课程设计-路面工程设计

目录第1章任务书和指导书111设计任务书1121沥青路面设计的步骤2122普通混凝土路面设计的步骤4第2章沥青路面设计5第3章普通水泥混凝土路面设计10参考文献15第1章任务书和指导书11设计任务书拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝土路面。已知资料如下预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查，预期交通量平均年增长率为R（见表1和表2）。沥青路面设计中，车道系数选用045。路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面10M，路基填土高度15M。任务可行性研究阶段，设计沥青路面和水泥混凝土路面各2种方案。表1第一年双向平均日交通量车型前轴重（KN）前轴数前轴轮组数后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河QD3524981单9581双1交通SH1412301单28252双26MQ2东风EQ14425701单29012双31MQ3罗曼SQ92515001单311133双24MQ4表2交通量以及年平均增长率学号末尾2位数KQ1Q2Q3Q4R0033450K440K380K80K52001K3466400K380K400K10K59001K6799300K320K350KK6001K12设计指导书设计按照我国现行的公路沥青路面设计规范JTGD502006和公路水泥混凝土路面设计规范JTGD402002进行。121沥青路面设计的步骤根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。（采用临界高度法）参考本地区的经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的材料设计参数。根据拉应力设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。高速公路、一级公路、二级公路路面结构，以弯沉和沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层的拉应力为设计指标。三级公路和四级公路路面结构，以弯沉为设计指标。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，选用极限抗拉强度高的材料，再重新计算，直到满足要求为止。对于季节性冰冻地区冰冻区各级公路的中湿、潮湿路段，应迸行防冻厚度验算是否符合要求。进行技术经济比较，确定路面结构方案。122普通混凝土路面设计的步骤1收集并分析交通参数收集日交通量和轴载组成数据，确定方向系数和车道系数，进行标准轴载换算，计算设计车道标准轴载日作用次数；由此确定道路的交通分级，选定设计年限、交通量年平均增长率和轮迹横向分布系数，计算使用年限内标准轴载的累计作用次数。2初拟路面结构初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。3确定材料参数进行材料试验或查表确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，从而确定基层顶面的当量回弹模量。4计算荷载疲劳应力由应力计算图或公式得到标准轴载作用下板边缘中部的最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数，按标准轴载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；按公路等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力。5计算温度疲劳应力由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的温度翘曲应力；按自然区划和TM/FR确定温度应力累计疲劳作用系数；由此计算确定温度疲劳应力。6检验初拟路面结构当荷载疲劳应力同温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积小于且接近于混凝土弯拉强度标准值时，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。否则，应改选混凝土板厚度，拟定新的结构，重新计算，直到满足要求为止。第二章沥青路面设计1、轴载分析路面设计以双轮组单轴载为标准轴载KN101）、以弯沉为标准时轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）车型KNPI/C12/次日NI1PCI3542前轴4981643471070黄河Q352后轴958113472879前轴23016432735交通SH141后轴8252213273116前轴25716434760东风EQ144后轴901213474410前轴50016463198罗曼SQ9251后轴1113341633413合计KIIPNCNI1354215181二级公路沥青路面的设计年限为12年，车道系数取045,则累计当量轴次为NNTE13651405964500537822）、当验算半刚性基层层低拉应力时NNTE13651车型KNPI/C12/次日NI1PNCI821前轴4981185347243黄河Q352后轴9581103472462前轴2301185327005交通SH141后轴8253103272105前轴2571185347012东风EQ144后轴9012103473014前轴5011856346罗曼SQ9251后轴1113510637418合计KIIPNCNI1821529408145005371296122、面结构组合设计面层选用沥青混凝土，所承受的交通量较重，采用三层式结构，即表面层选用中粒式密集配沥青混凝土，中CM6面层采用中粒式开集配沥青混凝土，下层采用粗粒CM8CM10式密集配沥青混凝土，基层采用水泥碎石（），底基层9采用碎石灰土（厚度待计算确定）3、定土基的回弹模量该路段位于区，路槽底距地下水高度为，4M521由公路沥青路面设计规范（JTGD502006）可知此区的的地下水位为H（2225）为中湿路基。