完整版公路与城市道路施工专业沥青路面毕业设计论文.docx
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完整版公路与城市道路施工专业沥青路面毕业设计论文
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沥青混泥土路面设计计算书
一、确定公路等级
初定公路等级为一级公路。
由规范可知,一级公路以小客车的远景设计年限平均昼夜交通量。
查《公路工程技术标准》TG-B知。
中型汽车换算成小客车的换算系数为2.0,拖挂车换算成小客车的换算系数为3.0。
故本路建成初期每昼夜双向混合交通量换算成小客车交通量为:
(200+150+200+150+200+200+100)×2+100×3+150=2600
一级公路的设计年限为20年。
预计年平均交通量增长率为10%,故远景设计年限年平均昼夜交通量为:
2600×=2600×=17491
查《公路工程技术标准》JTGB四车道一级公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000~30000辆,17491辆在这个范围内满足要求,所以采用四车道的一级公路。
二、道路横断面排水设计
1、横断面设计
从《公路工程技术标准》JTGB公路路基横断面途中选用道路横断面图(如图1):
路基总宽度为24.5m,一级公路选用设计速度为80km=0.025(养护中等的土渠),用水力最佳断面法术沟渠的端面尺寸并演算水流速度。
1)按式(5.37)计算最佳端面面积系数为
K=2=2×=3.6 ===0.345
Y=1.5=1.5×=0.21
最佳断面面积为
==
=0.89
2)按下式计算水流深度
),故上述计算结果满足规定要求不需要重算。
因此该沟渠的尺寸可定为b=0.4,H=)=0.7793-0.1832×(1+sin)=0.486Mpa
τ=c+tan=0.25=0.486×tan=0.616Mpa
(已知沥青混泥土面层c=0.25Mpa,=。
)
紧急制动f=0.5。
=0.2742+1.3×(0.5-0.3)×0.70.456Mpa
=0.8115+0.46×(0.5-0.3)×0.7=0.876Mpa
=0.456×cos=0.364Mpa
=0.876-0.456(1+sin)=0.146Mpa
=2×0.25+0.146×tan=0.56Mpa
确定容许剪应力:
停车站在设计年限内停车标准轴数按双车道总累计轴数的15%计,即
=0.15×=985380次
则缓慢制动时:
=0.35AC×=0.35×1.0=2.774
==0.6162.77=0.222Mpa
紧急制动时:
=1.2AC=1.21.0=1.2
==0.561.2=0.466Mpa
验算剪切条件
对于缓慢制动:
=0.146Mpa<=0.222Mpa
对于紧急制动时:
=0.346Mpa<=0.466Mpa
满足抗剪强度要求。
(1)潮湿,过湿状态下,取土基回弹模量=25Mpa
方案一:
面层采用沥青混泥土(厚度15cm),基层采用水泥稳定级配石(厚度待定)
有基层采用级配沙砾(厚度25cm),垫层采用石灰稳定土(厚度15cm)(图2-1)
方案二:
面层采用沥青混泥土(厚度15cm),基层采用石灰稳定级配碎石(厚度待定),底基层采用级配碎石(厚度25cm),垫层采用粗砂(厚度5cn)(图2-1)
方案三:
面层采用沥青混泥土(厚度15cm),基层采用岁你稳定碎石(厚度25cm),底层采用石灰土(厚度待定),垫层采用天然沙砾(厚度15cm)(图2-1)
沥青混泥土
15cm
沥青混泥土
15cm
沥青混泥土
15cm
水泥稳定级
碎石H=?
二灰稳定级
配碎石H=?
水泥稳定级
配沙砾25cm
级配沙砾
25cm
级配沙砾
25cm
石灰土H=?
