路面施工技术设计案例.ppt
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1、路面施工技术设计案例目录1案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例篇2案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算3案例3热拌沥青混合料路面施工机械配置计算4案例4水泥稳定碎石组成设计5案例5AC13目标配合比设计目录6案例6冷料仓的标定案例篇7案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算8案例8压实度评定9案例9路面结构层厚度评定10案例10半刚性基层和底基层强度评定目录11案例11水泥稳定碎石基层施工方案案例篇12案例12贝克曼梁法测弯沉计算13案例13沥青路面渗水系数试验计算14案例14摆式仪测摩擦系数计算15案例15钻芯法测沥青面层压实度成果计算目录16案例16弯沉评定案例篇17案例17沥青混凝土下面
2、层(AC-25C)试验段施工总结18案例18手工铺砂法测构造深度计算19案例19数值修约规则20案例20直方图的绘制与应用目录21案例篇22案例22分项工程的质量评定23案例23分部工程的质量评定案例1新建沥青路面结构层厚度计算1.1.设计资料设计资料湖北省某新建高速公路,双向四车道,拟采用沥青路面结构。沿线土质为黏性土,地下水位距路床顶面1.4m,沿线有水泥及碎石供应。根据计划安排,该项目于2010年建成通车。经交通调查预测,2010年平均日交通量见案例表1;交通量年增长率:20102014年为8%,20152019年为7%,20202024年为5%。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新
3、建沥青路面结构层厚度计算2.2.设计步骤设计步骤1)交通量计算及交通等级的确定(1)车辆参数及交通量计算,见案例表2。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(2)计算累计当量轴次Ne。当量轴次N1。a.当以设计弯沉值和沥青层的层底拉应力为指标时,通车第一年(2010年)双向日平均当量轴次N1的计算,按式(1-8)进行前轴、后轴当量轴次的换算,计算过程见案例表3。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新建沥青路面结构层厚度计算b.当以半刚性材料层层底拉应力为设计指标时,通车第一年(2010年)双向日平均当量轴次N1的计算,按式(1-10)进行前轴、后轴当量轴次的换算,计算过程见案例表4。要注意式(1-
4、10)与式(1-8)中指数的区别,并注意案例表3与案例表4中C1、C2取值的区别。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新建沥青路面结构层厚度计算累计当量轴次Ne。按式(1-7)计算设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne。该公式为等比数列求和公式,其中,365N1是首项,(1+)是公比。365是指一年的天数,365N1将日作用次数换算为年作用次数;是车道系数,将双向交通换算为设计车道(最不利车道)上的作用次数。设计年限t:查表1-8,高速公路设计年限t=15年。车道系数:查表1-9,取车道系数=0.4。a.当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时,设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne的计算见案例
5、表5。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新建沥青路面结构层厚度计算b.当以半刚性材料层层底拉应力为设计指标时,设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne的计算见案例表6。案例1新建沥青路面结构层厚度计算交通等级。当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时,案例表5中计算得出的累计当量轴次Ne=8627750次/车道,查表1-10,得出交通等级为中等交通。当以半刚性材料层拉应力为设计指标时,案例表6中计算得出的累计当量轴次Ne=9105034次/车道,查表1-10,交通等级为中等交通。通常应取最高的交通等级为设计交通等级,所以本项目的交通等级为中等交通。案例1新建沥青路面结构层厚度计算2)结构组合设
6、计(1)路基与垫层。路基。a.路基干湿类型。本项目自然区划属IV3区(长江中游平原中湿区),沿线土质为黏性土,查公路沥青路面设计规范(JTGD502006)F.0.1,可得出路床面至地下水位临界高度为H1=1.51.7m,H2=1.11.2m,H3=0.80.9m。查案例1的设计资料,可知地下水位距路床顶面H0=1.4m。查公路沥青路面设计规范(JTGD502006)表5.1.4.2,由H2H0H1可知,路基为中湿状态。案例1新建沥青路面结构层厚度计算垫层。因路基处于中湿状态,按公路沥青路面设计规范(JTGD502006)第4.2.5条规定,不需设置垫层。(2)各结构层的材料、厚度、回弹模量。
