改建工程路面结构设计毕业设计

改建工程路面结构设计毕业设计内容摘要：

定各补强层的材料参数 查路基路面课本抗压模量取 20 摄氏度的模量，各值均取规定范围的中值，因此得到 20摄氏度的抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土为 1400MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为 1000MPa,水泥稳定碎石为 1500MPa,各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为 ,粗粒式密级配沥青混凝土为 ，水泥稳定碎石为 . 设计资料总结 表 设计资料汇总表 材 料 名 称 h/cm 15℃模量 20℃模量 劈裂强度 容许拉应力 细粒式密级配沥青混凝土 4 1800 1400 粗粒式密级配沥青混凝土 6 1200 1000 水泥稳定碎石 ? 1500 1500 改建前原路面 根据补强的设计方法计算水泥稳定碎石层厚度 通过计算机设计软件计算得到水泥稳定碎石层的厚度 为 33cm，沥青面层均受压应力，水泥稳定碎石层底的最大拉应力为 求。 二 . 材料设计 进行基层、底基层材料的配合比设计，基层采用水泥稳定碎石，底基层采用 水泥 稳定细粒土。 水泥 稳定土底基层材料设计 11 原材料的技术要求 水泥稳定土用做底基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过。 水泥稳定土的颗粒组成应在表 所列 1 号级配范围内，土的均匀系数应大于 5。 细粒土的液限不应超过 40%，塑性指数不应超过 17。 对于中粒土和粗粒 土，如土中小于 的颗粒含量在 30%以下，塑性指数可稍大。 实际工作中，宜选用均匀系数大于 塑性指数小于 12 的土。 塑性指数大于 17 的土，宜采用石灰稳定，或用水泥和石灰综合稳定。 对于中粒土和粗粒土，宜采用表 中 2 号级配，但小于 的颗粒含量和塑性指数可不受限制。 表 水泥稳定土的颗粒组成范围 1 2 3 筛孔 尺寸 (mm) 100 100 90~100 100 90~100 19 67~90 72~89 45~68 47~67 50~100 29~50 29~49 18~38 17~35 17~100 8~22 8~22 0~30 0~7 0~7 液限（ %） ＜ 28 塑性指数 ＜ 9 注：集料中 以下细粒土有塑性指数时，小于 的颗粒含量不应超过 5%；细粒土无塑 性指数时，小于 的颗粒含量不应超过 7%。 土的界限含水量试验 目的：本试验 的目的是联合测定土的液限和塑限，为划分土类、计算天然稠度、塑性指数，供公路工程设计和施工使用。 仪器： LP100 型液限塑限联合测定仪；锥质量为 100g，锥角为 30176。 ，读数显示形式宜采用光电式、游标式、百分表式，盛土杯，天平，筛（孔径 ） ,调土刀，调土皿，称量盒，研钵，干燥器，吸管，凡士林。 步骤： （ 1） 取有代表性的天然含水量或风干土样进行试验 （ 2） 将制备的土样编 号 通 过 质 量 百 分 率 （ % ） 项 目 12 充分搅拌均匀，分层装入盛土杯，用力压密，使空气逸出 （ 3） 当用游标式或百分式液限塑限联合测定仪试验时，调平仪器，提 起锥杆（此时游标或百分表读书为零），锥头上涂少许凡士林 （ 4） 将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，扭动锥下降旋钮，同时开动秒表，经 5s 时，松开旋钮，锥体停止下落，此时游标读书即为锥入深度 h1 （ 5） 改变锥尖与土接触位置重复上两步骤，得锥入深度 h2, h1 h2允许误差为 ，否则，应重做。 取 h1 h2平均值作为该点的锥入深度 h。 （ 6） 去掉锥尖入土处的凡士林，取 10g 以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量，测定其含水量 w1,w2计算含水量的平均值 w0 （ 7） 重复上五步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。 （ 8） 用光电式或数码式液限塑限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，打开开关，提上锥体。 将装好土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，试杯徐徐上升，土样表面和锥尖刚好接触，指示灯亮，停止转动旋钮，锥体立刻自行下沉， 5s时，自动停止下落，读书窗上或数码管上显示锥入深度。 试验完毕，按动复位按钮，锥体复位，读书显示为零。 结果：第一组土运用万龙软件处理结果如下 图 13 图 第二组土运用万龙软件处理结果如下 图 14 图 ○ 5 对以上两组 界限含水量试验进行统计，如下表 界限含水量统计表 类 别 组 别 液限 塑限 塑性指数 第一组 27． 3 21． 1 6． 2 第二组 27． 5 20． 9 6． 6 ○ 6 结论： 第一组土的液限ω L=%，塑限ω P=%，塑性指数 IP=；第二组土的液限ωL=%，塑限ω P=%，塑性指数 IP=。 依据规范 JTJ034— 2020《路基施工技术规范》 水泥 稳定土 宜采用 均匀系数大于 塑性指数小于 12的土。 所以 本 试验 应采用水泥稳定。 混合料 组成 设计 一般规定 （ 1） 各级公路用水泥稳定土的 7d 浸水抗压强度应符合表 的规定。 （ 2） 水泥稳定土的组成设计应根据表 的强度标准，通过试验选取最适宜于稳定的土，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量，在需要改善混合料的物理力学性 15 质时，还应确定掺加料的比例。 水泥稳定土的抗压强度标准 二级和二级以下公路 高速公路和一级公路 基层（ Mpa） ~3 3~5 底 基层（ Mpa） ~ ~ 注 ： ① 设计累计标准轴次小于 12106 的公路可采用低限值；设计累计标准轴次超过 12106 的公路可 用中值；主要行驶重载车辆的公路应用高限值。 