石灰土
15cm
中粗砂
15cm
天然沙砾
15cm
=25
=25
=25
方案一
方案二
方案三
图(2-1)
根据规范推荐结构,并考虑稻谷路沿途有大量碎石,砂石,砂,石灰土,粉煤灰供应,而沥青,水积极,矿粉等须外购,采取方案三组合,根据《公路沥青路面设规范》采用配沥青混泥土(5cm),下面层采用粗粒式密级配沥青混泥土(6cm)。
a)半刚性材料层的容许拉应力同前干燥,中湿状态下的容许拉应力。
沥青表层面:
==1.6285=0.5614Mpa
沥青中层面:
==1.22.85=0.4211Mpa
沥青下层面:
==1.03.13=0.3195Mpa
水泥稳定碎石基层:
==0.51.82=0.2747Mpa
石灰土垫层:
==0.2252.34=0.0962Mpa
b)计算石灰土底基层厚度。
=4=1600
=5=1400
=6=1200)=0.7784-0.1883×(1+sin)=0.4768Mpa
=c+×tan=0.25+0.4768×tan=0.6093Mpa
紧急制动时:
=0.2793+1.3×(0.5-0.3)×0.7=0.4613Mpa
=0.4613×cos=0.3684Mpa
=0.8106+0.46×(0.5-0.3)×0.7=0.8750Mpa
=0.8750-0.4613×(1+sin)=0.1361Mpa
=2c+×tan=2×0.25+0.1361×tan=0.6026Mpa
(1)确定客体剪应力。
=0.351.0×=2.774
==0.60932.7742=0.2196Mpa
紧急制动时:
=1.21.0=1.2
==0.60261.2=0.5022Mpa
(2)验算剪切条件
对于缓慢制动=0.1504Mpa<=0.2195Mpa
对于紧急制动=0.4613Mpa<=0.5022Mpa
满足抗剪强度要求。
五、面层结构组成设计。
1、细粒式沥青混凝土型号AC—13I;中粒式沥青混凝土型号AC—20I;粗粒式沥青混凝土型号AC—30I。
沥青混合料矿料级配及沥青用量查规范如下:
通过下列筛孔尺寸(方孔筛,mm)的质量百分率(%)
级配名称
37.5
31.5
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
上面层细粒式
范围
—
—
—
—
100
95
~
100
70
~
88
48
~
68
36
~
53
24
~
41
18
~
30
12
~
22
8
~
16
4
~
8
中值
—
—
—
—
100
98
79
58
45
33
24
17
12
6
中面层中粒式
范围
—
—
100
95
~
100
75
~
90
62
~
80
52
~
72
38
~
58
28
~
46
20
~
34
15
~
27
10
~
20
6
~
14
4
~
8
中值
—
—
100
98
83
71
62
48
37
27
21
15
10
6
下面层粗粒式
范围
100
90
~
100
79
~
92
66
~
82
59
~
77
52
~
72
43
~
63
32
~
52
25
~
42
18
~
32
13
~
25
8
~
18
5
~
13
3
~
7
中值
100
95
86
74
68
62
53
42
34
25
19
13
9
5
沥青用量(%):
下面层粗粒式AC—30I:
4.0~6.0;中面层中粒式AC—20I:
4.0~6.0;上面层细粒式AC—13I:
4.5~6.5。
2、各种沥青混凝土材料组成计算:
绘制级配曲线图(如图15)
矿质混合料组成配合计算表(粗粒式)
材料组成
下列筛孔(mm)的通过百分率(%)
37.5
31.5
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
原材料级配
碎石100%
100
91
73
54
42
29
11
石屑100%
100
100
100
100
100
100
100
砂100%
100
100
100
100
100
100
100
矿粉100%
100
100
100
100
100
100
100
各
碎石51.5%(52%)
51.5
(52)
46.9
(47.3)
37.6(38.0)
27.8
(28.0)
21.6
(21.8)
14.9
(15.1)
5.7
(5.7)
石屑17.8(18%)
17.8
(18.0)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
砂23.4%(24%)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
矿粉7.3%(6%)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
合成级配
100
(100)
95.4
(95.3)
86.1
(86.0)
76.3
(76.1)
70.1
(69.8)
63.4
(63.1)
54.2
(53.7)
级配范围(AC-30I)
100
90~100
79~92
66~82
59~77
52~72
43~63
级配中值
100
95
86
74
68
62
53
材料组成
下列筛孔(mm)的通过百分率(%)
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
原材料级配
碎石100%
0
石屑100%
84
14
7
4
0
砂100%
100
92
82
42
21
11
4
矿粉100%
100
100
100
100
100
96
87
矿料在混合料的级配
碎石51.5%(52%)
0
(0)
石屑17.8(18%)
15.0
(15.1)
2.5
(2.5)
1.4
(1.3)
0.7
(0.7)
0
(0)
砂23.4%(24%)
23.4
(24.0)
21.5
(22.1)
19.2
(19.7)
9.8
(10.1)
4.9
(5.1)
2.6
(2.6)
0.9
(1.0)
矿粉7.3%(6%)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.0
(5.8)
6.4
(5.2)
合成级配
45.7
(45.1)
31.3
(30.6)
27.9
(27.0)
17.8
(16.8)
12.2
(11.1)
9.6
(8.4)
7.3
(6.2)
级配范围(AC-30I)
32~52
25~42
18~32
