1、目 錄1. 基本資料11.1 設計任務書要求11.2 氣象資料11.3 地質資料11.4 交通資料12.公路路面結構計算22.1 軸載分析22.2擬定路面組合方案42.1方案A42.3方案B42.4方案C43 新建路面結構厚度計算54竣工驗收彎沉值和層底拉應力計算115瀝青路面方案技術經濟比較選擇13主要參考資料131 基本資料1.設計資料1.1設計任務書要求 河南駐馬店地區新建一級公路，公路設計基準年為2010年，使用年限15年， 擬選瀝青路面結構路面進行路面結構設計。 1交通分析。2擬定路面結構，并說明選用該種路面結構的原因。 3計算或驗算路面結構層厚度。瀝青路面采用手工計算和計算機計算兩

2、種方式，并分析其結果以及說明理由。擬定幾種瀝青路面厚度，采用計算機計算，分析瀝青面層變化對基層厚度的影響，基層厚度變化對底基層厚度的影響。 4編寫設計說明書。1.2 氣象資料該公路處于5區，屬于溫暖帶大陸性季風氣候，氣候溫和，四季分明。雨水多集中在69月份，約占全年降雨量的50%以上。夏季多東南風，冬季多西北風，年平均風速在3.0米/秒左右。1.3 地質資料與筑路資料 由于路線地處平原微丘5區，調查及勘察中發現，該地區屬于第四系，土基為粘性土，確定土基的稠度為1.20，確定土基回彈模量為40，路基干濕狀態為中濕。主要分布于平原區，具有輕微濕陷性。應注意發生不均勻沉陷的可能。其他未發現有影響工程

3、穩定的不良工程地質現象。當地沿線碎石產量豐富，石料質量良好。沿線有多個石灰廠，產量大質量好。另外，附件發電廠粉煤灰儲量極為豐富，可用于本項目建設。 1.4 交通資料根據工程可行性研究報告得知近期交通組成與交通量如表一所示，不車型的交通量參數見規范。1. 初始條件： 2 表一 交通組成 型號前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數輪組數軸距(m)交通量(輛/日)江淮 AL660017.026.51雙 0700黃海 DD64032701雙0550東風 LZ340 2764.61雙0400解放CA5028.768.2 1雙0 530黃海 DD690561042雙4260東風EQ34024.270.41雙

4、0 470黃河 JN36050.0110.02雙 2360解放 SP920031.378.02三 4220 3公路技術等級為一級公路，為雙向四車道。 4交通組成如表一所示，預測交通量年增長率前五年為 = 8%，中間五年為=6%，最后五年為= 5%。設計年限內交通平均增長率為=6.3%。2設計彎沉和容許彎拉應力計算 交通組成 型號前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數輪組數軸距(m)交通量(輛/日)江淮 AL660017.026.51雙 0700黃海 DD64032701雙0550東風 LZ340 2764.61雙0400解放CA5028.768.2 1雙0 530黃海 DD690561042雙42

5、60東風EQ34024.270.41雙 0 470黃河 JN36050.0110.02雙 2360解放 SP920031.378.02三 42202.1 軸載分析路面設計以雙軸組單軸載100KN作為標準軸載1 當以設計彎沉值和瀝青混合料層層底拉應力為指標，由公式：N=C1C2ni（Pi/p s）4.35,N標準軸載的當量軸次（次/日）ni各種被換算車輛的作用次數（次/日）；P標準軸載Pi各種被換算車型的軸載C1軸數系數C2輪組系數，雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，此時軸數系數為1，當軸間距小于3m時，雙軸或多軸的軸數系數應按下式計算： C1=

6、1+1.2(m-1) 式中：m軸數。根據給定的設計資料，解放SP9200的軸間距大于3m，按單獨一個軸計算，軸數系數取1，其余車輛的軸間距均小于3m，代入公式的軸數系數為1，故C1=1。代入公式計算得N=2748(次/日)Ne=365N1(1+r)t-1/r,Ne設計年限內一個車道通過的累計標準當量軸次（次）t設計年限（年）N1路面營運第一年雙向日平均當量軸次（次/日）r設計年限內交通量平均增長率（%）與車道數有關的車輛橫向分布系數設計年限代入公式，可得Ne=365*1877.34*(1+7%)15-1*0.45/6.3% =11085000次2當以半剛性材料層的的拉應力時N=C1C2ni（P