7、初拟路面结构。根据预测交通量、道路等级对路面结构强度的要求,结合当地气象、水文、地质、筑路材料供应等情况,参考国内外高等级公路设计、使用经验及当地已建和在建的高速公路施工经验,进行路面结构组合设计,见案例表7。按表1-12、表1-13检查各结构层的厚度是否合理。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新建沥青路面结构层厚度计算路面各结构层的回弹模量、劈裂强度。在设计高速公路施工图时,路面各结构层采用实测设计参数,回弹模量、劈裂强度见案例表8。案例1新建沥青路面结构层厚度计算3)沥青路面厚度设计(1)设计弯沉值。设计弯沉值的计算见式(1-2),计算过程见案例表9。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(
8、2)层底容许拉应力。层底容许拉应力的计算见式(1-3),计算过程见案例表10。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(3)沥青路面厚度设计。用HPDS2011软件进行计算,以路表弯沉值作为路面整体强度的控制指标反算设计层厚度,并进行沥青混凝土路面面层和整体性材料基层的弯拉应力验算。当设计层的厚度取36cm时,路表计算弯沉值ls=24.5(0.01mm),设计弯沉值ld=24.6(0.01mm),路表计算弯沉值小于设计弯沉值,满足要求。当设计层的厚度取36cm时,验算各层层底拉应力m,见案例表11,因层底拉应力m小于容许拉应力R,故满足要求。案例1新建沥青路面结构层厚度计算案例1新建沥青路面结构层厚度
9、计算4)HPDS2011程序操作过程演示(1)启动程序HPDS2011的“公路沥青路面设计与验算”。启动程序HPDS2011,然后选择“路面设计与计算”“沥青路面设计与计算”“公路沥青路面设计与验算”命令,如案例图1所示。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(2)交通量计算及交通等级确定。在案例图2所示的对话框中输入设计参数,包括公路等级、车道系数、设计年限、增长率分段数、车辆的类型数。输入交通量年增长率分段数据。单击案例图2中的“各分段时间、增长率输入.”按钮,然后在弹出的对话框中输入如案例图3中所示的数据。案例1新建沥青路面结构层厚度计算输入沥青路面车辆与交通量参数。单击案例图2中的“车辆及交
10、通参数输入.”按钮,在弹出的对话框中输入如案例图4中所示的数据(选择车型名称、输入交通量)。单击“车型名称”栏的相应地方,车型代码、前轴重、后轴重、后轴轮组数、后轴数、后轴距可由程序自动生成,不必填写。注 意案例1新建沥青路面结构层厚度计算累计当量轴次及交通等级的计算。单击案例图2中的“累计当量轴次及交通等级的计算、确定和输出.”按钮,结果如案例图5所示。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(3)选择路面设计类型和路面设计内容,如案例图6所示。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(4)路面设计参数输入。路面设计参数输入如案例图7案例图10所示。案例1新建沥青路面结构层厚度计算(5)计算及存盘。如案例图
11、11所示,单击程序界面最下一行的“计算”按钮,可进行设计成果文本文件的存盘,文件名后缀为.txt。单击程序界面最下一行的“数据存盘”按钮,将进行程序源文件的存盘,文件名后缀为.dat。在设计过程中,为了防止因程序异常退出(如停电)而丢失已输入的数据,应在设计过程中随时存盘,以便在程序异常退出后仍能调用前面已输入并保存的数据,如案例图12所示。案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算1.1.设计资料设计资料湖北咸宁新建一条二级公路,路线总长为10km,设计车速为60km/h,路基填料为低液限黏土,路床顶面距地下水位1.4m。沿线有水泥及碎石供应。拟采用普通水泥混凝土路面,但考虑到排水及施工的方
12、便,将硬路肩铺装成与行车道相同的路面结构层,采用小型机具施工。经交通调查分析得知,设计轴载为100kN,最重轴载为150kN,设计车道使用初期标准轴载日作用次数Ns=1324次,交通量年增长率gr=5%。案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算2.2.设计步骤设计步骤1)水泥混凝土面板平面尺寸的确定2)交通荷载分析3)水泥混凝土路面结构组合设计4)水泥混凝土面层板厚度的计算案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算案例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算案例3热拌沥青混合料路面施工机械配置计算1.1.项目背景项目背景1)工程概况某高速公路合同段全长