某一具体公路应采用一个值，而不是某一范围。 ② 二级以下公路可取低限值；行驶重载车辆的公路，应取较高的值；二级公路可取中值；行驶重载车辆的二级公路应取高限值。 某一具体公路应采用一个值，而不用某一范围。 （ 3） 水泥稳定土的各项试验应按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（ JTJ057）进行。 混合料 的设计步骤 （ 1） 分别按下列五种 水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料； 塑性指数小于 12 的细粒土： 4%， 5%， 6%， 7%， 9% （ 2） 确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少应做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。 其它两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。 （ 3） 按规定压实度分别计算不同 水泥 剂量的试件应有的干密度。 （ 4） 按最佳含水量和计算得的干密度制备试件，进行强度试验最少试件数量应不小于下表的规定。 如试件试验结果的偏差系数大于表中规 定的值，则应重做试验，如不能降低偏差系数，则应增加试件数量。 最少试件数量 ＜ 10％ 10％～ 15％ 15％～ 20％ 细粒土 6 9 中粒土 6 9 13 粗粒土 9 13 公 路 等 级 层 位 偏 差 系 数 数 量 土 类 16 （ 5） 试件在规定温度下保湿养生 6d，浸水 24h 后，按《公路工程无机结合 料 稳定材料试验 规程》 （ JTJ057） 进行无侧限抗压强度试验。 （ 6） 计算试验结果的平均值和偏差系数。 （ 7） 根据上表的强度标准，选定合适的水泥剂量。 在此剂量下试件室内试验结果的平均抗压强度应符合下式要求：  vd CZRR  1/ （ ） 式中： R 平均抗压强度（ Mpa）； 设计抗压强度（ Mpa）； 试验结果的偏差系数（以小数计）； 标准正态分布表中随保证率（或置信度 a）而变的系数，高速公路和一级公路应取保证率 K=95%，即 Za 水泥改善土的塑性指数应不大于 6，承载比应不小于 240。 （ 8）工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的 剂量多 %～ %。 采用集中厂 拌法施工时，可只增 加 %，采用路拌法施工时，宜增加 1%。 （ 9） 水泥的最小剂量应符合表 的规定。 水泥的最小剂量 路拌法 集中厂拌法 中粒土和粗粒土 4% 3% 细粒土 5% 4% 击实实验 不同 水泥 剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度。 路基土为细粒土，选择 水泥 剂量分别为： 4%、 6%、 9%。 a) 采用三组不同 水泥 剂量的细粒土进行击实试验，备料数据结果如下 ： 水泥 剂量 4%时各料 的质量 水泥 剂量 4% 水泥 质量（ g） 88 含水量 % % % % % 水质量（ g） 干土质量（ g） 2200 水泥 剂量 6%时各料的质量 拌 合 方 法 土 类 17 水泥 剂量 6% 水泥 质量（ g） 132 含水量 % % % % % 水质量（ g） 干土质量（ g） 2200 水泥 剂量 9%时各料的质量 水泥 剂量 9% 水泥 质量（ g） 198 含水量 % % % % % 水质量（ g） 干土质量（ g） 2200 试验过程：首先取一些土样筛分在烘箱内烘干，按上述几种不同水泥剂量的试样加水搅拌后闷料一夜，采用重型击实方法，放在击实仪上进行击实试验。 将制备好的试样分 5 次倒入小筒内每次约为 400~500g（其量应使击实后的土样等于或略高于筒高的1/5），整平表面，并稍加压紧，然后按规定的次数 （ 27 次） 进行第一层土的击实，击实时击锤应自由的垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，进行 “ 拉毛 ” ，然后按上述方法进行其余各层土的击实。 小试筒击实后，试样不应高出筒顶 5mm。 然后用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，精确至 1g。 再用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水量，计算至 % 按下式计算击实后的干密度：   wd （ ） 式中 : d —— 试样的干密度（ g／ cm3）； w — 试样的湿密度  —— 试样的含水量（ %）。 用万龙软件计算出最佳含水量和对应的最大干密度，试验结果如下图 （ 1） 水泥 剂量为 4%时的结果： 18 图 图 （ 2）水泥 剂量为 6%时的结果： 19 图 图 （ 3）水泥剂量为 9%时的结果： 20 图 图 21 （ 4）通过对水泥稳定土的击实试验的数据分析，得最佳含水量和最大干密度如下表 不同灰剂量时最大干密度和最佳含水量 水泥剂量（ %） 最佳含水量（ %） 最大干密度（ g/c m3） 4 12 6 12 9 13 （ 5）其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定，数据汇总如下表 不同灰剂量时最大干密度和最佳含水量 水泥剂量（ %） 最佳含水量（ %） 最大干密度（ g/c m3） 4 12 5 12 6 12 7 9 13 无侧限抗压强度实验 按最佳含水量和计算得的干密度制备试件，进行强度试验。 ○ 1 每个试件质量 按公式计算 : M=ρ dmax V （ 1+ω op） K () 式中： M —— 每个试件质量 ρ dmax—— 最大干密度 ω op —— 最佳含水量 K —— 压实度， 95% V —— 筒体积， V=π 5 ○ 2 通过计算得到数据； 第一组： 水泥 剂量。