沥青路面结构设计
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新建路面结构设计指标与要求一、沥青路面结构设计指标沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。
应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标,并应符合下列规定:1快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。
2支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。
3可靠度系数可根据当地相关研究成果选择;当无资料时可按下表取用可靠度系数二、沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定:1轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值,应满足下式要求:Y als W Id式中:Ya——沥青路面可靠度系数;Is 轮隙中心处路表计算的弯沉值(0.01mm);Id——路表的设计弯沉值(0.01mm);2柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变,应满足下式要求:式中:t 沥青层层底计算的最大拉应变;[・]——沥青层材料的容许拉应变。
3半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度,应 满足下式要求:Y a O W O [R ]半刚性材料基层层底计算的最大拉应力(MPa ); O R ]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度(MPa ) o沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度,求:丫 a T T [R ]式中:T m —— 沥青面层计算的最大剪应力(MPa );[TR ]—— 沥青面层的容许抗剪强度(MPa ) o三、沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层 和基层类型按下式计算确定:-0.2ld=600 防认 As Ab式中:Ac ——道路等级系数,快速路、主干路为1.0,次干路为1.1,支路为1.2;As ——面层类型系数,沥青混合料为1.0,热拌和温拌或冷拌沥青碎石、沥青表面处治为1.1;Ab ——基层类型系数,无机结合料类(半刚性)基层1.0,沥青类基层和粒料基层1.6O[・R _ =0. 15 E m 31 0M Ne 。
简述新建沥青路面结构设计步骤
新建沥青路面的结构设计步骤一般包括以下几个方面:
1. 设计要求和标准:根据道路用途、交通量、车速等要求,确定路面的结构类型和厚度,并参考国家相关的设计标准和规范。
2. 路基处理:对道路基础进行处理,包括清理、平整、夯实等工作,以确保路基的稳定性和承载能力。
3. 基层处理:在路基上铺设一层基层材料,如碎石、混凝土等,以提高路面的承载能力和耐久性。
4. 道面设计:根据路面所需的防水、防滑等性能,选择合适的沥青混合料或者其他材料,进行道面的设计。
5. 路面施工:按照设计要求,将沥青混合料铺设在基层之上,然后通过压路机等设备进行夯实和压实,以使路面达到预期的密实度和光洁度。
6. 路面维护:定期进行路面检查和维护,及时修补裂缝、坑洼等问题,保持路面的完好性和使用寿命。
总之,沥青路面结构设计是一个系统性的工程,需要在各个环节上进行科学规划和精细施工,以确保路面的质量和使用效果。
沥青路面结构组合设计的基本原则
沥青路面的结构组合设计是保证路面性能和使用寿命的重要环节。
为了设计出高质量的沥青路面,需要遵循以下基本原则。
一、强化基层
沥青路面的基层是路面承载支撑的主要部位,因此基层的强度和
稳定性是保证路面性能和使用寿命的关键。
在基层设计时,需要根据
路面所在地区的气候、土质和交通量等条件,选择适合的基层材料和
厚度,以达到基层强度稳定的目的。
二、保证沥青层均匀
沥青层是路面负荷以及水分渗透的主要层次,因此必须均匀铺设,以免因为局部厚度过大或者过小导致路面变形、开裂等路面损坏现象
的出现。
三、考虑排水和降噪
在路面设计时,要充分考虑排水和降噪问题。
通过设置合理的路肩、排水沟以及波形横向铺装等措施,可以确保路面排水通畅。
此外,还可以选择适合的沥青混合料和铺装结构,降低路面噪音,提高道路
行车的舒适性。
四、科学施工
沥青路面的施工过程也是保证路面质量的重要因素。
在施工前,
需要对路基进行调整和夯实,以保证基层的稳定。
同时,施工中要严
格控制沥青温度和厚度,以确保路面性能和使用寿命。
以上是沥青路面结构组合设计的基本原则,仅为参考。
在实际设
计和施工中,还需要根据具体情况进行调整和优化,以确保路面的质
量和性能。
1沥青路面设计1.1路面设计原则①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件,结合当地实际经验进行。
②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。
③结合当地实际,在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。
④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。
⑤为提高路面工程质量,应进行机械化施工。
⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。
