沥青路面结构设计的低成本农村道路

沥青路面结构设计的低成本农村道路
沥青路面结构设计的低成本农村道路

沥青路面结构设计的低成本structural Design of Asphalt Pavement for Low Cost

农村道路

Rural Roads

structural Design of Asphalt Pavement for Low Cost Rural Roads

In developing countries ,rural road construction is mostly cumbered by shortage of funds. Engineers concerns most in rural areas is how to build roads which not only cost less but also meet the traffic demands. Especially in vast rural areas of China, there are a great variety of transportation patterns, and the traffic composition is very complex. Compared with other countries ,the traffic composition in China rural areas have its own features. Therefore ,there is no experience about the rural roads construction for reference. In recent years ,the central government of China has increased the strength for rural road construction. At the same time ,a lot of researches about rural road construction have been done by researchers in China, and some conclusions about china rural roads have been made. In the authors' opinion ,the selection of the pavement structure material is the key measure to reduce the construction cost of rural roads after the route has been determined. Compared with concrete pavement ,asphalt pavement relatively costs less and is the first choice for rural roads in China. And then ,according to the research achievements about rural roads construction ,the authors have done some preliminary researches on the structure design for low-cost asphalt pavements for rural roads.

1 Traffic Composition of Rural Road

Rural roads include county roads ,town roads and village roads.

The traffic on rural roads is usually mixed. On a county road, traffic volume is between 300 to 1500 veh/d in average ,and in a county with a developed economy ,it reaches 1000 to 2 000 veh/d. The traffic volume between county and town is 100 to 300 veh/d ,and the traffic volume between towns is usually less than 100 to 300 veh/d. In a mixed traffic flow ,trucks account for 40% to 70% of the traffic volume, which are mainly light trucks carrying less than 2. 5 tons(including agricultural vehicles such as electro-tricycles ,walking tractors etc.)and medium-size trucks of 2. 5 to 5 tons. Most of these light or medium trucks are overloaded. The proportion of heavy truck is less than 9%.On some roads to counties ,the proportion of overloaded trucks is 5% to 32 %,while on some county roads connecting to national or provincial trunk highways ,the proportion of overloaded vehicles usually amounts to 20% to 32% .

The traffic volume on rural roads is not heavy. However ,considering the practical situation in China, as well as the exitence of overloaded vehicles ,100kN ,or BZZ-100 was adopted as standard axle load in the research.

The pavement deflection or the flexural-tensile stress at the bottom of asphalt surface is taken as the design parameter. The axle load was calculated in

accordance with the following formula:

4.3512(/)s i s i

N C C P P N 错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。-the axle weight of an i-level axle in kN and the action frequency;

错误!未找到引用源。-the axle weight of standard axle in 100 kN and the action frequency; If the distance between axles is less than 3 m , axle loads are calculated as

a double-axle or multi-axle loads ,and

()11 1.21C M =+-

If the flexural-tensile stress at the bottom of semi-rigid base is taken as the design parameter, the axle load is calculated in accordance with the following formula:

''212(/)s i s i

N C C P P N = If the distance between axles is less than 3m ,

()11 1.21C M =+-

2 Traffic Volume on Rural Roads

Minibuses are adopted as the standard vehicle for the design of rural roads. Table 1 shows its external dimensions.

Table 1 External dimensions of the passenger car m

Length Width Height Front overhang Distance between axles Rear overhang

6.0 1.8 2.0 0.8 3.8 1.4

The typical vehicle types on rural roads are listed in Table 2. And others such as non-power-driven vehicles ,animal-drawn vehicles ,and bicycles can be taken into account in the calculation of traffic volume on rural roads ,in view of their roadside interference.

In accordance with the traffic composition and volumes ,rural roads are divided into five grades. The traffic volume of each grade is shown in Table 3.

Traffic volume specified in Table 3 was obtained by taking the minibus as the standard vehicle type,and converting different types vehicles according to the vehicle conversion coefficients given in Table 2.In Table 3,

()[]ηγγ11365-+=t s e N N

Ne refers to the cumulative equivalent axle load action frequency;

Ns refers to the equivalent axle load action frequency in the designed traffic lane in the beginning operation period of rural roads;

y refers to the average annual growth rate of traffic volume;

η refers to lane coefficient, and 1.0 for a single lane and 0. 6一0. 7 for a dual lane. 3 Strength of Roadbed

The modulus of resilience of roadbed varies greatly. For convenience ,the strength of roadbed can be divided into four classes according to its moisture content and modulus of resilience ,as shown in Table 4.

The parameters in Table 5 are determined by combining design principles with practical experience. By applying elastic multilayer theory to the pavement structure specified in Table 5,the influence of Ne on the pavement thickness of rural roads was analyzed ,and

the result show that for given h,h2,E0,the roadbase thickness for neighboring traffic classes changes in a range of 4-5 cm. This result indicates that the classification of traffic volume on rural roads shown in Table 3 is reasonable and feasible in terms of the design and construction of asphalt pavement structures.

By using the elastic multilayer theory,the asphalt pavement structure of ordinary rural road in Table 5 is analyzed. When Ne,the cumulative equivalent axle load action frequency,the thickness of road surface(h =3 cm),and the thickness of subbase(h2 = 20 cm ) remain the same , the influence of neighboring roadbed strength classifications on the thickness of roadbase is 3 cm一5 cm. This conclusion indicates that the strength classification of roadbed is reasonable and applicable to the design and construction of asphalt pavement structure.

4 Determination of Thicknesses of Asphalt Pavement Structure

Sensitivity analysis of the design parameters of roadbed and pavement structures is to find out the relationship between structural strength of asphalt pavement structure and the design parameters of each layer, and determine the most sensitive layer in the pavement structure. The asphalt pavement structure of rural roads is generally composed of a road surface, a roadbase,and a subbase,as shown in Table 6. The pavement structure was analyzed according to elastic multiplayer theory under the double circular uniform load,with an assumption that there is continuous contact between the adjacent layers of the asphalt pavement structure. The basic parameters used in the calculation and analysis of asphalt pavement structure are listed in Table 7. By analyzing the effects of the change of all the parameters of pavement structure on the distortion of the road surface,roadbase,and roadbed , the following conclusions have been drawn.

(1)Increasing the thickness of the road surface effectively decreases the road surface deflection,but raises the cost. The comparatively economical and effective method is to increase the thickness of the subbase, which is superior to increasing the thickness of roadbase,while increasing the thickness of the road surface is the last choice.

(2)As the thickness of pavement structure increases,the change of road surface deflection will trend to be gentle. When the thickness of road surface reaches a certain value,the variance in the road surface deflection will not be obvious,and then it is ineffective to enhance the bearing capacity of asphalt pavement structure by increasing the thickness of road surface. It is recommended that the thicknesses of the roadbase and the subbase should be equal to or larger

than 18 and 20 cm, respectively,in design of asphalt pavement structures of rural roads. Fig. 1 shows the effects of the changes in the thickness of each layer on road surface deflection.

(3)Road surface deflection is very sensitive to the change of modulus of the roadbed. The increase in the modulus of roadbase or subbase is also effective to decrease the deflection of the road surface. On the other hand,the deflection of the road surface decreases gradually when the modulus of the surface increases,being the least effective factor. When the modulus of the road surface increases to a certain value,decrease in road surface deflection is not apparent. Fig. 2 shows the effect of the modulus of each layer on road surface deflection. From the above discussion,we conclude that the most sensitive layer for road surface deflection is subbase,and the next is roadbase. To

decrease the road surface deflection of low-cost rural roads ,the strength and stability of the roadbed should be enhanced, and the materials with a certain thickness and relatively high density should be used to pave the subbase.

