2019高速公路路面组合设计.doc
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4、ay pavement structure combination design2014届 交通工程 系专 业 交通工程 学 号 20105786 学生姓名 朱 岭 指导教师 张 聚 昆 完成日期 2014年5月 日毕业设计成绩单学生姓名张立伟学号20105781班级方1004-3专业交通工程毕业设计题目高速公路路面结构设计与计算指导教师姓名张聚昆指导教师职称工程师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩:系主任 签字:年 月 日 题目高速公路路面结构组合设计适用专业交通工程班 级方1004-3学生姓名朱岭承担指导任务单位交通工程系导师姓名张聚昆导师职称工程师一、论文内容 结合
5、实际交通量情况,以弯沉为设计指标,进行新建沥青路面设计。设计内容包括:工程概况、标准荷载、轴载换算与累计轴载、修建类型与设计指标、拟定的结构参数、路面设计厚度、路面结构设计。二、基本要求 1.熟悉设计资料,和新建沥青路面设计软件等;2.提交主要的设计成果,包括计算书、设计结果验算、路面结构图;3.对路面设计结果进行说明与对比分析。三、主要成果 沥青路面设计原始资料、设计资料、结构图断面图A3若干,设计说明。四、应收集的资料及参考文献1 黄仰贤,余定选,齐诚译.路面分析与设计.北京:人民交通出版社,1998,32 邓学均、张登良.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2004,13 中华人民共和国
6、行业标准.公路沥青路面设计规范(JTG D502006). 北京:人民交通出版社,20064 沈金安.国外沥青路面设计方法总汇.北京:人民交通出版社,2004.45 沙庆林.高等级道路半刚性路面.北京:中国建筑工业出版社,1993.6 邓学钧.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2000五、进度计划12周:搜集相关的参考资料和外文翻译资料;3周:完成1篇相关外文翻译,熟悉路面设计软件;410周:运用实际设计原始数据,进行新建沥青路面设计。并做好设计说明。1112周:论文格式修改,内容修改,总修改,提交论文,答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目高速公路路面结构组合设计学生姓名
7、朱岭 学号20105786班级方1004-3专业交通工程一、研究背景随着我国高速公路里程数的不断增长,政府及相关部门在高速公路养护上投入的资金也越来越多,而这其中由于沥青路面使用寿命过短而造成的大修大补更是占用了大部分的养护资金。国外研究认为,只要路面不发生结构性破坏,就可以长久的使用下去。也就是说,只要维修养护及时,沥青路面可以长期使用。永久性沥青路面就是在这样的背景下应运而生。因此,如何能够将永久性沥青路面与我国高速公路有机结合就是本文的研究目的。二、国内外研究概况国外的沥青路面可分为经验法和力学经验法两大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料
8、性质)、荷载(轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)法。力学经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学反应量(应力、应变、位移),利用在力学反应量与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始,各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学经验设计法,著名的有美国沥青协会(AI)法和壳牌(Shell)法。2003年至2005年,山东省在G25长深高速滨州段建设了5公里的永久性沥青路面试验路。试验路设计最大轴重18吨(我国标准轴载10吨,美国8
9、.26吨),最大测试荷载3轴60吨。试验路铺筑了5种结构的沥青路面,结构1为美国的典型永久路面结构;结构2、结构3为优化机构;结构4为以半刚性基层为基础,适用于重载交通的永久路面结构;结构5为我国传统采用的高速公路结构。三、设计进行的主要工作和采用的方法、手段查阅大量文献和到现场进行调研,参考关于公路路面结构施工研究期刊、学报,并通过网络搜索所需资料,借阅大量有关书籍,对当前高速公路路面结构施工的一些问题进行调查。在此调查的基础之上对永久性沥青路面进行研究。四、预期达到的结果1.通过实践研究对所学知识加深认识理解。2.通过调查研究当前高速公路路面结构与施工存在的问题,提高自身翻阅资料,现场观察