13、10km,全线采用四车道高速公路标准建设,单幅路面宽度为11.5m,分两幅施工在满足面层工期要求的前提下进行下面层的施工机械配置计算。2)施工工艺施工方法采用搅拌站集中搅拌、自卸车运输(成品料的运输状况良好,运料速度可达3050km/h)、两台摊铺机联合摊铺、压路机碾压的机械化施工作业方式。3)设备情况沥青搅拌站使用意大利进口MAP320(4000型)拌和设备,额定产量为320t/h,具体设备情况见案例表21。案例3热拌沥青混合料路面施工机械配置计算2.2.路面机械配置计算路面机械配置计算案例3热拌沥青混合料路面施工机械配置计算案例4水泥稳定碎石组成设计1.1.筛分试验结果筛分试验结果案例4水
14、泥稳定碎石组成设计2.2.级配要求级配要求案例4水泥稳定碎石组成设计3.3.级配设计级配设计案例4水泥稳定碎石组成设计4.4.确定最佳含水量和最大干密度确定最佳含水量和最大干密度案例4水泥稳定碎石组成设计5.5.无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验根据确定的最佳含水量和最大干密度拌制水泥稳定碎石混合料,采用静压法按压实度(98%)成型无侧限抗压强度试件,试件的制作方法见公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTGE512009)中“T08432009无机结合料稳定材料试件制作方法(圆柱形)”(见学习资料第二部分标准6)。案例4水泥稳定碎石组成设计6.6.设计结论设计结论案例5AC-13目标配合比
15、设计1.1.矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计案例5AC-13目标配合比设计1.1.矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计案例5AC-13目标配合比设计案例5AC-13目标配合比设计2.2.最佳沥青用量的确定最佳沥青用量的确定1)制作马歇尔试件(击实法)(1)按1号料2号料3号料4号料矿粉=24%23%20%30%3%制作马歇尔试件(击实法),计算配制矿质混合料1250g所需各矿料及沥青的质量,见案例表35。案例5AC-13目标配合比设计(2)若已制作的沥青混合料试件的质量为1260g,但试件的高度为67mm,超出规范要求(标准试件的高度为63.5mm1.3mm),则试件作废。按标准试件的高度
16、(63.5mm)计算,制作一个标准试件所需的沥青混合料质量为12606763.5=1194.2(g)。案例5AC-13目标配合比设计2)马歇尔试验(1)实测的原材料密度数据见案例表36。(2)进行沥青混合料试验。马歇尔试验的试验数据见案例表37。案例5AC-13目标配合比设计3)确定最佳油石比(1)计算合成矿料的有效相对密度se,见案例表38。马歇尔试验指标计算见案例表39,马歇尔试验指标汇总见案例表40。案例5AC-13目标配合比设计案例5AC-13目标配合比设计(2)以油石比为横坐标,马歇尔试验指标为纵坐标画图,结果如案例图14所示。案例5AC-13目标配合比设计(3)按公路沥青路面施工技
17、术规范(JTGF402004)B.6.2确定最佳油石比OAC。OAC1=(a1+a2+a3+a4)4=(5.5+5.0+4.95+5.1)4=5.14(%)按公路沥青路面施工技术规范规定的各指标范围确定最佳油石比OAC2。OAC2=(OACmin+OACmax)2=(4.8+5.4)2=5.1(%)取OAC1与OAC2的中值作为计算的最佳油石比OAC。OAC=(OAC1+OAC2)2=(5.14+5.1)2=5.1(%)案例5AC-13目标配合比设计矿料间隙率检验。a.当OAC=5.1%时,查案例图14(g),可得VMA=15.2%。b.当OAC=5.1%时,查案例图14(c),可得设计空隙率
18、为4.8%。c.查公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004)表5.3.31,当公称最大粒径为13.2mm时,设计空隙率4%对应的VMA最小值为14%;设计空隙率5%对应的VMA最小值为15%。本案例中的设计空隙率为4.8%,用内插法可得VMA的最小值为14.8%。d.结论。VMA=15.2%满足公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004)中VMA最小值的要求,计算最佳油石比OAC为5.1%。案例5AC-13目标配合比设计3.3.配合比设计检验配合比设计检验配合比设计检验的内容参见相关资料,在此不做赘述。案例6冷料仓的标定1.1.确定冷料仓转速与流量的关系确定冷料仓转速与流量的关系案例