稠度取，故10由规范查表得土基回弹模量。MP534、确定各层材料的抗压模量与劈裂强度当按设计弯沉计算厚度时20抗压模量，中粒式密集配沥青混凝土，中粒式开级配沥青混凝土，PA120MPA10粗粒式级配沥青混凝土,水泥碎石抗压模量，M5碎石灰土,当验算面层底弯拉应力事15抗压模量，75中粒式密集配沥青混凝土，中粒式开级配沥青混凝PA180土，粗粒式密集配沥青混凝土。各层材料MPA140MPA140劈裂强度中粒式密集配沥青混凝土，中粒式开级配沥青混凝土，粗粒式密集配沥青混凝土，88水泥碎石，碎石灰土。PA50PA305、设计指标的确定设计弯沉，二级公路，取，面层为沥青混凝土，1AC取，半刚性基层底基层厚度为19，01AS051B设计弯沉3602MNLBSCED各验算层材料允许拉应力KSPR中粒式密集配沥青混凝土3210909456202AKCESMPASPR31中粒式开级配沥青混凝土3210909202NCESPASPR348粗粒式密集配沥青混凝土562020AKCESMSPR水泥碎石697135035048010ANKCESMPASPR2967碎石灰土18324504501010CESPASPR378236、设计参数汇总经计算路面设计弯沉值为3305（001MM）,路面各设计计算参数如下设计参数汇总表7、验算碎石灰土层厚度55计算结果56面设计弯沉值001MM330557面结构的实测弯沉值001MM286026658面第1层厚度CM6材料名称厚度/CM20抗压模量/MPA15抗压模量/MPA容许拉应力/MPA中粒式密集配沥青混凝土6120018000429中粒式开级配沥青混凝土8100014000343粗粒式密集配沥青混凝土10100014000343水泥碎石19150036000295碎石灰土7501500013759面第2层厚度CM860面第3层厚度CM1061面第4层厚度CM1962面第5层厚度CM19863计控制层厚度CM19864第1结构层顶面施工控制弯沉001MM286026665实际路面结构第1层底最大拉应力MPA066第2结构层顶面施工控制弯沉001MM285063867实际路面结构第2层底最大拉应力MPA068第3结构层顶面施工控制弯沉001MM285722669实际路面结构第3层底最大拉应力MPA070第4结构层顶面施工控制弯沉001MM297908771实际路面结构第4层底最大拉应力MPA151390372第5结构层顶面施工控制弯沉001MM319838973实际路面结构第5层底最大拉应力MPA136943974土基层顶面施工控制弯沉001MM3450174第3章普通水泥混凝土路面设计1、交通分析标准轴载的作用60511NIISPN设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数取3903651TSEN390053762次4562、初拟路面结构混凝土路面结构设计规范2011可初步估混凝土板厚，CM26车型KNI/次日NI1160PII前轴49834735黄河Q352后轴958347175前轴230327182交通SH141后轴82532715前轴257347073东风EQ144后轴901347655前轴50631469罗曼SQ9251后轴111363349460511NIISP基层选用水泥稳定碎石，厚，垫层为天然CM2MPAE402砂砾，厚，面板尺寸长选，宽，纵CM2MPA15035M83缝为设拉杆的平缝，横缝为假缝。3、面板和地基模量值得确定按混凝土路面结构设计规范2011E031，取混凝土的设计弯拉强度为，弯拉弹性模量。路MPA05MPAEC310基的回弹模量为，垫层和路基的模量比E31,垫层厚为，可得垫层顶面的当量模量03CM2基层和的模量比470842PATTT，基层厚2CM，查图得，可得基层的52T512ETT当量模量为，满足规范中对MET016基层顶面当量回弹模量的要求计算载应力时的模量修正系数N351748602107510753803ETHNC基层顶面的计算回弹模量MPATC9计算温度应力是的修正系数，基层顶面的计算回弹模量350NMPAETC36574183504、疲劳应力的计算混凝土的面板弯曲刚度，路面结构总相对半径为ECRMMNCCHD9541026312234T607483131标准轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力940270314PHSCPS94016MPA1894027034MCPM3167PA31，为二级公路4024569057NKEF05取KC面层疲劳荷载应力MPAPSCFRPK92184287MRM030515、温度应力因为此地区为，最大温度梯度取88区V4综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL692035RLT859014COSHSIN692SICOIINH1CL37113072604848ECEBLLC60最大温度应力计算MPAHBTELGCTM5416028103245温度疲劳应力系数计算；公路自然区为4区，查规范可得回归系数，8710AT,87BT0