The traffic volume or the accumulative equivalent axle load action times(frequency)within the designed life of road is used to determine the type and thickness of the asphalt pavement road surface, and the results are listed in Table 8,where veh/d means the number of the equivalent the passenger cars per day.

For a low traffic volume rural road with Ne 500 000,graded broken stones(or gravel)can be used as a flexible base. The flexible base has good strength and effectively prevents reflection cracks of the asphalt pavement road surface, provided the graded broken stones(or gravel ) meets the requirements for high density(degree of compaction ,100%. To ensure the sufficient strength and stability of the flexible base ,its thickness is not less than 15 cm ,the thickness of the aggregate subbase is not less than 20 cm ,

A semi-rigid base usually has a good bearing capacity For the rural roads with Ne)500 000,or those with low traffic volumes but relatively,the minimum thickness of semirigid base or subbase is 16-18 cm

5 Calculation of the Thickness of Road Surface

5.1 Deflection

(1)Road surface deflection

Road surface deflection is a vertical distortion caused by vertical load on the road surface. It not only reflects the whole strength and stiffness of asphalt pavement structure and roadbed ,but also has a close internal relation with the service condition of the pavement.

(2)Design deflection

The design deflection is the index representing the stiffness of the pavement structure. It is also the deflection of the pavement which is established according to the accumulative equivalent axle load estimated to pass over a lane in the expected design life, road types, road classification ,and the types of road surface and roadbase. The design deflection is not only the main basis for the design thickness of the pavement structure ,but also the necessary index for the examination and acceptance of the project. Through theoretical analysis and experimental study ,formulas for the design deflection value which are applicable to the pavement structure design of lowcost rural roads are as follows:

semi-rigid base:

2

629d s e L A N -=

flexible base: 0.21134d s e L A N -=

where A, is the type coefficient of the road surface. The type coefficient of asphalt concrete road surface is 1.0;that of hot-mix asphalt macadam and that of emulsified asphalt macadam road surface are all 1. 1; and that of asphalt surface treatment road surface is1 .2.

(3)Allowable deflection

Allowable deflection is the maximum deflection

allowed at the end of the road's service life under lim-

iting conditions in poor season. Through thoretical

analysis and experimental study ,the calculation for-

mulas for the allowable deflection of road surface

which are applicable to the pavement structure design

of low-cost rural roads are as follows}2}:

0.2786d s e L A N -=

0.21418d s e L A N -=

When designing the asphalt pavement structure of low-cost rural roads, we should use formula (6) or (7 ) according to the types of roadbase to determine the thickness of asphalt pavement structure.

5.2 Tensile stress

Because the asphalt pavement structure of lowcost rural roads is not substantial enough and the heavy vehicles are allowed to pass over them, the maximum tensile stress should be checked by computing the stresses of the semi-rigid base and subbase. The tensile stress at the bottom of semi-rigid base or subbase ,would be less than or equivalent to the allowable tensile stress of the materials of the semirigid base or subbase , namely ,

/m r sp s K σσσ=≤

For the stabilized aggregate base with an inorganic binder-

0.110.35, 1.2s c c e

K A A N == For the stabilized fine-grained soil base with an inorganic binder:

0.110.35, 1.2s c c e

K A A N ==

5.3 Pavement thickness

To make it simple and convenient for engineers to determine the desired thickness of rural road pavement, the curves of the thickness of the roadbase of low-cost rural roads according to typical pavement structures and accumulative frequency of equivalent axle load are shown in Figs. 3,4 and 5.

(1)When the accumulative frequency of equivalent axle load is within 500000 times per lane ,asphalttreated or asphalt penetrated surfaces with thickness of 1. 5 cm 一cm is recommended for road surface. For various accumulative equivalent axle loads and the moduli(Eo)of roadbed ,the equivalent thickness of roadbase is shown in Fig. 3.

(2)When the accumulative frequency of equivalent axle load is within 500 001)一1 000 000 times per lane ,asphalt macadam or asphalt concrete with thickness of 3 cm -5 cm is recommended. For various accumulative equivalent axle loads and moduli(Eo)of

roadbed ,the equivalent thickness of roadbase is shown in Fig. 4.

(3)When the accumulative frequency of equivalent axle load is within 1000 000-2 000 000 times per lane ,asphalt concrete road surface of 5 cm-7 cm thick is recommended. For various accumulative equivalent axle loads and moduli(Eo)of roadbed , the equivalent thickness of roadbase is shown in Fig.S.In Figs.3-5,Ld is the designed deflection, Lo is the representative deflection of roadbed ,E, is the modulus of resilience of the roadbase ,in MPa , Eo is the modulus of resilience of the roadbed ,in MPa ,and H, in cm ,is the equivalent thickness of the base (roadbase and subbase),which can be obtained through calculation and in-site investigation for a trilevel-pavement roads(including road surface ,base and roadbed).If a designed road has four layers ,i.e. a subbase is added ,according to the regression analysis of the extrapolated results of a number of multi-layer flexible systems and the available research findings ,the thickness of the roadbase , h,,in cm, can be calculated from the following equation:

22.4121

E h H h E =- 6 Concluding Remarks

Compared with concrete pavement, asphalt pavements have a lower construction cost, which is suitable for the roads in relatively underdeveloped rural areas in China. The research in this paper proposed a method for structural design of low cost asphalt pavements. The method is to provide an guideline for the design of asphalt pavement structure in rural areas.

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沥青路面结构设计的低成本农村道路

在发展中国家,农村道路建设主要是因缺乏资金而受阻。工程师最关心的农村问题是如何修 建的公路不仅成本低,而且满足交通需求。特别是在广大农村地区,有各种各样的交通方式,交通成分非常复杂。与其他国家相比,在中国农村地区交通组成有其自身的特征. 因此,没有足够经验对农村公路建设提供参考依据。近年来,中国的中央政府增加了对农村公路建设的力量。与此同时, 在中国,研究人员已经完成了关于中国农村道路的大量研究和一些结论。在作者的观点,选择不同的路面结构材料是关键措施,从而降低农村道路的工程造价。相比,沥青混凝土路面相对费用少、是第一个在中国农村道路的选择。然后,根据农村道路建设研究成果,作者也做了一些对低成本沥青路面结构设计的初步研究。

1 农村道路交通组成

农村道路包括县公路、城市道路和村的道路。

农村道路上,交通通常是喜忧参半。一个平常县的道路,交通量平均为的300至1500辆/ 天;一个经济发达的县,已经达到了1000到2000 辆/ 天。通信量县、镇之间是100到300辆/ 天,交通量之间通常低于城镇是100至300辆/ 天。在一个混合交通流、卡车占有40%到70%的交通量,主要为轻型卡车携带小于2.5吨(包括农业车辆如拖拉机等)、行走、中型卡车2.5 - 5吨。大部分的轻或中等卡车超载。重型卡车的比例小于9%。某些道路上的比例对县、超载的卡车是5%至32%,而在一些县公路连接到国家或省级公路的比例躯干,超载的比例通常数量的20%提高到32%。

交通量对农村道路不会很重。然而,考虑到中国的实际情况,以及车辆超载,要满足 100 kN,和 BZZ-100标准轴载作用次数。

人行道挠度和底部的拉应力作为沥青路面设计参数。轴载荷计算方式,依照下面的公式: 4.3512(/)s i s i

N C C P P N = 错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。为车轴重量和频率

为总车轴重量和频数

如果两轴之间的距离小于3米,轴载荷进行了计算:

()11 1.21C M =+-

如果弯拉型压力的半刚性基层底部作为设计参数计算、轴重依下列公式:

''212(/)s i s i

N C C P P N = 如果两轴之间的距离小于3米:

()11 1.21C M =+-

2 对农村公路交通量

农村道路以面包车为车辆的设计标准。表1显示了其外部尺寸。

典型的车辆类型农村道路都列在表2。如电动车,摩托车 和自行车可以考虑为边对农村道路交通量的计算的路边干扰。

根据交通组成和卷,农村道路被分成5个等级。每一等级通信量见表3。交通量在表3规定经以小巴为标准的车辆类型,并将不同类型车辆的车辆折算系数记录在所给的表2,表3中,

()[]ηγγ11365-+=t s e N N

Ne 指的是累积的等效轴重行动的频率

Ns 指的等效轴重行动的频率在设计交通车道上开始运行期间;

r 指的年增长率交通量

η指系数,一个车道为为1.0,双车道为0.6一0.7。

3路基强度

路基回弹模量的变化极大。为方便起见,路基的强度可以分为四类根据其含水率和模量的韧性,显示在表4。

表5的参数确定设计原则相结合的实践经验。采用多层弹性理论对路面结构表5中指定的影响,在暗夜精灵,农村道路铺装厚度进行了分析,结果表明,在给定的h,h2,E0、路面基层厚度变化为周边交通类一个范围内的4 - 5厘米。测试结果表明,该分类农村道路运输量对显示在表3是合理的、可行的设计和施工条件对沥青路面结构。

采用多层弹性理论,沥青路面结构的普通乡村公路表5中进行了分析。当北东向、累积的等效轴重行动频率,路面的厚度(h = 3厘米的厚度)、基层(h2 = 20厘米)保持不变,邻近的路基强度的影响分类基层的厚度为3 cm 一5厘米。这一结论表明,路基强度分类是合理的、适用于设计与施工的沥青路面结构。

4厚度测定沥青路面结构

设计参数的灵敏度分析路基和路面结构之间的关系,找出沥青路面结构强度的结构及设计参数,并确定各层的最敏感的路面结构层。沥青路面结构,农村道路通常是由一个基层路面,和统一,显示在表6。分析了路面结构的多人游戏根据弹性理论的双圆弧均布载荷下,假设接触有连续相邻层的沥青路面结构。使用的基本参数的计算与分析沥青路面结构都列在表7. 通过分析影响所有的参数变化对路面结构的扭曲,基层路面和路基,下面,结果显示。

(1)增加厚度路面有效减少路面的偏斜,可是饲养的成本。比较经济和有效的方法是提高基层的厚度,优于基层厚度的增加,而提高路面的厚度是最后的选择。

(2)随着厚度的增加,路面结构的变化将路面变形趋势是温柔。当路面的厚度达到一定值时,在路面挠度变化并不明显,然后它是无效的承载力提高沥青路面结构通过增加厚度的路面。建议在路面基层厚度和基层应等于或大于18至20厘米,分别对沥青路面结构设计,农村道路。图1显示变化的影响各层厚度对路面偏斜。

(3)路面位移的变化非常敏感对于路基系数E0。增加基层模量或基层也是有效降低路面的变形情况。另一方面,挠度路面模量逐渐降低的时候,作为表面增加最小有效因素。当路面模量的增大到一定数值时,降低路面变形不明显。图二显示效果的每一层的模量对路面偏斜。从上面的讨论,我们可以得出结论:最敏感层底基层路面位移,第二是基层。以降低路面变形,低成本的农村道路路基的强度和稳定性的,应加强对一定厚度的材料和相对较高的密度应使用统一铺平道路。

交通体积或累计的等效轴重行动的时间(频率)内的生活道路是设计用来确定型和厚度的沥青路面面层,结果列于表8,辆/天意味着每天的等效客车数。低交通量公路即Ne ≦500000,分级破碎的结石(或砾石)可以用来作为一个灵活的基地。柔性基础具有良好的强度和有效防止反射裂缝沥青路面的路面,提供了分级石头(或砾石)符合规定的要求对高密度(压实度(100%)(21。确保足够的强度和稳定性的灵活的基地,其厚度不得小于15厘米,厚度的骨料基层不小于20厘米, 一个半刚性基层通常具有良好的承载能力为农村道路与Ne ≦500000,或者这些低交通流量,但相对来说,设备的最小厚度碱或基层是16-18厘米

5计算路面的厚度

5.1挠曲量

(1)路面挠度

路面是一种垂直失真变形在垂直荷载作用下的路面。它不仅反映了整体强度和刚度的前提和路基、路面结构也有着紧密的内在联系和服务条件的人行道上。

(2)设计挠度

设计偏向指数代表路面结构的刚度。它也是的变形情况依法成立的路面累计的等效轴重估计越过一条小巷设计寿命的预期,道路类型、道路分类,和类型的路面和基层。不仅是设计挠度的主要依据设计厚度的路面结构,而且必要的检查验收指标的工程。通过理论分析和试验研究,设计弯沉值公式,适用于路面结构设计的隔间农村道路如下

半刚性基层:

2

629d s e L A N -=

柔性基层 : 0.21134d s e L A N -=

As 是路面类型系数,沥青混凝土路面系数为1.0,沥青混合料的级配碎石和乳化沥青碎石路面都是1.1;而路面沥青表面处理1.2。

(3)许用挠度

许用挠度的最大挠度在最不利季节条件下的允许在这条路的使用寿命。通过分析,实验研究和公式计算,对于允许偏转的路面,适用于路面结构设计的低成本的农村道路如下:

0.2786d s e L A N -=

0.21418d s e L A N -=

沥青路面结构设计时,低成本的农村道路,我们应该用公式(6)项或者第(7)根据不同类型人员的基层厚度的确定沥青路面结构。

5.2拉应力

由于沥青路面结构的隔间农村道路不是实体足够的和重型车辆经过允许的最大拉伸应力,应当检查通过计算应力的半刚性基层和底基层。在底部的拉应力的半刚性基层或底基层,将小于或等于允许拉应力的材料或设备,即统一基础

/m r sp s K σσσ=≤

对于稳定骨料与无机粘结剂:

0.110.35, 1.2s c c e K A A N =

=

为稳定细土基与无机粘结剂: 0.110.35, 1.2s c c e

K A A N ==

5.3铺装厚度

为了简单,便于工程师确定,理想的乡村公路路面厚度曲线和路面基层的厚度以及低成本农村道路根据典型路面结构和累计频率的等效轴重都显示在表3、4和5。

(1)当累计频率的等效轴重在500000次/年,处理过的沥青或沥青渗透表面厚度为1.5 cm

一4cm 被推荐用于路面。为各种各样的累计当量轴荷载及模(E0)的等效厚度路基、基层被显示在图3。

(2)当累计频率的等效轴重在500000一1000000次/车道、沥青碎石沥青混凝土厚度或3厘米,5厘米是被推荐的。为各种各样的累计当量轴载荷及模(E0)的路基、基层厚度是相当于如图4。

(3)当累计频率的等效轴重在1000000-2000000次/车道,沥青混凝土路面5厘米厚的cm-7是被推荐的。为各种各样的累计当量轴载荷及模(行政)的等效厚度路基、基层如图4所示