7、i/p s）8,C1軸數系數C2輪組系數，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09對于軸間距小于3m的雙軸或多軸的軸數系數按下式進行計算：C1=1+2（m-1）代入計算N=3295（次/日） 設計年限累計當量標準軸載數NeNe=365N1(1+r)t-1/r，代入公式，可得Ne=365*2508*(1+7%)15-1*0.45/6.3% =13291510次 結構層抗拉強度系數計算瀝青混凝土面層： Ks=0.09Ac=0.09*110850000.22/1=3.19無機結合料穩定集料：Ks=0.35Ac=2.08無機結合料穩定細粒土：Ks=0.25Ac=0.562.2初步擬定路面組合

8、方案 半剛性基層路面 1 細粒式瀝青混凝土 3 cm 2 中粒式瀝青混凝土 4 cm 3 粗粒式瀝青混凝土 6 cm 4 水泥石灰砂礫土 ? 5 石灰粉煤灰碎石 25 cm 半剛性基層路面 1 細粒式瀝青混凝土 3 cm 2 中粒式瀝青混凝土 4 cm 3 粗粒式瀝青混凝土 6 cm 4 石灰粉煤灰土 ? 5 水泥穩定碎石 25 cm 半剛性基層路面 1 細粒式瀝青混凝土 3 cm 2 中粒式瀝青混凝土 4 cm 3 粗粒式瀝青混凝土 6 cm 4 石灰碎石土 ? 5 水泥石灰穩定碎石 25 cm 公路等級 一級公路公路等級系數 1 面層類型系數 1 基層類型系數 1 路面設計彎沉值 : 23

9、.4(0.01mm)方案A層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.4 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.31 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.23 4 水泥石灰砂礫土 0.5 0.18 5 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.28方案B層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.4 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.31 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.23 4 石灰粉煤灰土 0.3 0.11 5 水泥穩定碎石 0.5 0.24方案C層位 結 構 層 材 料 名 稱

10、劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.4 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 1 0.31 3 粗粒式瀝青混凝土 0.8 0.23 4 石灰碎石土 0.3 0.11 5 水泥石灰穩定碎石 0.5 0.24 3新建路面結構厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數 : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 23.4 (0.01mm) 路面設計層層位 : 4 設計層最小厚度 : 15 (cm)3.1方案A （1） 層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應力(MPa) (20) (15)

11、 1 細粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 0.31 3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 1200 0.23 4 水泥石灰砂礫土 ? 1000 1000 0.18 5 石灰粉煤灰碎石 25 1400 1400 0.28 6 土基 40 （2）按設計彎沉值計算設計層厚度 :LD= 23.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 24.3 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 22.1 (0.01mm)H( 4 )= 22 cm(僅考慮彎沉)（3）按容許拉應力驗算設計層厚度 :H( 4 )= 22 cm(第

12、1 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 22 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 22 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 22 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 22 cm(第 5 層底面拉應力驗算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 22 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 22 cm(同時考慮彎沉和拉應力)(4) 驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 60 cm驗算結果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設計層厚度取整以及設計人員對路面厚度進一步的修改,最后得到路面結構設計結果如下: - 細粒式瀝青混凝土

13、 3 cm - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 水泥石灰砂礫土 22 cm - 石灰粉煤灰碎石 25 cm - 土基 方案A 路面結構層次劃分圖1細粒式瀝青混泥土上面層 5石灰粉煤灰碎石2中粒式瀝青混泥土中面層 6土路肩3粗粒式瀝青混泥土下面層 7硬路肩4水泥石灰砂礫土 8路緣石3.2方案B (1) 層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應力(MPa) (20) (15)1 細粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 0.44 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 0.31 3 粗粒式瀝青混凝土 6 9

14、00 1200 0.23 4 石灰粉煤灰土 ? 800 800 0.11 5 水泥穩定碎石 25 1400 1400 0.24 6 土基 40 (2) 按設計彎沉值計算設計層厚度 :LD= 23.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 25.6 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 23.4 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm(僅考慮彎沉)(3) 按容許拉應力驗算設計層厚度 :H( 4 )= 25 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 25 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 25 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿

15、足要求)H( 4 )= 25 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 25 cm(第 5 層底面拉應力驗算滿足要求)路面設計層厚度 : H( 4 )= 25 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 25 cm(同時考慮彎沉和拉應力) (4) 驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 60 cm驗算結果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設計層厚度取整以及設計人員對路面厚度進一步的修改, 最后得到路面結構設計結果如下: - 細粒式瀝青混凝土 3 cm - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 石灰粉煤灰土 25 cm - 水泥穩定碎石 25 cm - 土基

