路面設計方案比選

2021-11-08 14:44:33 字數 3471 閱讀 5340

1.路面基層,底基層的材料比選論證

材料的比選主要是從材料的性質上考慮,而半剛性材料的特點是整體性強,承載力高,剛度大,水穩定性好,且較為經濟,其缺點主要是半剛性材料抗變形能力低,易產生開裂,形成發射裂縫造成路面開裂,唧漿和鬆散等不良病害。

而要解決半剛性材料的這種缺點充分利用它的優點就可以採用瀝青路面的粗粒式瀝青混凝土,因為它下面層具有很強的柔性和變形能力,作為應力消散層,可以有效的減少路面結構層的應力集中現象,大大緩解路面反射裂縫的產生。而根據這段路的材料**來看,本路段的砂礫和石料儲量豐富。半剛性材料的選擇,應根據沿線的材料特徵及分布情況和穩定類材料的力學效能綜合來選擇,在這種條件下就將基層初步擬定水泥穩定砂礫。

底基層初步擬定水泥穩定土類。

按設計的要求,本瀝青路面設計按97年頒布的新規範(在實際設計時,同時參考了將要頒布實施的2004規範),採用專用的電腦程式進行路面結構計算與分析。現將設計過程列在下面;並按要求,根據土質和乾濕型別設計了多種路面結構,並過方案比較,選擇了一種較合理的路面結構組合方案。

2.路面面層材料的比選論證

首先必須考慮的本路段是修建在江西西部,是否經濟是這條路考慮的乙個很重要的因素。路面結構的面層材料選擇上主要有瀝青混凝土或水泥混凝土兩種。而決定國民經濟效益評價和行車硬體環境優劣的關鍵也是面層材料的選用。

從運營環境方面:採用水泥混凝土路面接縫多,雜訊大,影響行車的舒適性;而採用瀝青混凝土路面運營質量均比水泥混凝土路面優良。下面針對典型路段的瀝青混凝土和水泥混凝土上再從建設投資,技術運用,維修養護和建設條件四個方面進行分析比較:

1.從建設投資方面來看:採用水泥混凝土路面在建設投資方面要略小於用瀝青混凝土路面。

2.從技術運用方面來看:採用水泥混凝土路面水泥混凝土施工採用滑摸攤鋪機機械施工工藝,可確保施工質量,但在贛西地區尚缺乏大型機械化實踐經驗,如採用小型機械,則工期和質量均無法保證,特別是路面的平整度;而瀝青混凝土同時需工廠化拌和,機械化施工,這已有成功經驗.

3.從維修養護方面來看:採用水泥混凝土路面路面養護次數遠小於瀝青路面,但一旦出現破裂等病害,則修復困難且嚴重影響通車;而採用瀝青混凝土路面維修方便,利於養護。

4.從建設條件方面看:採用水泥混凝土路面本地工程地質條件好,且當地盛產築路材料,因地制宜,建水泥混凝土路面可以保證質量;而採用瀝青混凝土路面瀝青需外購。

以上從路面各層的材料使用情況和各層的相互改善情況分析可以看出:從初始投資考慮,水泥混凝土方案比瀝青混凝土方案略低;但從實際應用上來看,與水泥混凝土路面相比,瀝青路面具有表面平整,無接縫,行車舒適,耐磨等優點,能夠很好的保持路面的質量;從養護條件上來看,瀝青路面維修方便,適於分期修建,且振動小,噪音低,施工期短,能夠減少施工過程以及以後養護過程中對環境的影響。我國的公路和城市道路近20年來使用瀝青材料修築了相當數量的瀝青路面,積累了大量的經驗。

瀝青路面是我國高速公路的主要路面型式。隨著國民經濟和現代化道路交通運輸的發展,瀝青路面必將有更大的發展。經綜合分析本工程初步設計推薦瀝青混凝土路面。

因此本路段就決定採用瀝青混凝土路面的設計方案,其中乾燥狀態選為第二種方案;中濕狀態選為第二種方案;潮濕狀態選定為第三種方案。

以下按路基土的乾濕狀態列出了3組9種方案。

i. 假設路基土為乾燥狀態

一.方案設計

方案(一)

