高速公路沥青路面课程设计

《路基路面工程》课程设计一、基本资料新建高速公路地处Ⅳ3区，为双向四车道，沿线土质为中液限粘土，填方路基高3m，地表长期积水距路床0.7m，属干燥状态，E＝50MPa。

年降雨量为470mm，最高气温38℃，最低气温-26℃，多年最大冻深为120mm，平均冻结指数为700℃，最大冻结指数1150℃．D。

此地有大量碎石集料，并有石灰水泥供应。

二、交通量资料及轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。

（1）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次○1轴载换算采用如下公式：式中：N —以设计弯沉值和沥青层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数n i—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）P—标准轴载（KN）P i—各种被换算车型的轴载（KN）C1—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09C2—轴数系数表 1 轴载换算结果表○2累计当量轴次根据设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取20年，四车道的车道系数是0.4～0.5，取0.45累计当量轴次:=[(1+0.094)20-1]×365×5250.32×0.45÷0.094=46149415.19 次（2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次（3）○1轴载换算采用如下计算公式：式中：N —以设计弯沉值和沥青层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）niP —标准轴载（KN）—各种被换算车型的轴载（KN）Pi—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09C1C—轴数系数2表2 轴载换算结果表○2累计当量轴次车道系数取0.45累计当量轴次：=[(1+0.094)20-1]×365×3878.64×0.45÷0.094=34092582.5 次三、结构组合与材料选取根据《公路沥青路面设计规范》，并考虑公路的沿线有大量碎石集料，并有石灰水泥供应，初拟以下路面结构组合表3 结构组合参数（cm ）15℃模量20℃模量（Mpa）1 细粒式沥青混凝土 4 2000 1400 1.42 中粒式沥青混凝土 6 1800 1200 13 粗粒式沥青混凝土8 1200 1000 0.84 水泥稳定碎石待定1500（弯沉计算用）1500（弯沉计算用）0.5 3600（弯拉应力计算用）3600（弯拉应力计算用）5 石灰土35 550（弯沉计算用）550（弯沉计算用）0.225 1500（弯拉应力计算用）1500（弯拉应力计算用）6 土基50 50四、设计指标的确定（1）设计弯沉值l dl d=600N e−0.2A c A s A b 式中：l d—设计弯沉值N e—设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数A c—公路等级系数，高速公路取1.0A s—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0A b—基层类型系数，半刚性基层为1.0所以l d=600N e−0.2A c A s A b=600×(4.615×107)−0.2×1.0×1.0×1.0=17.6 （0.01mm）（2）各层材料按容许层底拉应力σR，按下列公式计算：σR =σsK s式中：σR—路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）σs—路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限N e次加载的疲劳弯拉应力（Mpa）K s—抗拉强度结构系数计算结果表4 各层材料按容许层底拉应力σR五、路基处于干燥状态时路面结构厚度的计算1)按设计弯沉值计算设计层厚度 :(弯沉值按新建路面 F 公式计算)LD= 17.6 (0.01mm)H( 4 )= 250 mm LS= 19.2 (0.01mm)H( 4 )= 300 mm LS= 17.4 (0.01mm)H( 4 )= 294 mm(仅考虑弯沉)2)按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 294 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 294 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 294 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 294 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 294 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)3)路面设计层厚度 :H( 4 )= 294 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 294 mm(同时考虑弯沉和拉应力)4)通过对设计层厚度取整以及对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:----------------------------------------细粒式沥青混凝土 40 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 60 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 300 mm----------------------------------------石灰土 300 mm----------------------------------------土基六、路基处于中湿状态时路面结构厚度的计算1.按设计弯沉值计算设计层厚度 :(弯沉值按新建路面 F 公式计算)LD= 17.6 (0.01mm)H( 4 )= 300 mm LS= 18.6 (0.01mm)H( 4 )= 350 mm LS= 17.1 (0.01mm)H( 4 )= 333 mm(仅考虑弯沉)2.按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 333 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 333 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 333 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 333 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 333 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)3.路面设计层厚度 :H( 4 )= 333 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 333 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 4.验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 45cm沥青层厚度18cm，总厚度为 86cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .5.通过对设计层厚度取整以及对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:----------------------------------------细粒式沥青混凝土 40 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 60 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 340 mm----------------------------------------石灰土 350 mm----------------------------------------土基七、材料组成及用量设计参照《沥青路面设计规范》及已建成高速公路实例，初定路面材料如下：⑴表面层（AC13）：最佳沥青用量 4.8%⁄密度 2.405 g cm3碎石：砂：石屑：矿粉=38：35：21：6⑵中面层（AC20）：最佳沥青用量 4.3%⁄密度 2.45 g cm3碎石（10～20）：碎石（5～50）：砂：石屑：矿粉=45：16：16：18：5⑶下面层（AC20）：最佳沥青用量 3.8%⁄密度 2.44 g cm3碎石（10～30）：碎石：（10～20）碎石（5～50）：砂：矿粉=13：27：25：29：6⑷水泥稳定碎石：水泥剂量 6%⁄最大干密度 2.31 g cm3（9.5～31.5）：（4.75～9.5）：（2.36～4.75）：（0～2.36）=30：32：16：22⑸石灰土：石灰剂量 11%八、面层施工要求面层施工过程可分为沥青混合料的拌合运输、现场铺筑两个阶段（1）拌合及运输在工厂拌制混合料所用的固定式拌和设备有间歇式和连续式两种。