在图3-5,Ld 为设计数,L0为代表的挠度变形、E0是路基模量E1为模回升的路基,单位为MPa 、H,相当于在厘米,厚度的基层和底基层基地,可以通过计算得出了人行道、深入调查道路(包括道路表面、基地和路基)。如果一个设计的路四层,即是说,按照统一的推算,结果进行回归分析的多个多层灵活的系统和已有的研究结果,路面基层的厚度、H 、,厘米,可以计算出下列方程:

22.4121

E h H h E =- 6作为结束语

相比,沥青路面混凝土路面施工成本较低,适合于在相对欠发达农村地区的道路。通过本文的研究方法,提出了一种低成本的结构设计、沥青路面。这种方法是将提供一个指导设计的沥青路面结构在农村地区

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[6]邓秀骥工程路基和路面[米] .2版。北京,人民交通出版社,北京,2004(中文)。

国内外沥青路面设计方法分析

第5期(总第118期) ■综合论述 国内外沥青路面设计方法分析 姚连军1,李丽2 (1.重庆市交通规划勘察设计院,重庆401121;2.重庆交通大学,重庆400074) 摘要基于国内外沥青路面现有设计体系,介绍了经验法、力学-经验法、基于性能设计法三大类别,并针对其代表性的设计方法的特点进行了评析;结合我国沥青路面结构设计体系,指出我国设计体系中存在的设计指标、路面材料设计参数、交通荷载等方面存在缺陷,并提出相应的建议。 关键词道路工程;沥青路面;设计方法;设计指标 Abstract:Based on current design of asphalt pavement both home and abroad,the paper has made introduction to three means of design,namely empirical method,stress empirical method and property-centered method.Moreover,it has made comments on certain representative features of designs.Taking structure design of asphalt pavement in China into account,the paper presents some demerits in design target,parameter of pavement materials,traffic capacity and the like and finally proposes solutions to such problems. Keywords:highway engineering,asphalt pavement,means of design,design target 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,设计经济合理的路面结构使之能起到承受交通荷载和环境因素的作用,在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的要求。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了经验法和力学-经验法、基于性能的设计方法等类型。 1国外沥青路面设计方法 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、荷载(轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。 CBR法[1~2]以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR轮载~路面结构层厚度(以粒料层总厚度表征)三者间的经验关系。利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度,按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单,概念明确,适用于重载、低等级的路面设计;但CBR值仅是一种经验性的指标,并不是材料承载力的直接度量指标,它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下,因而,路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣,更关心的是路基土的回弹性质(回弹模量)及其在重复荷载作用下的塑性应变。 AASHTO法[3~4]是在AASHO试验路的基础上建立的,整理试验路的试验观测数据,得到的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHTO方法提出了现时服务能力指数(PSI)的概念,以反映路面的服务质量。不同轴载的作用,按等效损坏(PSI)的原则进行转换。路面使用性能指标PSI,主要受平整度的影响,与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。因此,这是一项反映路面功能性能的指标,而不是表征路面结构性损坏的指标。此外,这个方法源于一条试验路的数据,仅反映一种路基土和一种环境条件,推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。但AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存,为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据[5]。AASHO法提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。1.2力学-经验法 力学-经验法利用在力学反应量与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始,各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学-经验设计法,著名的有AI法和Shel1法。 Shell法[6]是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的。在该设计方法中,混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现,其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。路基模量受应力影响,路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定,也可在室内通过三轴仪测定。此方法中交通荷载以标准双轮轴载次数为代表,设计年限内的累计轴次即为设计寿命。临界荷位的应力应变由计算机程序BISAR计算。Shell设计法考虑了控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变ε fat 和控 制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变ε z 两项主要设计标准和水泥稳定类材料底面的弯拉应力和路表面的永久变 3 ··

农村公路改造工程沥青混凝土路面结构型式设计

农村公路改造工程沥青混凝土路面结构型式设计 发表时间:2019-04-04T10:16:30.600Z 来源:《防护工程》2018年第35期作者:魏子强 [导读] 需要我们对沥青混凝土路面结构设计科学合理,因此,作者阐述了分析。 廊坊市交通运输局地方道路管理处河北廊坊 065000 摘要:当前社会经济快速发展,人们越来越多的公路的要求,在当前农村地区,一些高速公路损坏的现象,并且难以满足目前的需求,所以我们需要升级农村道路,为了更好地实现改革目标,确保道路的使用寿命,需要我们对沥青混凝土路面结构设计科学合理,因此,作者阐述了分析。 关键词:农村公路;改造工程;沥青混凝土;路面结构;型式设计 引言:随着社会经济的不断发展,贸易增加一天,社会车辆越来越多,人们也对高速公路的要求,和部分农村公路伤害在某种程度上,因此,本文基于一个实际项目重建农村公路进行了探讨,从沥青混凝土路面结构设计的角度进行了分析,作者首先阐述了农村公路的基本情况修改的需要,为了使数量预计的转换,并通过实地调查了解公路重建条件,然后讨论了如何做沥青混凝土路面结构的设计类型,以确保改造工程的顺利实施,达到预期的目标,以确保高速公路的使用寿命。 一、当前农村公路的概况 1、需改造公路的基本情况 笔者选取了在工作中的某一项农村公路改造项目进行介绍,该公路全长10km左右,设计标准为四级公路,设计时速为20km/h,路基的宽度为6.5m,该公路路面用的是5cm的沥青混凝土。 2、需改造公路的改建条件 (1)关于改造公路的路线平面上,被改造的公路大体上参照原路线进行,对做稍加调整,对于一些路段采用截弯取直的方法,保证改造效果。 (2)关于改造公路的纵断面上,需改造的公路中,一部分的路段纵坡至12-13%,这就需要我们重点对此进行调整,其他路段只需稍作优化调整。 (3)关于需改造公路原路基,其宽度分布在4-5.5m之间,整体看来较为稳定,因此我们可以根据原路基进行改造,一方面节省勘探费用,另一方面也减少了改造过程中的工程量。 二、公路改造沥青混凝土路面结构型式设计 1、对需改造公路路面强度进行确认 在实际工作中,我们工作人员,需要对被改造的公路进行衡量,首先就要对被改造公路路面的强度进行确认,也就是说我们要对公路做全线规模的弯沉测试,并在此基础上了进行检测,测试人员需选取合适的设备,进行左右测量车道交换检查。并且在进行改造之前,相关的设计人员需要充分的了解被改造公路的登记情况。需要设计人员在原公路的基础上,做好加宽设计,使得改造设计不影响原公路等级。在进行具体施工的阶段,施工单位反映,在进行公路改造的实际施工中,与之前进行弯沉检测得到的数据有一定的差距,经过考察分析发现,由于原公路的回弹弯沉较小产生了这样的差距。所以需要相关的设计人员尤为注意,对于公路路基弯沉回弹的设计上应有所加强,杜绝道路路基在某一点上的弯沉值出现过大的情况。 在进行具体的路基弯沉值设计分析时,需要设计人员充分的了解原有公路路基的具体情况,并合理利用原路基,以此减少在路面结构设计上的工作量。针对土壤作用的影响,相关的设计人员需要结合施工中的填挖情况,做好不同路段的划分工作,对改造公路进行分段式处理,并在此基础上对原公路路面进行回弹弯沉值测量,这种工作方式能够使得路面结构设计工作更加科学合理,保证改造质量。而且在沥青混凝土路面结构型式设计过程中,弯沉值作为一个较为重要的参数,影响着路面结构厚度上的设计标准。因此,改造过程中进行路线分段显得尤为重要,工作人员在分段之后对每公里路段的实际情况进行测量计算,得到结果后结合不同路段土壤情况制定填挖策略,在此基础上来确定不同路段之间的弯沉值情况,确定路段的弯沉值,有利于公路改造的具体实施。 2、充分了解被改造道路存在的问题并做好改进 在进行设计施工之前,相关的人员要对原公路路基路面做全面的调查了解,并对得到路线弯沉值进行记录,对于可能出现的问题情况需要做以下解决方式: (1)需要改造的公路路面出现宽度达不到标准的路段,这就需要我们在改造时进行适量的路面拓宽作业,拓宽时我们通常采用20cm 的片石做铺摊,在铺摊的过程中,确保其满足道路碾压的标准。当我们对路面结构进行设计时,相关的设计人员需要清楚的认识到弯沉值的作用,一旦实际值超过标准要求,需要第一时间做出技术处理,也就是参照标准要求,选取合适的厚片块石进行铺摊。通过我们对需改造的公路进项调查发现,该条公路路基强度较弱,需要做加强处理,因此我们选取了80cm的厚片块石对其换填。 (2)如果原路路面出现了损坏,需要相关的设计人员采取修补处理,对待原路基存在的问题,我们应当予以重视,做好相应的处理,也就是进行补强层的铺筑,并要确保槽顶面弯沉值符合规定,确保处理质量。 3、进行改造路面结构设计 3.1对于改造工程量的设计 在我们对路面结构进行设计时,相关的工作人员要科学的选择路面结构的材料。对于该条需改造的公路,其工程路面的宽度为6m,满足四级公路的要求,我们对于路面的铺设采用的沥青碎石混凝土。在我们设计时,还需综合考虑公路过车辆增加的问题,确保改造的全面性,也满足结构设计规范,我们初步设计标准以每天500辆的过车辆,但在设计时也适当的提升了其承受程度,以确保道路的使用寿命,使得道路改造符合预期目标。 在设计人员对路面进行结构设计时,采用的是100kN单轴荷载,采用此荷载,能更好的满足路面结构的设计目标。针对之前我们划分的不同路段,则需要采用对应的材料。但都需要保证材料的选择符合相关的标准,在此基础上,对整体的施工标准要求进行分析,以保证设计科学合理。通过实际的证明得到,沥青碎石混合料、级配碎石以及水泥稳定碎石抗压模量分别为700MPa、250MPa以及1400MPa。

