路面设计方案

一、沥青路面设计方案1路段所在地区基本资料公路等级：一级公路；II2区；设计车速：80km/h；设计标准轴载：BZZ-100；中液限粘性土，填方路基高1.6m，地下水位距路床2.2m，属中湿状态；年降雨量850mm；最高气温38℃，最低气温-25℃；多年最大冻深120cm；2土基回弹模量的确定设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表可得土基回弹模量值为40MPa3交通量资料（1）EXCEL计算：(2)Hpds2006软件计算：一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=1975,属特重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:2201设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.009389E+07属重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:1634设计年限内一个车道上的累计当量轴次:7.49E+06属中等交通等级路面设计交通等级为特重交通等级4初拟路面结构拟定采用两种路面结构。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+8cm中粒式沥青混凝土+12cm粗粒式沥青混凝土+300cm水泥稳定碎石基层+？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。方案二:4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密级配沥青碎石+25cm水泥稳定砂砾+20cm级配砂砾。路面材料配合比设计与设计参数的确定1试验材料的确定半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）相关规定。2路面材料抗压回弹模量的确定（1）半刚性材料的抗压回弹模量按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。（2）按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）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，各种材料的试验结果与设计参数见下表：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-2σEp+2σσEp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级配沙砾250沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称20℃抗压模量（MPa）15℃抗压回弹模量（MPa）Ep方差Ep-2σEp方差Ep-2σEp+2σσEpaσEp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124811610161715156140320273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，结果见下表：路面材料劈裂强度路面厚度设计（Hpds软件计算）（1）方案一路面结构厚度计算公路等级:一级公路新建路面的层数:5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）1.21.00.80.60.60.50.40.6标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:23.8(0.01mm)路面设计层层位:5设计层最小厚度:150(mm)按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=23.8(0.01mm)H(5)=150mmLS=1.4(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(5)=150mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(5)=150mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(5)=150mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(5)=150mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(5)=150mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(5)=150mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(5)=150mm(仅考虑弯沉)H(5)=150mm(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600mm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:层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）标准差（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）标准差（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40199120126803440.422中粒式沥青混凝土80142510521751870.323粗粒式沥青混凝土120978551320600.264水泥稳定碎石300318878231887820.255水泥石灰砂砾土？159125015912500.146新建路基40----------------------------------------细粒式沥青混凝土40mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土80mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土120mm----------------------------------------水泥稳定碎石300mm----------------------------------------水泥石灰砂砾土150mm----------------------------------------新建路基计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.2(0.01mm)第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.3(0.01mm)第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.5(0.01mm)第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.9(0.01mm)第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=7.9(0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值LS=145.6(0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)第1层底面最大拉应力σ(1)=-0.151(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.013(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.064(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.121(MPa)第5层底面最大拉应力σ(5)=0.111(MPa)（2）方案二路面结构厚度计算公路等级:一级公路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-100层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）标准差（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）标准差（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40199120126803440.36计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.3(0.01mm)第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.5(0.01mm)第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=1.8(0.01mm)第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=2.8(0.01mm)第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=10.3(0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值LS=145.6(0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)第1层底面最大拉应力σ(1)=-0.188(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.019(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.046(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.217(MPa)最小防冻600mm，满足要求二、水泥混凝土路面设计方案水泥混凝土路面方案一1.交通分析2中粒式沥青混凝土80142510521751870.33密级配沥青碎石150124811617151560.184水泥稳定砂砾250261723426172340.245级配砂砾200250025006新建路基40表1可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（％）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低～中中中～高表2车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.17～0.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34～O．39行车道宽≤7mO．54～0.62由上表1，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。由上表2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取O.20。计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为次10630e08.92.007.03651)07.01(18.13163651)1(rtrsggNN属重交通等级。2.初拟路面结构表3水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）≥260≥250≥240270～240260～230250～220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240～210230～200220～200≤230≤220由表1，安全等级二级的变异水平等级为中级。根据一级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表3，初拟普通混凝土面层厚度为O.25m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5％)，厚0.20m。垫层为O.18m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.路面材料参数确定表4中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围(MPa)土组公路自然区划ⅡⅢⅣⅤⅥ土质砂26～4240～5039～5035～6050～60粘质土25～4530～4025～4530～4530～45粉质土22～4632～5430～5027～4330～45查表4，路基回弹模量取40MPa。查表5，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取700MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa。表5垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围材料类型回弹模量(胁)材料类型回弹模量(m)中、粗砂80～100石灰粉煤灰稳定粒料1300～1700天然砂砾150～200水泥稳定粒料1300～1700未筛分碎石180～220沥青碎石(粗粒式，20℃)600～800级配碎砾石(垫层)200～250沥青混凝土(粗粒式，20℃)800～1200级配碎砾石(基层)250～350沥青混凝土(中粒式，20℃)1000～1400石灰土200～700多孔隙水泥碎石(水泥剂量9.5％～11％)1300～1700石灰粉煤灰土600～900多孔隙沥青碎石(20℃，沥青含量2.5％～3.5％)600～800计算基层顶面当量回弹模量如下：MPahhEhEhEx114218.020.018.070020.0150022222221222121)(54.418.0700120.0150014)18.020.0(1218.070020.01500114)(12123312211221322311mMNhEhEhhhEhEDx)(363.0114254.412311231mxExDxh637.440114245.051.1122.645.051.1122.6oExEa772.040114255.044.1155.044.11oEExb)(27.259314011424