1.2新建沥青路面设计1.2.1设计标准①由《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)可得,路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定1.1目标可靠度和目标可靠指标公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路目标可靠度(%) 95 90 85 80 70目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52②该公路为二级公路,根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)的规定(如下表1.2所示)路面结构设计年限为12年。
1.2路面结构设计使用年限(年)公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限高速公路、一级公路 15 三级公路 10 二级公路 12 四级公路 8③采用下表1.3的参数,标准荷载为BZZ-100。
表1.3设计轴载的参数1设计轴载(KN) 轮胎接地压强(Mpa)单轮接地当量圆直径(mm)两轮中心距(mm)100 0.70 213.0 319.51.2.2交通荷载参数分析①根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)附录A.1车型分类。
②交通数据调查该项目交通量见表1.4,交通增长率为7.0%,方向系数取0.5,可靠度系数β取为1.04,根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)采用水平3的车道系数,根据表1.5取为1.0。
表1.4 交通组成交通组成 交通量(辆/日) 车型 交通组成 交通量(辆/日) 车型 小客车 739 小 跃进NJ131105 小66 中大客车 285 大 五十铃NPR595G北京BJ130 250 小 江淮196 中HF140A交通SH361 102 大 江淮HF150155 中太拖拉138 83 大 东风KM340189 中85 特大 金杯SY132 395 小 东风SP9135B46 特大 金杯SY450 345 小 五十铃EXR181L1.5 车道系数单向车道数 1 2 3 ≥4高速公路 - 0.70-0.85 0.45-0.60 0.40-0.50其他等级公路 1.00 0.50-0.75 0.50-0.75 - 各类车型技术参数见表1.6。
公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范是指在公路工程的建设过程中,对沥青路面的设计所需要遵守的一系列规范和要求。
沥青路面是一种常见的公路路面材料,具有良好的耐久性和适应性。
下面将从路面结构设计、材料选择、施工工艺以及验收标准等方面分析公路沥青路面设计规范。
一、路面结构设计规范1.设计荷载:根据设计车速、路段等级、预计通行量等综合考虑,确定设计荷载,以保证路面的耐久性和安全性。
2. 设计厚度:根据地基状况、路段等级、设计荷载等要素,确定路面结构的总厚度。
通常,沥青路面的设计总厚度为100mm至150mm。
3.基层结构:包括路肩、基床和基层,用于承受和分散上层荷载。
基层应采用可靠的材料,如砾石混凝土或碎石渗透层,以确保结构稳定和排水良好。
4.沥青混凝土面层:沥青混凝土面层应分为底层和面层。
底层用于承受交通荷载并提供表面平整度,面层用于提供摩擦力和舒适性。
二、材料选择规范1.沥青:选择符合国家标准的优质沥青,具有良好的可塑性和粘附性,在不同气候条件下都能保持稳定。
2.石料:采用优质的石料作为沥青混凝土的骨料,应具有较好的硬度、耐久性和抗冲击性。
石料应按照一定的粒径分布来保证混凝土的密实性。
3.混合料:选择合适的沥青混凝土配合比,以确保混合料的稳定性和耐久性。
混合料中的黏性剂含量应符合设计要求,以保证混合料的黏着性和可塑性。
三、施工工艺规范1.路面基层施工:在路基垫层上先铺设基床,然后进行基层的施工。
基层的密实度和平整度应符合设计要求,以确保上层的施工质量。
2.沥青砼面层施工:在基层上进行沥青混凝土面层的施工。
施工过程中,应注意黏性剂的控制,以充分保证沥青的粘合性。
同时,要注意振捣和摊铺的工艺,以保证面层的均匀和平整度。
3.道路标线和标志:在沥青路面的施工完成后,应及时进行道路标线和标志的涂刷,以提高道路的交通安全性和导引能力。
四、验收标准1.厚度检测:通过对沥青路面的厚度进行检测,以确保其符合设计要求。
沥青路面结构设计沥青路面结构设计是公路工程中重要的一环,它直接关系到道路的使用寿命和运行安全。
在进行沥青路面结构设计时,需要考虑交通量、重载车辆、气候条件、土质情况以及预算等因素。
本文将通过分析这些因素,提出一种合理的沥青路面结构设计方案。
一、确定路面类型根据道路的功能要求和交通量情况,我们可以确定沥青路面的类型。
常见的路面类型有城市次干道、农村道路和高速公路等。
不同类型的路面对材料的要求和结构设计也存在差异。
例如,城市次干道由于交通量较大,需要考虑更高的耐久性和承载力,因此需要采用更厚的路面结构。
二、确定路面厚度路面厚度是沥青路面结构设计的一个重要参数。
一般来说,沥青路面的厚度应根据交通量和土质条件来确定。
交通量大、重载车辆多的道路需要更大的厚度来保证其承载能力。
根据设计规范,我们可以确定相应的路面厚度。
三、选择路基材料路基材料是沥青路面结构设计中关键的一环。
路基材料应具备良好的承载力和稳定性,以确保路面的稳定性和耐久性。
在选择路基材料时,需要考虑土质条件、地下水位、土壤胶结特性等因素。
一般来说,砾石、碎石等坚固的材料可作为路基材料,通过压实等处理方法提高其承载力和稳定性。
四、确定基层材料基层材料是路面结构中的重要组成部分,它负责分散交通荷载并传递到路基。
常见的基层材料有碎石、砂砾等。
在选择基层材料时,需要考虑交通量、土质条件、预算等因素。
一般来说,交通量大、重载车辆多的路段需要采用较坚固的基层材料以提高承载力。
同时,预算也是一个重要的考虑因素,在满足设计要求的前提下,选择经济实用的基层材料。
五、选择沥青混合料沥青混合料是沥青路面结构设计中关键的一环。