沥青路面结构设计与计算书

沥青路面结构设计与计算书 1 工程简介 本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000~K3+500,全线设计时速为60km/h的二级公路,路面采用60km/h的二级公路标准。路基宽度为10m,行车道宽度为2×3. 5m,路肩宽度为2×0.75m硬路肩、2×0.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面,设计年限为12年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ-100表示;根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为:路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土,基层采用20cm厚水泥稳定碎石,底基层采用石灰粉煤灰土。 2 土基回弹模量的确定 本设计路段自然区划位于Ⅱ3区,当地土质为粘质土,由《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2004)》表F.2查得,土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa. 3 设计资料 (1)交通量年增长率:5% 设计年限:12年

。 4 设计任务 4.1 沥青路面结构组合设计 4.2 沥青路面结构层厚度计算,并进行结构层层底拉应力验算 4.3 绘制沥青路面结构图 5 沥青路面结构组合设计 5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载,以BZZ -100表示。标准轴载计算参数如表10-1所示。 5.1.1.1 轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式: 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P n C C N ,()11 1.211c m =+?-=,计算结果如下表所示。

注:轴载小于25KN 的轴载作用不计 5.1.1.2 累计当量轴次 根据设计规范,二级公路沥青路面设计年限取12年,车道系数η=0.7,γ=5.0% 累计当量轴次: ()[][] 329841405 .07 .005.8113651)05.01(3651112 =???-+=??-+= ηγ γN N t e 次 5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 5.1.2.1 轴载验算 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:

城市道路混凝土路面结构设计

城市道路混凝土路面结构设计 一、水泥路面的特性 混凝土路面以其强度高、刚性大和耐久性好,能适应重载、高速而密集的汽车运输要求,已在城市道路中广泛采用。 1、强度高、刚性大和耐久性好:混凝土路面具有较高的抗压、抗弯拉和抗磨耗的力学强度,具有较高的承载能力和扩荷载能力,耐久性好,一般可使用20~30年以上,沥青路面一般在10~15年,是沥青路面使用年限的2倍。 2、稳定性好:环境温度和湿度对混凝土路面的力学强度影响甚小,因而热稳定性、水稳定性和时间稳定性都比较好。抗油类侵蚀能力强,抗洪能力比沥青路面强。 3、平整度和粗糙度好:表面起伏变形少,路面在潮湿时候仍能保持足够的粗糙度,使车辆不打滑而能保持较高的安全行车速度。 4、养护费用少,维修成本低:水泥路面的建造费用比沥青路面节省一倍。按每立方米混合料测算,沥青混合料需要1000元~1400元,而水泥路面仅需要330元~580元。维护方面:沥青路面局部修复养护费用比新建费用大致高4倍~5倍,而水泥路面局部修复的养护费用是建造费用的2倍~3倍。 5、运输成本低:以V=60km/h行车速度计算,水泥路面的油耗比沥青路面节省8%;随着速度的加大,在V=80km/h行车速度时,水泥路面的油耗比沥青路面可节省10.5%。在当前高油价、高污染的时代,

达到低碳节能的目标。 综上所述,由于我国资源和能源的紧缺,加快水泥混凝土路面技术进步是我国道路建设的客观需求,也是促进我国能源大发展的重要战略措施。 二、混凝土路面的设计概况 混凝土板厚一般采用等厚度形式,根据交通量大小及轴载大小确定路面厚度,板厚最小18cm。板宽一般按每车道,耽不大于4.5m;板长一般采用4~5m,最长不超过6m。胀缝间距一般直线段为200m设一道,在交叉口与直线联接处设胀缝。 三、水泥混凝土路面板尺寸的确定 水泥混凝土路面板尺寸包括板的厚度及平面尺寸。采用弹性半无限地基板理论和有限元法计算板内应力,以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损坏(断裂)为设计控制标准。以BZZ-100KN的单轴荷载作为标准轴载,按等效原则将各级轴载换算为标准轴载。 1、混凝土面层厚度的确定 (1)使用年限内标准轴载在车道内的累计重复作用次数。在使用年限内,标准轴载在车道内的累计重复作用次数Ne,可通过对现有道路的轴载情况调查和交通增长分析后,按下式计算:Ns=365N0[(1十)-T]./式中:N0一设计初期车道上日标准轴载作用次数; 平均年交通量增长率(%); T一路面的使用年限; 一车轮轮迹横向分布系数。对双向双车道混合行驶者取0.30~

公路沥青路面设计规范(JTG-D50-2006)

公路沥青路面设计规范(JTG-D50-2006)