1. 確定累計標準軸次

計算設定: 根據交通量計算

根據《公路瀝青路面設計規範(jtj014-97)》3.0.3條與3.0.4條的規定計算累計標準軸次 ne

1) 交通引數

公路等級: 高速公路

路面等級: 高階路面

設計年限: 15 年

建設期限: 2 年

年平均增長率: 6.00 %

車道特徵: 四車道

車道係數: 0.45

2) 交通量組成

交通量組成、 汽車計算引數及軸載換算計算結果表

3) 累計標準軸次計算結果

以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時: ne = 14878938 軸次

進行半剛性基層層底拉應力驗算時ne = 11917075 軸次

2. 確定路面設計彎沉值與抗拉強度結構係數

根據《公路瀝青路面設計規範(jtj014-97)》7.0.2條與7.0.3條的規定計算設計指標

1) 設計指標各係數

公路等級: 高速公路公路等級係數: 1.0

面層型別: 瀝青混凝土面層面層型別係數: 1.0

基層型別: 半剛性基層、底基層總厚度≥20cm基層型別係數: 1.0

瀝青混凝土級配型別: 中粒式瀝青混凝土級配型別係數: 1.0

2) 設計指標

a. 設計彎沉值: ld = 22.06 (0.01mm)

b. 抗拉強度結構係數

對瀝青混凝土面層ks = 3.4057

對無機結合料穩定集料類: ks = 2.1011

對無機結合料穩定細粒土類: ks = 2.7014

3. 確定土基回彈模量

計算設定: 按規範計算

1) 根據《公路瀝青路面設計規範》中表6.1.2-1「土基乾濕狀態的稠度建議值」

土組型別 : 粘質土

路基乾濕狀態: 乾燥狀態

土基土質稠度: wc = 1.10

2) 根據《公路瀝青路面設計規範》中附表e2「二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值 (mpa)」

公路自然區劃: iv-7 區

土組型別 : 粘質土

土基回彈模量提高係數: 23.0 %

土基回彈模量: e0 = 49.2 mpa

4. 確定結構設計引數

1) 基本引數

路基路面結構總層數: 6

結構設計層位: 5

2) 根據《公路瀝青路面設計規範(jtj014-97)》的建議值確定各結構層設計引數

路面結構層設計參數列

┃層厚度 ┃ 抗壓模量 (mpa) ┃ 劈裂 ┃容許┃

┃ ┃ 材料名稱 ┃ 材料型別強度 ┃拉應力┃

┃位cm) ┃ 20℃ ┃ 15℃ ┃ (mpa) ┃ (mpa)┃

┃ 1┃細粒式瀝青混凝土 ┃瀝青混凝土┃ 4.0 ┃ 1400.0 ┃ 2000.0 ┃ 1.40 ┃ 0.411┃

┃ 2┃中粒式瀝青混凝土 ┃瀝青混凝土┃ 6.0 ┃ 1200.0 ┃ 1800.0 ┃ 1.00 ┃ 0.294┃

┃ 3┃粗粒式瀝青混凝土 ┃瀝青混凝土┃ 8.0 ┃ 1000.0 ┃ 1400.0 ┃ 0.80 ┃ 0.235┃

┃ 4┃水泥穩定砂礫 ┃穩定集料 ┃ 20.0 ┃ 1500.0 ┃非瀝青砼┃ 0.50 ┃ 0.238┃

┃ 5┃水泥穩定土 ┃穩定細粒土┃設計層┃ 1100.0 ┃非瀝青砼┃ 0.35 ┃ 0.130┃

┃ 6┃土基49.2

5. 確定最小防凍厚度

計算設定: 不進行驗算

6. 設計結果

按設計彎沉設計, h5 = 19.8 cm。

已滿足第 1 層容許拉應力驗算指標要求

已滿足第 2 層容許拉應力驗算指標要求

已滿足第 3 層容許拉應力驗算指標要求

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