沥青混合料是通过沥青与骨料混合而成的,它应具备良好的耐久性、抗剥落性和稳定性。
在选择沥青混合料时,需要考虑交通量、气候条件、路面类型等因素。
例如,交通量大、重载车辆多的道路需要选择抗水剥离性能好的沥青混合料以提高耐久性。
六、确定路面结构层数根据路面类型、交通量和预算等因素,我们可以确定沥青路面的结构层数。
<第四章 路面结构设计设计资料(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℃,无霜期178天,最高月均温℃(7月),最低月均温℃(1月),年平均降水量685毫米。
道路沿线土质路基稠度cω=;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∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ki 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+(m-1);C2——被换算车型的各级轴载轮组系数,单轮组为,双轮组为,四轮组为。
沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为:35.4121∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ki i i P P N C C N = (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 ':8121ki i i P N C C N P =⎛⎫'''= ⎪⎝⎭∑ 式中:1C '——轴数系数2C '——轮组系数,单轮组为,双轮组为,四轮组为。
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:8121ki i i P N C C N P =⎛⎫'''= ⎪⎝⎭∑= (次/d ) ○3该新建道路为高速公路,采用沥青路面,设计年限为15年,交通增长率为4%,即γ=。
又该路设计为双向四车道,由【JTG D50-2006】公路沥青路面设计规范查表得车道系数可取,本设计取η=。
-以设计弯沉值为指标时,设计年限内一个车道上的累计当量轴次eN 为:175365[(1)1]365[(10.04)1]0.50.0447091.720812110t e e e N N N N γηγ+-=⨯⨯+-⨯==⨯ (次)以半刚性基层层底拉应力为设计指标时,设计年限内一个车道上的累计当量轴次e N '为:175365[(1)1]365[(10.04)1]0.50.041.8191149781029t ee e N N N N γηγ'+-'=⨯+-⨯'='=⨯⨯ (次)○4根据上述计算所得,由【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》查表判断交通等级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= 2500 ,属于重交通等级"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 :设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 71.720812110⨯(次) 属于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 : )设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 71.819112910⨯(次) 属于重交通等级综上,路面设计交通等级为重交通等级初拟路面结构(1)路面结构方案根据济南绕城高速的功能性质及【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》,并结合工程经验与典型案例,初步拟定路面结构组合与各层结构厚度如下:方案一:采用半刚性基层(路面结构类型系数 )----------------------------------------}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 待设计 ---------------------------------------- |级配碎石 200 mm方案二:采用柔性基层(路面结构类型系数 )----------------------------------------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 >---------------------------------------- 密集配沥青碎石 待设计 ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 300 mm (2)路面设计弯沉值d l 和抗拉结构强度系数K该公路等级为高速公路,两种方案均采用沥青混凝土面层,半刚性基层,公路等级系数cA 取;基层为水泥稳定碎石,因此路面结构类型系数BA 为;面层为沥青混凝土面层,面层类型系数sA 取。
路面设计弯沉值d l : 0.2e600d c s B l N A A A -=70.2600(1.720812110)11121.4(0.01)d d l l mm -=⨯⨯⨯⨯⨯=#抗拉结构强度系数S K :c SA N K /09.022.0e = (沥青混凝土面层) c SA N K /35.011.0e = (无机结合料稳定集料) c SA N K /45.011.0e = (无机结合料稳定细粒土) 容许拉应力sK spR σσ=,sp σ-----路面结构材料的极限抗拉强度(MPa )。
(3)路面材料相关参数的确定 ○1试验材料的确定: ;半刚性基层所用集料取自沿线料场,结合料沥青选用A 级90号,面层采用SBS 改性沥青,相关技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》bn (JTG_F40-2004)相关的规定。