《公路沥青路面设计规范》JTGD 50-2004 条文说明 2004年9月16日

1 总则 1.0.1 由于国民经济发展,带来交通量激增和重载车增多,对路面设计和施工是一个挑战。为提高路面设计水平和工程质量,减少早期损害,总结工程实践的经验教训,吸纳新的科研成果,有必要对原规范进行修订。 1.0.3 路面设计工作是一个系统工程,它不是单纯地厚度计算。因原材料性质决定沥青混合料或各种基层混合料的物理力学特性,各种混合料的性质决定了各结构层的路用性能,所以,材料直接影响路面质量与耐久性。各结构层的组合与当地的气候、交通量与交通组成密切相关,合理的结构组合,使路面获得经济、耐久效果。厚度计算与材料设计参数取值直接相关,没有实测材料参数厚度计算缺乏依据。若缺原材料调查,无合理材料单价,可导致变更设计,突破投资。故设计人员应重视材料调查,选用符合技术要求,经济合理材料,防止简单地套用路面结构,把设计变成是厚度计算。 设计工作包括以下具体内容: 1 调查与收集有关交通量及其组成资料,积极开展轴载谱分布的调查、测试工作; 2 收集当地气候、水文资料,了解沿线地质、路基填挖及干湿状况,通过试验或论证确定路基回弹模量; 3 设计人员应认真做好路用各种材料的调查,并取样试验,根据试验结果选定路面各结构层所需的材料; 4 施工图设计阶段应进行混合料的目标配合比设计,并测试、确定材料设计参数; 5 拟定路面结构组合,采用专用程序计算厚度; 6 对路面结构方案进行概算、技术经济比较,进行初期投资或长期成本寿命分析,提出推荐的设计方案。但是目前我国尚未建立初期投资、营运中的维修、养护费用等全过程的技术经济预估模型,希望有条件的设计、科研单位开展这方面的工作,积累资料。 7 认真做好路面排水、路面结构内部排水和中央分隔带排水系统设计,使路面排水通畅,路面结构内部无积水滞留。 1.0.4 该条文仅增加了路面设计应符合国家环境保护的有关规定,设计中应注意废弃料的处理,不能污染环境。鼓励积极开展旧沥青面层、破碎水泥混凝土板和旧基层材料的再生利用,节约资源,保护环境。 1.0.5 分期修建的方案,由设计单位根据实际情况决定。 1.0.6 新条文强调了设计目的不仅确定路面结构厚度,还应为行车提供快捷、舒适、安全、稳定、耐久的服务功能。现行弹性层状理论设计方法和设计指标,主要是考虑在车辆荷载的反复作用下,使路面具有相应的整体刚度(即承载能力),以及抵抗各结构层因拉应力或拉应变而产生的疲劳破坏。对于当前出现的水损害、车辙、推移、拥包等病害,用弹性层状理论尚难以得出符合实际的设计结果,故需通过沥青混合料的

农村道路硬化施工方案

农村道路硬化施工方案 农村道路硬化施工方案(一):农村道路硬化工程施工组织设计 第一章:工程概况 1、乡间道路铺设工程面积为4800㎡。 2、本公路具体结构为:天然砂砾基层压实厚度30cm;面层为20cm厚水泥混疑土路面,采用普通硅酸盐水泥。 主要工程量: 第二章:工程管理目标 1、质量目标 本工程施工严格按国家现行施工规范施工、按市政工程质量验收标准进行分项、分部、单位工程的质量控制以及质量评定;接受业主、监理工程师和市政工程质量监督站的监督检查。工程质量满足如下要求:道路工程质量目标确保:

优良 2、环境目标 资源、能源消耗量实现定额要求。 污水、淤泥、固废、废气排放量符合国家有关法律法规及业主有关规定要求。 有噪声的机械避开在夜间施工,噪声符合有关法律法规要求。控制施工现场、便道、通畅,无扬尘污染。 3、职业健康安全目标 (1)确保无重大事故和一般事故发生,因工受伤小于0.15‰ (2)无职业病发生,并符合国家“职业病防治法”和相关法律法规要求。 4、工期目标 计划开工日期:确保40天完成全部合同内工程内容。 第三章施工总体布置 1、施工组织机构:

本工程按项目法组织施工,经理部设项目经理一人,负责对该工程进行全面管理;项目副经理一人,负责项目的施工生产、安全质量管理;项目总工(技术负责人)一人,负责项目的施工技术管理工作。项目经理部下设工程部、物资设备部、安质部、计财部等管理职能部门。作业层为三个专业施工队担负相应的施工任务。 2、施工段落划分: 本工程工期较短,项目任务分散。本工程施工首先集中组织一切力量先将路基上的垃圾淤泥清除掉,尽快将全线土基面层清整出来。将全线分成一个流水作业面。 施工组织机构图 3、施工作业层(队伍): 结合本工程施工特点按专业分为路基施工队、路面施工队,各项目队直属经理部领导,配置相关专业技术管理人员,按任务划分、统一指挥、独立施工、相互协调,共同创建一流服务,奉献精品工程。具体任务划分:。 表 3

沥青路面结构设计

第四章路面结构设计 1.1设计资料 (1)自然地理条件 新建济南绕城高速,道路路基宽度为24.5米,全长5km,结合近几年济南经济增长及人口增长的情况,根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日,交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构,设计年限为15年。 (2)土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候,季风明显,四季分明,春季干旱少雨,夏季温热多雨,秋季凉爽干燥,冬季寒冷少雪。据区域资料,年平均气温13.8℃,无霜期178天,最高月均温27.2℃(7月),最低月均温-3.2℃(1月),年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度cω=1.3;因此该路基处于干燥状态,根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ区,根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa。 (3)交通资料 交通组成及各车型汽车参数表1-1

1.2交通分析 (1)轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 表1-2 ○1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时,凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为:

35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中:N ——标准轴载当量轴次数(次/d ); Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数(次/d ); P ——标准轴载(kN ); Pi ——被换算车型的各级轴载(kN ); C1——被换算车型的各级轴载系数,当其间距大于3m 时,按单独的一个 轴计算,轴数系数即为轴数m ,当其间距小于3m 时,按双轴或多轴计算,轴数系数为C1=1+1.2(m-1); C2——被换算车型的各级轴载轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四 轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为: 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N =4709.00(次/d ) ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时,标准轴载当量轴次数N ': 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中: 1C ' ——轴数系数 2 C '——轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1.0,四轮组为0.09。 注:轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计,所以不纳入当量换 算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次: 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑=4978.00(次/d )

(完整word版)沥青路面结构设计

第四章 路面结构设计 1.1设计资料 (1)自然地理条件 新建济南绕城高速,道路路基宽度为24.5米,全长5km ,结合近几年济南经济增长及人口增长的情况,根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日,交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构,设计年限为15年。 (2)土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候,季风明显,四季分明,春季干旱少雨,夏季温热多雨,秋季凉爽干燥,冬季寒冷少雪。据区域资料,年平均气温13.8℃,无霜期178天,最高月均温27.2℃(7月),最低月均温-3.2℃(1月),年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1.3;因此该路基 处于干燥状态,根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5 Ⅱ区,根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。 (3)交通资料

1.2交通分析 (1)轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时,凡大于25kN 的各级轴载Pi 的作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 的计算公式为: 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中:N ——标准轴载当量轴次数(次/d ); Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数(次/d ); P ——标准轴载(kN ); Pi ——被换算车型的各级轴载(kN ); C1——被换算车型的各级轴载系数,当其间距大于3m 时,按单独的一个 轴计算,轴数系数即为轴数m ,当其间距小于3m 时,按双轴或多轴计算,轴数系数为C1=1+1.2(m-1); C2——被换算车型的各级轴载轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0, 四轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为: 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709.00(次/d ) ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时,标准轴载当量轴次数N ': 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中: 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1.0,四轮组为0.09。 注:轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计,所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次:

农村公路道路设计总说明[001]