10、的能力。3.通过分析路面结构病害产生的原因及应对措施,归纳经验原因,提高自身分析问题及归纳的能力。4.在外文翻译的过程中,对交通工程的一些专用词汇进行记忆,提高翻译能力。指导教师签字时 间 年 月 日摘 要 以沥青混凝土为代表的柔性路面,具有施工方便、无施工养护期、后期维护方便简捷、行车平整舒适噪声低等优点,在国内外的高等级公路,特别是高速公路中被广泛使用。我国对沥青路面的深层次研究、开发,及大规模使用,还是近十多年来伴随着高速公路建设而发展起来的,设计中还存在不少问题有待研究,如结构设计中基层厚度不够,面层分层及材料配合比设计不当,面层厚度不合理等。即使是交通部制订的公路沥青路面设计规范也有
11、待于结合工程实践不断完善;由于设计、施工等时间周期紧迫,设计中调查、研究深度不够,导致部分沥青路面在投入使用初期便产生严重破坏。关键词:沥青混凝土 柔性路面 设计 施工 高速公路AbstractFlexible pavement with asphalt concrete as the representative, has the advantages of easy construction, no construction maintenance period,convenient maintenance, simple operation, smooth and comfortable
12、 noise is low, in the domestic and foreign highway, especially as it is widely used in highway. Deep research and development, our country on the asphalt pavement, and large-scale use, or nearly ten years with the highway construction and development, many problems to be studied also exist in the de
13、sign, such as the structural design and insufficient thickness, surface layer and material ratio design properly, the thickness of the surface layer is not reasonable. Even the Ministry of communications of the specifications for design of highway asphalt pavement needs to be continuously improved i
14、n engineering practice;due to the design, construction time, design investigation, research is not enough depth, led to the early part of the asphalt pavement is put into use will cause serious damage.Keywords: asphalt concrete flexible pavement design construction freeway目录第1章 绪论81.1公路发展概况81.2国内外研究
15、现状91.2.1国外研究现状91.2.2国内研究现状9第 2 章 沥青路面结构组合设计102.1 我省沥青路面设计中存在的一些问题102.1.1 结构组合型式单一102.1.2 路面设计未能引起足够的重视102.2 路面结构组合设计的原则与方法102.2.1 科学、合理的路基设计是路面设计的基础102.2.2 根据项目的不同特点进行路面设计112.2.3 细化路面结构设计112.2.4沥青砼路面112.3路面结构组合分析122.3.2基层122.3.3垫层132.4 几点建议13第3章 高速公路路面结构设计143.1 高速公路路面结构设计原则143.1.1 具备足够的承载能力143.1.2 路
16、面稳定性,耐久性,环境适应性143.1.2 设计方案经济合理性143.2 我国高速公路结构设计143.2.1 高速公路结构层组合设计143.2.2高速公路各结构层材料设计15第4章 路面设计164.1路面设计的原则164.1.1 路面类型与结构方案设计164.1.2 设计软件介绍164. 2 路面设计步骤174.3 路面设计174.3.1 沥青路面结构设计标准174.3.2各层材料计算参数的确定184.4 路面结构具体设计194.4.1近期交通组成与交通量194.4.2柔性路面设计过程说明194.4.3沥青路面设计弯沉值和容许应力计算程序19第5章 排水设计295.1排水设计的原则295.2