13~25
8~18
5~13
3~7
级配中值
42
34
25
19
13
9
5
材料组成
下列筛孔(mm)的通过百分率(%)
37.5
31.5
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
原材料级配
碎石100%
100
91
73
54
42
29
11
石屑100%
100
100
100
100
100
100
100
砂100%
100
100
100
100
100
100
100
矿粉100%
100
100
100
100
100
100
100
矿料在混合料级配
碎石51.5%(52%)
51.5
(52)
46.9
(47.3)
37.6(38.0)
27.8
(28.0)
21.6
(21.8)
14.9
(15.1)
5.7
(5.7)
石屑17.8(18%)
17.8
(18.0)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
17.8
(17.8)
砂23.4%(24%)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
23.4
(24.0)
矿粉7.3%(6%)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
7.3
(6.0)
合成级配
100
(100)
95.4
(95.3)
86.1
(86.0)
76.3
(76.1)
70.1
(69.8)
63.4
(63.1)
54.2
(53.7)
级配范围(AC-30I)
100
90~100
79~92
66~82
59~77
52~72
43~63
级配中值
100
95
86
74
68
62
53
六、各结构层的施工技术要求
施工程序:
安装路缘石和培肩——清扫基层——浇洒粘层或透层沥青——摊铺——碾压——开放交通——接缝处理。
路基:
尽可能减少或防止自由水进入路基,分层填筑路基,按重型压实标准加强路基压实,增加路基上部的压实度。
基层:
表面必须平整、密实,度与面层一致。
与路基结合良好,基层表面稳定且具有一定粗糙度,表面结构均匀,无松散颗粒。
铺筑沥青面层前,表面应干燥无尘。
面层:
铺筑前,检查与清理基层,保证基层坚实、平整、洁净和干燥。
沥青混凝土的上下层尽可能在同一天内铺筑,避免下层污染。
如间隔时间较长,下层受到污染的路段,铺筑上层前清扫,并浇洒粘质沥青。
碾压程序分初压、复压、终压。
初压可用60~83KN双轮压路机,或60~100KN振动压路机(静压),紧接摊铺进行,处压两遍左右。
复压可用100~120KN三轮压路机和100KN振动压路机或相应轮胎压路机压实,直至稳定无明显轮迹为止,一般为4~6遍。
终压采用60~80KN双轮压路机碾压,或用60~80KN振动压路机(关闭振动装置),清除碾压中产生的轮迹和确保表面整平度,一般为2~4遍。
施工缝必须紧密严整,接缝前边缘应扫净、刨齐,刨齐后的边缘应保持垂直。
双层式路面上下层各自的接缝,都应相互错开,不宜处于同一垂直面上。
七、各结构层的质量控制标准
1)沥青混凝土面层
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
1、
压实度(%)
95()
6、
中线平面
偏差(mm)
20
2、
平整度
(mm)
1.2
7、
厚度(mm)
代表值
总厚度-8
上面层-4
I(mkm)
2.0
极值
总厚度-15
上面层-8
3、
弯沉值(0.01mm)
≤竣工验收值
8、
纵段高程(mm)
10
4、
抗滑
摩擦系数
符合设计
9、
宽度
(mm)
有侧石
20
构造系数
无侧石
≥设计值
5、
横坡(%)
0.3
注:
1、表内压实度带*号者按试验路压实度为准;2、表列厚度仅规定负允许偏差。
2)水泥稳定粒料基层及石灰土底基层
项次
水泥稳定粒
料基层项目
规定值或
允许偏差
石灰土基层规定值
或允许偏差
1、
压实度
(%)
代表值
98
95
极值
94
91
2、
平整度mm
8
12
3、
纵断高程mm
+5,-10
+5,-15
4、
宽度mm
不小于设计值
不小于设计值
5、
厚度
(mm)
代表值
-8
-10
极值
-15
-25
6、
横坡%
7、
强度MPa
符合设计要求
符合设计要求
八、计算工程量(路面结构如右图)
计算面层宽度:
上面层:
(2×3.75+2.50+0.75)×2=21.50m
中面层:
(2×3.75+0.75+0.5)×2=17.5m
下面层:
(2×3.75+0.75+0.5+0.1)×2=17.7m
基层宽度:
(2×3.75+2.5+0.75+0.25)×2=22.0m
底基层宽度=基层宽度+(0.15+0.25)×2=22.8m
垫层宽度=路基宽度=24.50cm
公路长10公里。
细粒式混泥土用量:
22.5×10.0×=2.25×
取细粒式沥青混合料的密度为=22×kg
则m=V=2.2××2.25××0.04=19800×kg
=m×35%=6930×kg=m×36%=7128×kg
=m×21%=4158×kg=m×8%=1584×kg
由于沥青用量为矿料的5.5%,故=m×5.5%=1089×kg
中粒式的沥青混泥土用量:
17.5×10.0×=1.75×
取沥青混合料的密度为:
ρ=2.3×kg
m=V=2.3××(17.7+17.7+0.05×2)×0.052×10.0×=20182.5×kg
=m×47%=9485.8×kg=m×18%=3632.9×kg
=m×29%=5852.9×kg=m×6%=1211.0×kg
由于沥青用量为矿料的5.0%,故=m×5.0%=1009.1×kg
中式沥青混泥土用量:
17.7×10.0×=1.77×
取沥青混合料的密度为:
ρ=2.4×kg
则m=V=2.4××(17.7+17.7+0.06×2)2×10.0×=×kg
=m×52%=13298.7×kg=m×18%=4603.4×kg
=m×24%=6137.9×kg=m×6%=1534.5×kg
由于沥青用量为矿粉的5.0%,故=m×5.0%=1278.7×kg
水泥碎石用量:
22.78×10.0×=2.278×
石灰土用量:
23.58×10.0×=2.358×
天然砂粒用量:
25.48×10.0×=1.274×
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