总说明书 1、概述 本路段为保定市徐水区农村公路改造提升工程之一,起点与易保线相交,沿现有道路向西,穿解村中部,终点解村西与瀑河水库至屯里路相交口,总里程2.606Km。 1.1道路现状 现状道路为非等级路,总长为2.606Km。其中过村段1.01Km,为5m宽水泥混凝土路面,路面厚度为20cm,无路面基层;野外段长度为1.596Km,为5m宽水泥混凝土路面,路面结构与过村段相同。由于现状道路等级较低,随着交通量的增长,过村段路面病害逐渐严重,主要病害为破碎板、露骨等,现状如下: 露骨破碎板 根据“保定市徐水区农村公路改造提升工程”的要求,对本路段进行改造提升。过村段由于受道路两侧空间、地形等客观因素限制,仅按照现状道路线形、宽度将旧路挖除新建,新建路面结构为:20cm水泥混凝土面层+16cm 5%水泥稳定碎石基层+16cm 5%水泥稳定土底基层,增加排水边沟和路灯照明,并通过加强交安措施,保证通行安全。野外段参照三级公路标准建设,路基宽7.5m,路面宽6.5m,将旧水泥路面面层挖除,再新建路面结构,路面结构与过村段相同。 1.2任务依据及测设经过 1.2.1 任务依据 l、《保定市徐水区农村公路改造提升工程可行性研究报告》; 2、建设方提供的其他资料。 1.2.2 测设经过 接受建设方委托后,我公司即组织精干人员进行了本路段的勘查设计工作。 针对本路段特点,勘测方面,加强对路基、料场等现场调查。路基方面,侧重于沿线填土调查;料场方面,积极与保定市徐水区交通局以及地方政府了解周围料场情况,扩大调查范围,满足道路施工需要。 勘测中,积极与地方政府进行协调,并与环保、土地、水务等部门先行进行了沟通,取得了相关意见。项目组也通过各种途径收集了与设计相关资料。 1.3技术标准 1.3.1本路段执行的主要技术规范、标准如下: 1、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014) 2、《公路勘测规范》(JTG Cl0—2007)

沥青路面结构设计

第四章 路面结构设计 1、1设计资料 (1)自然地理条件 新建济南绕城高速,道路路基宽度为24、5米,全长5km ,结合近几年济南经济增长及人口增长得情况,根据近期得交通量预测该路段得年平均交通量为5000辆/日,交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构,设计年限为15年。 (2)土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候,季风明显,四季分明,春季干旱少雨,夏季温热多雨,秋季凉爽干燥,冬季寒冷少雪。据区域资料,年平均气温13、8℃,无霜期178天,最高月均温27、2℃(7月),最低月均温-3、2℃(1月),年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1、3;因此该 路基处于干燥状态,根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ 区,根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5、1、4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。 (3)交通资料

1、2交通分析 (1)轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载得计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时,凡大于25kN 得各级轴载Pi 得作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 得当量作用次数N 得计算公式为: 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中:N ——标准轴载当量轴次数(次/d ); Ni ——被换算得车型各级轴载作用次数(次/d ); P ——标准轴载(kN ); Pi ——被换算车型得各级轴载(kN ); C1——被换算车型得各级轴载系数,当其间距大于3m 时,按单独得一个 轴计算,轴数系数即为轴数m ,当其间距小于3m 时,按双轴或多轴计算,轴数系数为C1=1+1、2(m-1); C2——被换算车型得各级轴载轮组系数,单轮组为6、4,双轮组为1、0, 四轮组为0、38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为: 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709、00(次/d ) ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时,标准轴载当量轴次数N ': 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中: 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数,单轮组为18、5,双轮组为1、0,四轮组为0、09。 注:轴载小于50KN 得特轻轴重对结构得影响可以忽略不计,所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次:

路面设计原理与方法

路面设计原理与方法 1.柔性路面,刚性路面定义,结构特性,二者在设计理论与方法上有何主要区别 在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构,因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小,刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造,用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论,不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板,其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中,无论是板体理论,还是层状理论均可采用,两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边,假定离板边距离小于0.61m(2ft),只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面,是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多,荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在,这也使得层状理论不能适用。 刚性路面和柔性路面不同,刚性路面可以直接铺设在压实的土基上,或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。 柔性路面设计以层状理论为基础,假设各层在水平方向是无限的,且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝,设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中,层状理论同样也能用于刚性路面设计中。 2.机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别?各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点 机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。 道面使用要求:具有足够的结构强度 ?表面具有足够的抗滑能力 ?表面具有良好的平整度 ?面层或表层无碎屑 机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因,机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土,也有少数OGFC,SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等,在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。 由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多,因此机场道面通常比公路路面厚一些,而且需要较好的面层材料。无论是公路路面,还是机场道面,任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而,采用力学法应注意以下不同的地方: (1)、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面,由于飞机的左右偏离,一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次;而对于公路路面,一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置,这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数,而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。 (2)、公路路面设计采用移动荷载,以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性,以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载,在跑道端部采用静荷载,因此,跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。

路面结构组合设计

路面结构组合设计 1.1设计说明 1.1.1工程概况 (1)工程所在地:湖南省境内 (2)公路自然区划:区,由地下水位资料可知该路基为潮湿状态; (3)公路等级:一级公路(双向四车道、设中央分隔带); (4)路线总长度:1223.061m。 1.1.2设计内容 沥青混凝土路面 (1)拟定路面结构组合方案,进行方案比较。 (2)进行轴载换算(手算和程序计算),确定路面设计弯沉值。 (3)确定路基路面结构层设计参数。 (4)各结构层材料组成设计。 1.1.3设计成果 (1)设计说明书; (2)沥青路面结构设计图。 1.2 主要技术经济指标 1.2.1交通组成 经调查预测,本路竣工后第一年双向平均日交通量下表(辆/d)

预测交通组成表表2 备注:依据规范,轴重小于25KN的车辆不计入计算; 使用期内交通量平均增长率为4.7%,沥青混凝土路面设计使用年限15年。 2. 沥青混凝土路面结构设计 2.1轴载换算 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,小客车不考虑轴载。 2.1.1 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,昼夜交通量(辆/日)为双向车道年平均日通行车辆数。 ①轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式: 式中:轴数系数 轮组系数 其中: 计算结果如下表(表3)所示:

轴载换算结果表 表3 注:轴载小于25KN 不计 ②累计当量轴次 根据设计规范,一级公路沥青路面的设计年限15年,四车道的车道系数取0.45。 累计当量轴次: 式中:第一年双向日平均当量轴次(次/日) 设计年限内交通量的平均增长率(%) 设计车道的车轮轮迹横向分布系数 2.1.2 验算半刚性基层底拉应力中的累计当量轴次

沥青路面结构设计示例

7.2路面结构设计 7.2.1路面结构设计步骤 新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计: (1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型,计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 (2) 按路基土类型和干湿状态,将路基划分为几个路段,确定路段回弹模量值。 (3) 根据已有经验和规范推荐的路面结构,拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案,根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度,确定各结构层材料设计参数。 (4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层,应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求,或调整路面结构层厚度,或变更路面结构层组合,或调整材料配合比,提高材料极限抗拉强度,再重新计算。 7.2.2 路面结构层计算 该路位于中原黄河冲积平原区,地质条件一般为a)第一层:冲积土;b)第二层:粘质土;c)第三层:岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路,路面使用年限为12年,年预测平均增长率为6%。 (1)轴载分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。 表7-1标准轴载计算参数 表7-2起始年交通量表

