新建沥青混凝土路面设计

1新建沥青混凝土路面设计1.1设计资料1.1.1工程概况济微公路是济南至济宁微山的一条重要通道，济微路宁阳境路段，近年来交通量迅速增多，车辆超载严重，造成路面大面积破坏，已不能适应日益增长的交通量的需要，制约了沿线地区的经济发展，路面改造势在必行。1.1.2路线路线的起点为肥城与长清界,往南经肥城老城、新城、仪阳、安临站、安驾庄，跨汶河进入宁阳境，经伏山、宁阳县城，到达终点宁阳与汶上界，路线全长73.6公里。路线所经地区为平原微丘区，地形起伏平缓。全线按二级公路设计，设计速度采用80km/h。1.1.3路面及地理特征路面横坡度采用1.5％，路肩横坡为1.5%。根据各路段的实际情况，路面结构采用以下形式:对路面破坏严重及纵断面设计后采用路面补强不合要求的路段，采用新建路面结构。该地区多年平均冻深60cm，补强采用沥青混凝土路面，原路面表面伴有较严重的各种裂缝、坑槽、松散等破坏现象；原路面面层结构为：2cm（AC-10Ⅰ）细粒式沥青混凝土＋4cm（AM-20）中粒式沥青碎石；基层为32cm的二灰稳定碎石，底基层为16cm的水泥稳定土,土基为中湿状态。地理特征：沿线土多为粉质土，地下水位埋藏较深，路槽底面距地下水位的高度均在2.9m以上。沿线有碎石、石灰、水泥供应，并有一火电厂可供粉煤灰。1.1.4交通量资料：项目小货车中货车大货车小型客车中型客车大型客车载货挂车2006年测日交通量980790750720280280550采用车型BJ-130CA-10BJN-150BJ-130BJ-130CA-10BJN-150交通量年增长率为5%。预计2009年通车运行。旧路改建交通量资料项目小货车中货车大货车小型客车中型客车大型客车载货挂车2006年测日交通量840810780680300265510采用车型BJ-130CA-10BJN-150BJ-130BJ-130CA-10BJN-1501.1.5旧路面回弹弯沉值资料：2007年9月份对该公路进行结构评定，用标准车BZZ－100实测弯沉值，测定时路表温度为25℃，统计结果如下：K5+000208.8k6+000364.8k7+000237.6+100180.2+100290.0+100254.4+200148.8+200189.0+200231.2+300177.6+300160.8+300201.6+400198.6+400196.8+400256.0+500242.4+500242.0+500286.6+600231.8+600309.6+600271.6+700220.8+700343.2+700295.2+800232.8+800350.4+800235.2+900289.2+900225.6+900208.8K8+000302.41.2确定路面等级和面层类型1.2.1以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算设计年限内一个车道的累计当量轴次数计算（确定路面等级）。车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数辆/日BJ13013.5527.211980CA10B19.460.8511070JN15049101.611300（1）轴载换算各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。根据《公路沥青路面设计规范》公式3.1.2-1kiiiiippnCCN135.4,2,1)(式中：N——标准轴次的当量轴次，次/日；1N——被换算车型的各级轴载作用次数，次/日；1C——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算：C1=1+1.2(m-1)（1.3）m——轴数2C——轮组系数,单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。p——标准轴载，KNip——被换算车型的各级轴载，KN①BJ130kiiiiippnCCN135.4,2,1)()(99.8)1002.27(198011)10055.13(19804.6135.435.4次②CA10BkiiiiippnCCN135.4,2,1)()(75.128)10085.60(107011)1004.19(10704.6135.435.4次③JN150kiiiiippnCCN135.4,2,1)()(60.1766)10060.101(130011)10000.49(13004.6135.435.4次(2)设计年限累计当量标准轴载数拟建二级公路，路面的设计年限为12年，车道系数取η=0.5。年增长率为5%时的计算起算年51.2204)05.01(34.1904)1(331NN（次）Ne=6403827.29（次）4000000(次)故应属于高级路面。1.2.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时(1)轴载当量换算各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N‘8',21',1)(PpnCCNiiikii①BJ1308',21',1)(PpnCCNiiikii)(06.0)1002.27(198011)1005.13(19805.18188次②CA10B8',21',1)(PpnCCNiiikii)(15.20)10085.60(107011)1004.19(10705.18188次③JN1508',21',1)(PpnCCNiiikii（次）29.64038275.051.2204%5]1%)51[(3651)1(365121NrrNet)(95.1555)1006.101(130011)10000.49(13005.18188次1.2.4N和N'汇总得下表：(2)累计当量轴次年增长率为5%时的计算起算年3.1825)05.01(16.1576)1(331NN（次）故该值可用来计算半刚性基层层底的拉应力验算。