前者系在每盘拌和时计量混合料各种材料的重量，而后者则在计量各种材料之后连续不断地送进拌和器中拌和。

此处建议采用的是间歇式拌和机。

在拌制沥青混合料之前，应根据确定的配合比进行试拌。

试拌时对所用的各种矿料及沥青应严格计量。

通过试拌和抽样检验确定每盘热拌的配合比及其总重量（间歇式拌和机）、或各种矿料进料口开启的大晓及沥青和矿料进料的速度（连续式拌和机)、适宜的沥青用量、拌和时间、矿料和沥青加热温度ⅱ以及沥青混合料出厂的温度ⅲ对试拌的沥青混合料进行试验之后，即可选定施工的配合比ⅲ运输车辆采用30t的大中型自卸汽车；a、运输车辆装备棉被、苫布等保温防尘装置，防止成品在运输过程中被扬尘污染；b、运输车辆车槽四角密封坚固，防止在运输成品过程中呈热融状态的沥青由于滴漏对周边环境造成污染；c、每层展筑完成后，进行交通管制，如遇大风或沙尘污染，在下层施工前留意清扫干净；d、在与一期工程交叉施工时，协调好焙烧炉道路交通，如确实需要通过，须经我方同意，对车辆进行清洗后方可通过，但严禁挖掘机等重型机械通过。

(2)现场铺筑展筑工序如下：A、基层预备和放样面层展筑前，应对基层和路基进行检查处理，确保道路的基层和面层有很好的黏结，减少水分浸进基层。

为了控制混合料的摊展厚度，在预备好基层之后进行丈量放样，沿路面中心线和四分之一路面宽处设置样桩，标出混合料的松展厚度ⅲ采用自动调平摊展机摊展时，还应放出引导摊展机运行走向和标高的控制基准线（俗称走钢丝）。

高速公路和一级公路在施工前应展筑试验段。

试验段的长度应根据试验目的确定，宜为100～200m。

试验段宜在直线段上展筑，如在其它道路上展筑时，路面结构等条件应相同，路面各结构的试验可安排在不同的试验段上。

B、摊铺沥青混合料用机械摊铺（个别三角段人工摊铺）。

沥青混合料摊展机有履带式和轮胎式两种。

二者的构造和技术性能大致相同。

C、碾压沥青混合料（下面层）的压实按初压、复压、终压三个阶段进行，拟采用以下机械组合：组合ⅰ：初压：双钢轮压路机初压（静压）一遍（不低于135℃）；复压：胶轮压路机静压2遍，双钢轮压路机重振2遍；终压：双钢轮压路机静压1～2遍。

组合ⅱ：初压：双钢轮压路机初压（静压）一遍（不低于135℃）；复压：双钢轮压路机重振2遍，胶轮压路机静压2遍（两者交替碾压至压实度达到要求）；终压：双钢轮压路机静压1～2遍(3)接缝施工沥青路面的各种施工缝（包括纵缝、横缝、新旧路面的接缝等）处，往往由于压实不足，轻易产生台阶、裂缝、疏松等病害，影响路面的平整度和耐久性，施工时必须十分留意。