1)以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力 ① 轴载换算 各级轴载换算采用如下计算公式: 4.35 1121( )k i i i p N c c n p ==∑ (7-1) 式中:N 1—标准轴载的当量轴次,次/日; n i —被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日; P —标准轴载,kN ; P i —被换算车辆的各级轴载,kN ; k —被换算车辆类型; C 1—轴数系数,C 1=1+1.2(m -1),m 是轴数。当轴间距大于3m 时,按单独的一个轴载计算,当轴间距小于3m 时,应考虑轴系数; C 2—轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轮组为0.38。 计算结果如下表7-3所示。 表7-3 轴载换算结果表(弯沉) 注:轴载小于25kN 的轴载作用不计。 ② 累计当量轴次为:

沥青路面结构设计之1

第三章沥青路面结构设计 路面结构由路基(顶部)、垫层、基层和面层组成,是道路工程中最直接承受荷载和环境作用的部分。对路面的最基本要求是耐久、平整和抗滑。耐久是指路面具有足够长的使用寿命,这要求整个路面结构具有足够的强度和抗变形能力;事实上,迄今为止所有的设计方法都是围绕着耐久性这个核心而提出的。平整性是为了保证行驶舒适性;对高等级公路,由于行车速度快,保证平整度尤为必要。要做到路面长期平整,就必须有正确的厚度设计、正确的材料设计和正确的施工方法。抗滑是为了保证行驶安全性的要求,传统上不属于路面结构设计的内容,主要通过表层材料的选择和材料的设计予以保证。路面设计应遵守下列原则: 1)路面设计应认真做好现场的资料收集、掌握沿线路基特点,在查明不良地质路段的基础上,密切结合当地实践经验,采取必要的路基处理措施,进行路基路面综合设计。 2)在满足交通量和使用要求的前提下,应遵循因地制宜、合理选材、节约投资的原则,进行路面设计方案的技术经济比较,选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。 3)结合当地条件,在路面设计方案中应积极地、慎重地推广新材料、新工艺、新技术,并认真铺筑试验段,总结经验,不断完善,逐步推广。 4)路面设计方案应符合国家环境保护的有关规定,注意施工中废弃料的处理,积极推动旧沥青面层、破碎水泥砼板和旧基层材料的再生利用,以及保护施工人员的健康和安全。 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,设计确定经济合理的路面结构,使之能承受交通荷载和环境因素的作用,在预定的使用期限满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。路面设计应包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定,路面结构层组合与厚度计算,以及路面结构的方案比选等内容。路面设计除行车道部分的路面外,对高速公路、一级公路还应包括路缘带、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区的场面设计以及路面排水系统的设计,对其它各级公路应包括路肩加固、路缘石和路面排水设计。 §3.1 路面结构的破坏状态和设计标准 3.1.1 路面结构的损坏模式 路面破坏的形式是多种多样的,常见的有沉陷、弹软、横裂(收缩破裂)、纵裂、龟裂、车辙、隆起、推移、波浪、老化开裂、磨耗、松散、泛油以及目前出现的一些新的损坏类型,过多的路面损坏意味着路面寿命的终结;限制、延迟这些损坏的发生和发展是路面设计的主要任务。路面破坏原因也是多方面的。从外因来说,有行车因素和自然因素两方面,前者包括车辆荷载及其重复性;后者包括水分、气温、冰冻等。从内因来说,主要是路面材料的物理力学性质。 就路面的破坏类型来看,大致可分为两类。第一类是早期破坏,这是指路面在尚未达到使用年限之前发生的破坏,这类破坏往往在车辆荷载作用次数很少情况下就出现,它与荷载的重复性几乎无关。破坏的原因一是在荷载作用下,路面或土基中产生的应力超过了材料的强度;二是与荷载无关的,环境变化引起的路面应力大于材料的强度。第二类是晚期破坏,属于此类的有疲劳破坏和车辙等。这类破坏是在应力不超过材料极限强度(指一次荷载下的强度)的情况下发生的,因此与荷载的重复性有关;因路面基本达到了设计寿命,应该说是属于正常破坏。而第一类破坏,是路面设计时应主要考虑的因素,必须采用相应的控制指标,采取必要的技术措施加以预防。 分析路面的破坏现象必须全面地综合考虑各项因素,透过外观现象查明破坏的主要原因及发生的部位,从而找出防止的措施。实践证明,在形式多样的路面破坏现象中,有几种是基本的,它们各自的形成原因有性质上的区别,其他一些破坏现象则是这些基本形式的复合形态或发展了的形态。

沥青路面结构设计方法的简介

沥青路面结构设计方法的简介 摘要:针对沥青路面结构设计方法进行调研,重点对AASHTO沥青路面设计法、壳牌( SHELL)设计法和我国沥青路面结构设计法进行深入分析.对沥青路面结构设计方法的形成及发展、各沥青路面设计方法 的特点进行评述、 关键词:沥青路面:结构设计:AASHTO:路面力学模型 1 引言 沥青路而设计方法随着路而技术、交通状况及人们对路而破坏状态认识的变化而不断发展,经历了古典理论法、经验设计法和理论分析法三个阶段。 2沥青路面设计方法的形成及发展 从1901年美国麻省道路委员会第八次年会上提出的第一个路而设计方法的公式,至1940年的Goldbeck公式,沥青路而设计法均属于古典理论法,其特点是以土基顶而的应力大小为依据设计路而厚度。随着路而结构形式、施工技术水平、以及路而力学理论和计算手段的发展,古典理论法逐渐被淘汰。经验法和理论分析法是目前常用的路而设计方法。 经验法是建立在大量实际道路和试验路调查基础上的设计方法,典型的有AASHTO沥青路而设计法、CBR设计法等。经验法通过路而调查提出路而破坏标准、设计指标以及交通作用与设计指标的关系,以此为基础进行厚度计算。经验法建立在实践的基础上,因此在路而设计因素变化不大的情况下,经验法的设计结果比较容易接近实际要求。但是,由于经验法设计曲线或设计公式是由一定时期的路而调查得到的,随着路而结构、材料、施工养护以及交通情况的变化,其对以后路而设计的适用性往往受到限制,需要根据各种影响因素的变化不断修订,但由于其参数、指标有很大的主观性,理论基础模糊,修订工作比较困难。 随着路而力学和计算技术的发展逐渐产生了理论分析法。理论分析法典型的有壳牌(SHELL)法、美国地沥青协会(TAI)法等,我国沥青路而设计法也属于理论法的范畴。当然,沥青路而设计中任何理论分析法都不是纯理论的,都必须与路而调查、室内试验结论相结合,包含有经验法的部分成果。理论分析法的特征是通过路而力学模型计算结构层厚度,其优点是理论基础清晰,便于修订更新,缺点是路而模型对实际路而的大量简化会引起一些误差,而误差的修正系数与经验法的指标一样,是比较模糊的,带有一定的经验性。同经验法一样,理论分析法也要随着路而实践的发展而修订。 近年来,随着人们对路而破坏特性认识的深入,逐渐产生了长寿命路而的设计思想。长寿命路而的设计思路是:保证路而足够的整体强度,把病害限制在路而表层,通过定期(10 -20年)的表而修复,防比表而病害影响路而结构安全,保证路而在相当长的设计年限内不发生结构性损坏(40年以上)。以下针对国内外主流的沥青路而设计方法做介绍。 3美国AASHT093沥青路面设 计方法

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