(3)结构组合与材料选取根据规范推荐结构并考虑到公路沿途有大量碎石、砂、石灰、水泥等供应，路面结构面层采用沥青混凝土8cm，本设计采用二层式沥青，表层采用中粒式开级配沥青混凝土，厚度（4cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土，厚度（4cm），基层采用水泥稳定碎石20cm，底基层采用石灰土。车型Pi(kn)ni(辆/日)N（次）N'e（次）C1C2kiiiiippnCCN135.4,2,1)(C'1C'28',21',1)(PpnCCNiiikiiBJ130前轴13.55198016.42.12118.50.004后轴27.21980116.87110.06CA10B前轴19.40107016.45.46118，50.04后轴60.85107011123.291120.11JN150前轴49.00130016.4373.66118.579.93后轴101.601300111392.94111476.02合计----------------1904.34----------1576.16（次）41.53022695.03.1825%5]1%)51[(3651)1(365'121NrrNet1.2.3路面设计弯沉值的计算AC：公路等级系数二级公路取1.10;AS：面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0:沥青表面处治为1.2；中、低级路面为1.3；Ab基层类型系数，对于半刚性基层为1.0;Ne：设计年限内一个车道上的累计当量轴次数=6403827.29次。1.2.4路基回弹模量的确定按路基土类与干湿类型，确定该路段土基弹性模量。2.1由原始材料可知：沿线土多为粉质土，地下水位埋藏较深，路槽底面距地下水位的高度均在2.9m以上。地区所在的自然区为II5a，该地区多年平均冻深为60cm。查表的土基的干湿类型为干燥类型。得分界稠度ωC》1.05，取稠度ωC=1.05.所以查表的土基回弹模量E为44.5mpa。1.2.5拟定路面结构方案和材料模量的确定沥青混合料结构层的抗压回弹模量按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）进行试验测定。当以设计弯沉值为设计验算指标时，取标准温度为20摄氏度；当以层底拉应力为设计验算指标时，取标准试验温度为15bscedAAANl2.0600)01.0(72.28111.16403827.296006002.02.0mmAAANlbsced摄氏度，以适应不同设计控制指标所对应的最不利环境温度。路面结构方案上面已经说明，查《路基路面工程》课本抗压模量取20摄氏度的模量，各值均取规定范围的中值，因此得到20摄氏度的抗压模量：中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa,细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa,水泥稳定碎石为1500MPa,石灰土为550MPa；各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，水泥稳定碎石为0.5MPa,石灰土为0.23MPa。(1)结构组合与材料的初选定因为设计年限内一个车道上的累计当量轴次数大于400410，所以组合如下：---------------------------------------面层沥青混凝土8cm-----------------------------------------基层水泥稳定碎石20cm-----------------------------------------底基层石灰土-----------------------------------------拟订路面组合与厚度为----------------------------------------细粒式沥青混凝土4cm-----------------------------------------中粒式沥青混凝土4cm----------------------------------------水泥稳定碎石20cm-----------------------------------------石灰土？cm-----------------------------------------(2)各层材料抗压模量与劈裂强度的确定查《路基路面工程》得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：材料数值抗压模量/MPa劈裂强度/MPa20℃15℃细粒式密级配沥青混凝土140020001.4中粒式密级配沥青混凝土120018001.0水泥稳定碎石150015000.5石灰土5505500.231.2.6路面厚度的计算和拉应力验算对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。1）设计弯沉值dl=28.72cm(0.01mm)2)各层材料的容许层底拉应力为其中，sp:沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期（MPa）sK：抗拉强度结构系数；Aa：沥青混凝土级配类型系数细、中粒式沥青混凝土为1.0；粗粒式为1.1；Ac：公路等级系数，二级公路取1.10；Ne=6403827.29次（用于沥青混凝土面层的计算）；N'e=5302269.41次（用于半刚性材料的计算）细粒式、中粒式Ks水泥稳定碎石：75.141.53022691.135.035.011.011.0ecsNAKsspRK22.009.0ecgsNAAK57.229.64038271.1109.009.022.022.0ecasNAAK石灰土：25.241.53022691.145.045.011.011.0ecsNAK带入公式计算其容许拉应力。细粒式沥青混凝土：中粒式沥青混凝土：水泥稳定碎石石灰土1.2.7设计资料总结：材料数值厚度/cm20℃模量/MPa15℃模量/MPa劈裂强度/MPa容许拉应力/MPa细粒式密级配沥青混凝土4140020001.40.54中粒式密级配沥青混凝土4120