○2路面材料劈裂强度:根据设计配合比,选取工程用各种原材料,测定规定稳定和龄期的材料劈裂强度。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中的方法进行测定,参数见表1-3。
表1-3—○3路面材料抗压回弹模量的确定:根据设计配合比,选取工程用各种原材料制件,测定设计参数。
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量;测定20℃、15℃的抗压回弹模量,各种材料的试验结果与设计参数分别见表1-4、表1-5。
半刚性材料抗压回弹模量表1-4沥青材料抗压回弹模量表1-5○4由前面计算所得相关参数,计算路面各结构层容许拉应力σR,见表1-6。
路面结构层容许拉应力计算表表1-6路面结构层厚度确定根据设计资料,利用 HPDS-2011公路路面设计程序系统进行路面结构层厚度的设计,以下分别进行方案一、方案二设计层的厚度设计。
方案一:公路等级 : 高速公路@新建路面的层数 : 5标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 :路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 150 (mm)○1按设计弯沉值计算设计层厚度 :【LD=H( 4 )= 200 mm LS=H( 4 )= 250 mm LS=H( 4 )= 229 mm(仅考虑弯沉)○2按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 229 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 229 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) (H( 4 )= 229 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 229 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 229 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 229 mm(同时考虑弯沉和拉应力)○3通过对设计层厚度取整以及进一步的修改,调整后得到路面结构厚度设计结果如下图:*----------------------------------------细粒式沥青混凝土 AC-10 40 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 AC-16 60 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 AC-25 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 300 mm)----------------------------------------级配碎石 200 mm----------------------------------------新建路基○4验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度为 500 mm结构层总厚度406080300200H=++++=>680500H mm mm@验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .方案二:公路等级 : 高速公路新建路面的层数 : 5标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 :路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 150 (mm)】○1按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD=H( 4 )= 150 mm LS=由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉)○2按容许拉应力计算设计层厚度 :'H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 150 mm(同时考虑弯沉和拉应力)、○3通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,并根据沥青混合料压实最小厚度与适宜厚度表选择沥青混合料类别,调整后得到路面结构厚度设计结果如下图:----------------------------------------细粒式沥青混凝土 AC-10 40 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 AC-16 60 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 AC-25 80 mm----------------------------------------;密级配沥青碎石 ATB-30 150 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 300 mm----------------------------------------新建路基○4验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度为 500 mm结构层总厚度406080150300H=++++、=>H mm mm630500验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求。