17、排水设计的具体步骤305.3 路面排水设计305.4 排水系统分析31第6章 景观设计326.1景观设计的原则326.2景观设计具体内容336.3 结语34主要参考文献 :34 第1章 绪论 1.1公路发展概况 纵观当今世界,经济发达的强国,无一不是公路发达的国家。公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志,也是一个国家实力的重要组成部分。近十年来,伴随着国家综合国力的全面提升,我国陆路、航空、水路交通建设经历了历史性的跨越式发展。在我国高速公路建设取得历史性跨越,迈上新的台阶的关键时候,需要我们研究的一个重大课题是,在审视国内外高速公路发展历程和实践经验的基础上,深入分析我国高速公路对经济和
18、社会发展以及交通运输远景需求的适应性,全面认识我国高速公路的功能和价值,从而更准确地把握我国高速公路未来发展的方向。从1988年我国大陆第一条高速公路正式通车到现在,我国的高速公路建设取得了举世瞩目的成就,全国高速公路通车里程超过25万公里,位居世界第二位。除西藏外,各省、自治区和直辖市都已拥有高速公路,有10个省份的高速公路里程超过1000公里。辽宁省和山东省已实现了省会到地市全部由高速公路连接,长江三角洲、珠江三角洲、环渤海等经济发达地区的高速公路网络也正在形成。随着高速公路里程的不断延伸,规模效益逐步发挥,人们切身感受到高速公路带来的时间、空间观念的变化。在山东、辽宁、广东、江苏等地,省
19、会到地市当天可以往返,这在过去难以想象。北京提出“迎奥运1小时交通”的构想,重庆提出建设“8小时重庆”,浙江的“4小时公路交通圈”,都正在逐步变成现实。 随着市场经济体制的建立和完善,特别是加入世贸组织以后,在经济全球化的大潮中,我国面临着更加激烈的国际竞争,整个竞争格局也逐步呈现出由单一竞争走向综合竞争的趋势。近几年,国际上许多权威机构对各国的发展水平、经济竞争力进行了系统的分析和评估,我国的综合竞争力排名基本上处于30位?40位之间,基础设施发展水平的差距是一个重要的影响因素。发达国家的经验告诉我们,在目前乃至今后相当长的一段时间内,发展高速公路,增强交通基础设施服务能力,是提高国家综合竞
20、争力的一个重要手段。 1.2国内外研究现状 1.2.1国外研究现状 目前国外干线道路上用的基层结构有以下特点: 1 主要采用结合料稳定的粒料(包括各种粗粒土和中粒土),稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只用作底基层,有的国家只用作路基改善层。通常不采用未用结合料稳定的粒料,即使是优质级配碎石也很少用。但在澳大利亚维多利亚州的郊外高速公路是个例外。该州利用它有利的自然条件和交通条件(载重汽车仅占5%或略多一些),在高速公路上采用级配碎石基层和沥青表面处治面层。法国和西班牙在重交通的高速公路上,要求路面底基层也用结合料处治材料。2 使用最广泛的结合料是水泥和沥青,石灰使用得较少。此外,还使用当地的低
21、活性慢凝材料和工业废渣,如粉煤灰、矿渣粉等。例如,法国采用矿渣稳定砂砾,石灰粉煤灰稳定砂砾和火山灰稳定砂砾。3不采用强度大于巧MPa有横向温度缝的水泥混凝土基层,而采用强度小于15MPa直到6MPa(28d龄期)的贫混凝土,包括碾压混凝土,或用4%一6%水泥稳定的粒料。4有的国家用针入度低的沥青稳定碎石做基础的上层,而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。 1.2.2国内研究现状我国从80年代开始建设以高速公路为代表的高等级公路。1984年开始设计京津塘高速公路,这是第一条国家批准建设的高速公路。在此之前,我国一级公路也寥寥无几,仅有少数几个大城市的出口路属较高等
22、级。当时,我国缺少设计和施工高等级公路路面的经验,更没有高等级公路半刚性沥青路面的使用经验。因此,设计京津塘高速公路的半刚性沥青路面结构时,在选用沥青面层厚度方面主要受国外厚面层可减少半刚性基层反射裂缝论点的影响,而且采用了较保守的数值,面层厚15cm一20cm。京津塘高速公路的路面结构对随后其他高速公路的半刚性沥青路面设计产生了较大影响。(1)传统的半刚性基层+沥青路面结构形式。这是我国高速公路路面设计中应用最广泛的形式,以半刚性基层作为路面荷载的主要承重层,这种结构组合形式造价相对较低,但是路面整体性能及使用寿命对半刚性基层依赖加大。 (2)全厚式沥青路面。这种形式依靠沥青稳定材料作为基层
23、以及面层,由于沥青材料是一种粘弹性材料,因此容易产生塑性变形,沥青层厚度相对较大,引入建设初期的投入较高,但是解决了半刚性基层容易损坏的问题,使用寿命较长,养护维修简单方面,一般只需处理表面层。(3)刚性基层+沥青路面结构形式。这种形式的特点在于以混凝土或者贫混凝土替代传统的半刚性基层,因而承载能力得到较大程度的提高。其缺点在于混凝土的刚度较高,容易发生断板开裂的现象,而且养护及病害处治工序较为繁琐,成本较高。(4)混合式沥青路面。混合式沥青路面结构的特点在于在半刚性基层与沥青面层之间增加了沥青材料作为联接层,常见的有大粒径碎石排水层以及应力吸收层,因而分别可以起到阻止水分渗入路基,减缓半刚性
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