19、6冷料仓的标定(2)将3min流量换算为1h的流量,则冷料仓转速与1h流量的关系见案例表42。案例6冷料仓的标定2.2.画出转速与流量的关系曲线图画出转速与流量的关系曲线图案例6冷料仓的标定3.3.计算拌和楼产量为计算拌和楼产量为200 t/h200 t/h时各冷料仓每小时的进料质量时各冷料仓每小时的进料质量(1)测各集料的含水率。1号仓的含水率为2.5%,2号仓的含水率为1%,3号仓的含水率为1%,4号仓的含水率为1%。(2)已知目标配合比为1号仓2号仓3号仓4号仓矿粉=26.5%13.0%31.5%25.5%3.5%,油石比为3.9%,计算各集料占沥青混合料的质量百分率。26.5+13.0
20、+31.5+25.5+3.5+3.9=103.91号仓:26.5103.9=25.5%;2号仓:13.0103.9=12.5%3号仓:31.5103.9=30.3%;4号仓:25.5103.9=24.5%案例6冷料仓的标定(3)拌和楼产量为200t/h时,计算各集料干质量。1号仓:20025.5%=51.00(t/h);2号仓:20012.5%=25.00(t/h)。3号仓:20030.3%=60.60(t/h);4号仓:20024.5%=49.00(t/h)。(4)将各集料干质量按含水率换算为各冷料仓每小时的进料质量。1号仓:51.00(1+2.5%)=52.28(t/h);2号仓:25.0
21、0(1+1%)=25.25(t/h)。3号仓:60.60(1+1%)=61.21(t/h);4号仓:49.00(1+1%)=49.49(t/h)。案例6冷料仓的标定4.4.确定转速(横坐标)确定转速(横坐标)在转速与流量的关系曲线图上(见案例图15),由已知的各冷料仓每小时的产量(纵坐标),确定转速(横坐标)。1号仓:y=0.9004x+0.0895x=(52.28-0.0895)0.9004=58(r/min)2号仓:y=0.3682x-0.1432x=(25.25+0.1432)0.3682=69(r/min)3号仓:y=0.9832x-0.2074x=(61.21+0.2074)0.98
22、32=62(r/min)4号仓:y=0.7117x+0.3789x=(49.49-0.3789)0.7117=69(r/min)用Excel计算,冷料仓的标定结果见案例表43。案例6冷料仓的标定案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算某水泥土底基层施工,按公路路面基层施工技术规范(JTJ0342000)表9.4.3见学习资料第二部分标准3)规定的频率对水泥剂量进行检查,要求水泥剂量不小于设计值-1.0%。(1)某水泥土底基层水泥剂量设计值为4%,最佳含水量为13.5%,实测风干土的含水量为3.2%,试计算配制300g水泥土所需风干土、水、水泥的质量。按公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTGE51
23、2009)中“T08092009水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法(EDTA滴定法)”(见学习资料第二部分标准6)EDTA滴定水泥或石灰剂量实验(点击播放)案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算(2)画标准曲线,见案例表45。以同一水泥剂量EDTA二钠标准溶液消耗量(mL)的平均值为纵坐标,以水泥剂量(%)为横坐标制图。案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算案例7EDTA滴定法测水泥剂量计算(4)结论。经检测,试验样品的水泥剂量满足要求。案例8压实度评定1.1.基层和底基层压实度评定基层和底基层压实度评定某高速公路水泥稳定碎石基层压实度(%)的检测结果(共20
24、个数据)为:95.8,98.8,98.9,98.6,98.7,98.7,98.5,99.1,98.5,98.4,98.9,98.6,99.3,98.2,98.7,98.5,99.3,97.8,99.0,99.3。按公路工程质量检验评定标准(JTGF80/12004)附录B对该段基层压实度进行质量评定(用Excel计算,见案例表47)。灌沙法测压实度实验(点击播放)案例8压实度评定案例8压实度评定2.2.沥青面层压实度评定沥青面层压实度评定某高速公路沥青混凝土上面层压实度检测,用试验室标准密度计算压实度(%),检测结果为(共5个数据):98.6,98.7,98.4,99.4,98.0。按公路工程
25、质量检验评定标准(JTGF80/12004)附录B对该段沥青混凝土上面层的压实度进行质量评定(用Excel计算,见案例表48)。案例8压实度评定案例10半刚性基层和底基层强度评定某高速公路水泥稳定砂砾底基层的设计厚度为18cm,评定路段厚度(cm)检测结果(20个测点)分别为15.2,15.3,18.9,19.8,18.9,17.6,17.5,19.2,18.8,19.3,17.5,18.5,17.1,17.7,18.6,19.7,18.4,19.5,18.2,17.2,按公路工程质量检验评定标准(JTGF80/12004)的附录H对该路段厚度进行评定(用Excel计算,见案例表49)。案例9
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