16、方案B 路面結構層次劃分圖1細粒式瀝青混泥土上面層 5水泥穩定碎石2中粒式瀝青混泥土中面層 6土路肩3粗粒式瀝青混泥土下面層 7硬路肩4石灰粉煤灰土 8路緣石3.3方案C (1) 層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應力(MPa) (20) (15) 1 細粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 0 .44 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 0 .31 3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 1200 0 .23 4 石灰碎石土 ? 700 700 0 .11 5 水泥石灰穩定碎石 25 1400 1400 0 .24 6 土基 4

17、0 (2)按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= 23.4 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 24.3 (0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 22.6 (0.01mm)H( 4 )= 27.6 cm(僅考慮彎沉)(3)按容許拉應力驗算設計層厚度 :H( 4 )= 27.6 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 27.6 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 27.6 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 27.6 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)H( 4 )= 27.6 cm(第 5 層底面拉應

18、力驗算滿足要求)路面設計層厚度 : H( 4 )= 27.6 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 27.6 cm(同時考慮彎沉和拉應力)(4)驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 60 cm 驗算結果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設計層厚度取整以及設計人員對路面厚度進一步的修改,最后得到路面結構設計結果如下: - 細粒式瀝青混凝土 3 cm - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 石灰碎石土 28 cm - 水泥石灰穩定碎石 25 cm - 土基方案C路面結構層次劃分圖1細粒式瀝青混泥土上面層 5水泥石灰穩定碎石2中粒式瀝青混泥土中面層 6土路肩3粗粒式瀝

19、青混泥土下面層 7硬路肩4石灰碎石土 8路緣石4竣工驗收彎沉值和層底拉應力計算公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數 : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100設計層最小厚度 : 15 (cm)4.1方案A1)層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計算信息 (20) (15) 1 細粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 計算應力 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 計算應力 3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 1200 計算應力 4 水泥石灰砂礫土 22 1000 1000 計算應力 5 石灰粉煤灰碎石 25 1400 1400

20、 計算應力 6 土基 40 2)路面各結構層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 23.4 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 25.3 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 28 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 32 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 67.5 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 292.5 (0.01mm)(根據“基層施工規范”第88頁公式) LS= 232.9 (0.01mm)(根據“測試規程”第56頁公式) 3)新建路面各結構

21、層底面最大拉應力 :第 1 層底面最大拉應力 ( 1 )=-0.252(MPa) 第 2 層底面最大拉應力 ( 2 )=-0.092(MPa) 第 3 層底面最大拉應力 ( 3 )=-0.012(MPa) 第 4 層底面最大拉應力 ( 4 )= 0.006(MPa) 第 5 層底面最大拉應力 ( 5 )= 0.151(MPa)4.2方案B1）層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計算信息 (20) (15) 1 細粒式瀝青混凝土 3 1400 2000 計算應力 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 計算應力 3 粗粒式瀝青混凝土 6

22、900 1200 計算應力 4 石灰粉煤灰土 25 800 800 計算應力 5 水泥穩定碎石 25 1400 1400 計算應力 6 土基 40 2)路面各結構層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 23.4 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 25.4 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 28.1 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 32.2 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 67.5 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 292.5 (0.01mm)

23、(根據“基層施工規范”第88頁公式 LS= 232.9 (0.01mm)(根據“測試規程”第56頁公式)3) 路面各結構層底面最大拉應力 :第 1 層底面最大拉應力 ( 1 )=-0.26(MPa) 第 2 層底面最大拉應力 ( 2 )=-0.081(MPa) 第 3 層底面最大拉應力 ( 3 )=0.032 (MPa) 第 4 層底面最大拉應力 ( 4 )=-0.002(MPa) 第 5 層底面最大拉應力 ( 5 )= 0.143(MPa)4.3方案C1）層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計算信息 (20) (15) 1 細粒式瀝青混凝土

24、 3 1400 2000 計算應力 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1600 計算應力 3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 1200 計算應力 4 石灰碎石土 28 700 700 計算應力 5 水泥石灰穩定碎石 25 1400 1400 計算應力 6 土基 40 2）新建路面各結構層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 23.3 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 25.2 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 27.9 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 31.8 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 67.5 (0.01m