B20.172.6224170五十鈴EXR18L60.0100.0324400江淮HF140A18.941.8120150五十鈴NPR595G23.544.0120100換算方法彎沉及瀝青層拉應力指標半剛性層拉應力指標累計交通軸次1250萬次1048萬次2.初擬路面構造根據本地區的路用材料，結合已有工程經歷與典型構造，擬定了兩個方案。按計算法確定方案一、方案二的路面厚度。根據構造層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能等因素，初步確定路面構造組合與各層厚度如下：方案一：4cm細粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式混凝土+28cm水泥穩定碎石基層+17cm水泥石灰砂礫土層，以水泥石灰砂礫為設計層。方案二:4cm細粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+13cm密集配瀝青碎石+20cm水泥穩定砂礫+16cm級配砂礫墊層，以水泥穩定砂礫為設計層。3.路面材料配合比設計與設計參數確實定〔1〕實驗材料確實定半剛性基層所用集料取自沿線料場，結合料瀝青選用A級90號，上面層采用SBS改性瀝青，技術指標均符合《公路瀝青路面設計標準》〔JTGF40―2004〕相關規定。〔2〕路面材料配合比設計〔略〕〔3〕路面材料抗壓回彈模量確實定①根據設計配合比，選區工程用各種材料制作，測定設計參數。按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》〔JTJ057―94〕中規定的工程頂面法測定半剛性材料的抗壓回彈量。②按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》〔JTJ052―2000〕中規定的方法測定瀝青混合料的抗壓回彈模量，測定20℃、15℃的抗壓回彈模量，各種材料的實驗結果與設計參數見下表瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數取值材料名稱20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔Mpa〕Ep方差Ep-2σEp方差Ep-2σEp+2σσEpaσEp代細粒式瀝青混凝土19912011589268034419923368中粒式瀝青混凝土14251051215217518718012549粗粒式瀝青混凝土9785586813206012001440密級配瀝青碎石12481161016171515614032027半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數取值材料名稱抗壓模量〔MPa〕Ep方差Ep-2σEp+2σσEp代水泥穩定碎石318878216244752水泥石灰砂礫土159125010912091水泥穩定砂礫261723421483086級配碎石400級配砂礫250〔4〕路面材料劈裂強度測定根據設計配合比，選取工程用各種原材料，測定規定溫度和齡期的材料劈裂強度。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》與《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》中規定的方法進展測定，結果如下表路面材料劈裂強度材料名稱細粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土密級配瀝青碎石水泥穩定碎石水泥穩定砂礫水泥石灰砂礫土二灰穩定砂礫劈裂強度〔MPa〕1.21.00.80.60.60.50.40.64.路面構造層厚度確定〔1〕方案一的構造厚度計算該構造為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數為1.0，設計彎沉值為22.84〔0.01mm〕。利用設計程序驗算構造是否滿足設計彎沉與容許拉應力的要求，驗算結果見下表。路表計算彎沉為21.86〔0.01mm〕，小于設計彎沉，符合要求；各構造層的驗算結果均滿足要求。構造厚度計算結果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強度〔MPa〕厚度〔cm〕層底拉應力〔MPa〕容許拉應力〔MPa〕均值標準值均值標準值199120126803441.24-0.230.37142510521751871.06-0.230.31978551320600.88-0.100.25318878231887820.6280.110.29159125015912500.4170.120.15370――――――〔2〕方案二的構造厚度計算該構造為柔性基層與半剛性基層組合，瀝青層較厚。根據工程經歷，按內插法確定基層類型，為1.45，設計彎沉值為33.12〔0.01mm〕。利用設計程序驗算構造是否滿足設計彎沉與容許拉應力的要求，驗算結果見下表。路表計算彎沉為27.08〔0.01mm〕，小于設計彎沉，符合要求；各構造層的驗算結果均滿足要求。構造厚度計算結果20℃抗壓回彈模量〔MPa〕15℃抗壓回彈模量〔MPa〕劈裂強度〔MPa〕厚度〔cm〕層底拉應力〔MPa〕容許拉應力〔MPa〕均值標準值均值標準值199120126803441.24-0.340.37142510521751871.08-0.190.31124811617151560.613-0.050.19261723426172340.5200.230.242500―――16――370――――――由基本資料可知無需進展防凍層厚度驗算。方案一瀝青層厚度18cm，總厚度為63cm。方案二瀝青層厚度25cm，總厚度為61cm。〔5〕進展技術經濟比較，確定采用的路面構造由基本資料可知公路沿線有大量碎石集料，因此應充分利用碎石以減少本錢。由于瀝青的造價較高，因此從經濟的角度考慮選擇方案一較為合理。因此確定方案一為采用的路面構造。5.設計圖設計公路等級為一級，且為雙向四車道，應設中央分隔帶，中央分隔帶不設置排水設施，做成中間高，兩側路面底，由單向橫坡向路肩方向排水。每車道寬度為3.75m，路肩為1.5m，路拱橫坡度為1.5%。路基填土高度為0.7m，屬于矮路堤范圍。取設計邊坡為1:2.5。〔1〕橫斷面示意圖為：6543216543211-土路肩；2-硬路肩；3-面層;4-基層；5-墊層；6-路基4cm細粒式瀝青混凝土6cm中粒式瀝青混凝土4cm細粒式瀝青混凝土6cm中粒式瀝青混凝土17cm粗粒式瀝青混凝土28cm粗粒式瀝青混凝土8cm粗粒式瀝青混凝