东北地区长春道路设计书.docx
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东北地区长春道路设计书
道路工程设计说明书
一、公路所在地区基本资料
1.工程概况
我国东北地区长春某地(Ⅱ2)现拟建一段公路,主线路线全长200.17km,采用沥青混凝土路面。
全线采用高速公路标准,路基宽度24m。
路基土质为粘性土,道路冻深为160cm。
公路技术等级为高速公路,采用双向四车道,设计年限为15年。
2.地理条件及地形地貌气候资料
长春位于北纬43°05’~45°15’;东经124°18’~127°05’,居北半球中纬度北温带。
长春地处中国东北平原腹地,市区海拔在250--350米之间,地势平坦开阔。
属北温带大陆性季风气候区,在全国干湿气候分区中,地处湿润区向亚干旱区的过渡地带。
气温自东向西递增,降水自东向西递减。
春季干燥多风,夏季湿热多雨,秋季天高气爽,冬季寒冷漫长,具有四季分明,雨热同季,干湿适中的气候特征。
年平均气温4.8°C,最高温度39.5°C,最低温度-39.8°C,日照时间2,688小时。
夏季,东南风盛行,也有渤海补充的湿气过境。
年平均降水量522至615毫米,夏季降水量占全年降水量的60%以上;最热月(7月)平均气温23℃。
秋季,可形成持续数日的晴朗而温暖的天气,温差较大,风速也较春季小。
东北地区的土质主要为黑土,黑土属于粘性土。
根据中国公路自然区划图确定长春位于Ⅱ2地区。
气候区为北温带大陆性季风气候,冬季寒冷而干燥;夏季温暖而多雨。
特点是冬长夏短,低温冷湿。
该公路建设里程长,沿线地质条件复杂,不良地质路段多,气候条件差,有效施工天数短,全年桥涵混凝土的常温施工天数113天,路基正常施工天数为148天。
中国公路自然区划图如下图所示:
二、沥青路面结构设计
1.设计弯沉值和容许拉应力计算
(1)计算交通量
由于东北地区的煤炭,石油等资源已经开发殆尽,加之高速公路交通已经十分发达,故预测交通量增长率逐步降低,但随着经济的增长、人口的逐渐增多,东北地区旅游业的发展也比较迅速。
所以交通量不会出现负增长。
由此可以分三段进行预测,
1.前6年内增长率5%。
2.中间五年增长率4%。
3.后四年增长率3%。
交通量年增长率
各种汽车的设计交通量
一个车道上大客车以及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=2164,属于重交通等级。
由于东北地区高速公路已经足够发达,根据15年十一期间东北有关交通量的调查报道,可得出东北地区交通量如上表。
根据东北地区已由高速公路的车道数、上述统计所得交通量以及下图所示车道系数选择表,综上可得出修建双向四车道的高速公路足以,高速公路的设计年限为15年。
车道系数
车道特征
车道系数
双向单车道
1.0
双向两车道
0.6~0.7
双向四车道
0.4~0.5
双向六车道
0.3~0.4
双向八车道
0.25~0.35
查车道系数表可得车道系数为0.4。
(2)结构组合与材料选取
根据规范可知,高速公路面层课设两到三层,这里设为三层。
初步确定路面结构组合与各厚度如下:
面层:
上面层采用细粒式密级配沥青混凝土(4cm)
中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(6cm)
下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(8cm)
基层:
水泥稳定碎石(25cm)
底基层:
石灰土(30cm)
(3)面层类型系数:
采用沥青混凝土面层,根据规范取1.0。
(4)路面结构类型系数:
属于半刚性基层沥青路面,Ab=1.0
(5)各层材料抗压模量和劈裂强度
根据《公路沥青路面设计规范》,查得各层材料的抗压模量和劈裂强度如下表所示。
(6)计算窗口
计算结果:
2.沥青路面结构厚度计算
(1)路面最小防冻厚度
得知路基干湿状态为中湿,道路冻深为160cm时的,最小防冻厚度取55cm。
(2)沥青路面结构参数
(3)路面设计层位:
为水泥稳定碎石,这里选150mm
(4)土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅱ2区,为粘质土,稠度>1.10对照下表可得,回弹模量可取35。
(5)计算窗口
计算结果:
3.交工验收弯沉值和层底拉应力计算
(1)沥青路面结构参数
(2)新建路基交工验收综合影响系数:
由于以上计算均考虑了不利理季节的影响,交工验收不考虑不利季节的影响因素,K取1.0。
(3)计算窗口
4.公路沥青路面设计与验算
(1)沥青路面结构参数
(2)计算窗口
三、设计结果
******************************
*公路新建路面设计成果文件汇总*
******************************
一、设计弯沉值和容许拉应力计算
设计年限15车道系数.4
序号分段时间(年)交通量年增长率
165%
254%
343%
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh=2164,属重交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次:
7960
设计年限内一个车道上的累计当量轴次:
2.403622E+07
属重交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次:
8464
设计年限内一个车道上的累计当量轴次:
2.555811E+07
属特重交通等级
路面设计交通等级为特重交通等级
公路等级高速公路
公路等级系数1面层类型系数1路面结构类型系数1
路面设计弯沉值:
20(0.01mm)
层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)
1细粒式沥青混凝土1.4.37
2中粒式沥青混凝土1.26
3粗粒式沥青混凝土.8.21
4水泥稳定碎石.5.22
5石灰土.25.09
二、新建路面结构厚度计算
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
20(0.01mm)
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
150(mm)
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=20(0.01mm)
H(4)=250mmLS=22(0.01mm)
H(4)=300mmLS=19.9(0.01mm)
H(4)=297mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
H(4)=297mm(第1层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=297mm(第2层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=297mm(第3层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=297mm(第4层底面拉应力计算满足要求)
H(4)=297mm(第5层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
H(4)=297mm(仅考虑弯沉)
H(4)=297mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度550mm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土40mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土60mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土80mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石300mm
----------------------------------------
石灰土300mm
----------------------------------------
新建路基
三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=19.9(0.01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=21.5(0.01mm)
第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=24.1(0.01mm)
第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=28.1(0.01mm)
第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=90.9(0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=266.2(0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)
LS=331.5(0.01mm)(根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:
(未考虑综合影响系数)
第1层底面最大拉应力σ
(1)=-.132(MPa)
第2层底面最大拉应力σ
(2)=-.047(MPa)
第3层底面最大拉应力σ(3)=-.075(MPa)
第4层底面最大拉应力σ(4)=.092(MPa)
第5层底面最大拉应力σ(5)=.084(MPa)
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