道路工程课程设计VIP

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页第一章 新建沥青路面设计1.1 路基干湿类型及路基回弹模量的确定资料：路基地属高原西南潮暖区 V4 区，路段地质组为泥质砂岩，上覆盖亚粘土。路床顶面距地下水位 2.0m。（1）通过上述资料可查的：V4 区粘土路基的临界高度H1=1.71.9m，H2=0.91.1m，由于 HH1，可判定路基干燥稳定路面强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响，路基干湿类型为干燥。（2）路床表面下 80cm 深度内平均稠度 Wc 与分界稠度的关系是 Wc=Wc1，因为路基干湿类型为干燥，可查的分界稠度 Wc1=1.1，即 Wc=1.1，估计该段路基上层 80cm 范围内的平均稠度为 1.15 左右。（3）由于路基土的平均稠度为 1.15，所以查设计规范得土基回弹模量E0=47MPa.(4)由于是高等公路，由沥青面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量 E0 提高 15%30%，现取提高 15%，则 E0=47*(1+15%)=54.05MPa。路基干湿类型为干燥。1.2 沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的设计（1）计算累计轴载作用次数，确定路面等级及计算设计弯沉值。路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载。1)以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时。轴载换算：N=kiiPnc1235.4汽车型号 Pi C1 C2 ni kiiPnc1235.4前轴 17 1 6.4 1050 _江淮AL6600 后轴 26.5 1 1 1050 3.3前轴 31.2 1 6.4 180 7.3会客JT6912 后轴 65.6 1 1 180 28.8前轴 20.2 1 6.4 700 _跃进牌NJ131 后轴 38.2 1 1 700 10.6前轴 23.7 1 6.4 500 _东风牌EQ140 后轴 69.2 1 1 500 100.8前轴 49 1 6.4 500 143.7黄河牌JN-150 后轴 101.6 1 1 500 535.7前轴 50.2 1 6.4 120 38.3日野KB222 后轴 104 1 1 120 142.3前轴 51 1 6.4 280 95.8太脱拉138 后轴 80 2.2 1 280 233.4当量轴载累计 1340累计当量轴次计算：西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页已知：此公路设计为高速公路，设计年限为 15 年，四车道的车道系数为0.40.5，在此取 0.45。t=2005-2002+1=4N1= = =1641.6 次120rtN%73340=1365NrTe 45.0611.0655=10897874.1 次2)验算半刚性基层层底拉应力是；1 轴载换算公式： PikiincN812汽车型号 Pi 1c2cni Pnci821前轴 17 1 18.5 1050 _江淮AL6600 后轴 26.5 1 1 1050 _前轴 31.2 1 18.5 180 _会客JT6912 后轴 65.6 1 1 180 6.17前轴 20.2 1 18.5 700 _跃进牌NJ131 后轴 38.2 1 1 700 _前轴 23.7 1 18.5 500 _东风牌EQ140 后轴 69.2 1 1 500 26.29前轴 49 1 18.5 500 _黄河牌JN150 后轴 101.6 1 1 500 567.7前轴 50.2 1 18.5 120 8.95日野KB222 后轴 104 1 1 120 164.23前轴 51 1 18.5 280 23.71太脱拉138 后轴 80 3 1 280 140.93当量轴载累计 937.982 累计当量轴次计算：N1= = =1149.1 次120rtN7.0398.37=1365NrTe 45.0191.655=7628379.1 次3)已知此公路等级为 I 级，设计年限为 15 年，设计年内累计标准轴400 万次/车道，面层为沥青混凝土，查规范可得：此路面等级为高级路面。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页4)计算设计弯沉值：通过上述已知条件从而得到 Ac=1.0,As=1.0,Ab=1.0; mNbsced Al 01.423.10.6060189742.02. (2)拟定路面结构方案，确定路面材料参数方案一：初步拟定路面结构有 5 层，具体如下：抗压模量 E（MPa)材料名称 厚度（cm）20 15劈裂强度（MPa）细粒式沥青混凝土4 1400 2000 1.4中粒式沥青混凝土5 1200 1600 1.0粗粒式沥青混凝土7 900 1200 0.8石灰粉煤灰碎石22 1500 1500 0.6石灰土 23 550 550 0.25（3）根据设计弯沉值计算路面厚度：路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界状态容许的最大拉应力。SPRKa. 对于沥青混凝土面层 = /SKeaNA2.09.cb. 对于无机结合料稳定集料类 ces1.35.c. 对于无机结合料稳定细粒土类 sA.04已知： ;0.1cA1.8974eN830/9. 2sK细粒式沥青混凝土层底拉应力计算：=SPRMPa4.18.3中粒式沥青混凝土层底拉应力计算=SPRK.0.粗粒式沥青混凝土层底拉应力计算=SPRMPa25.18.3已知： ；0cA1.974eN/es1.35. 08.2./.0西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页=SPRKMPa28.0.6石灰土层容许拉应力计算：=cesAN1.045. 67.201/.9745. =SPRa67.21.3 新建沥青路面方案的电算过程附图1.3.1 交通量年增长率分段数据 1.3.2 沥青路面车辆与交通量参数1.3.3 沥青路面材料参数轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重 (kN) 后轴重 (kN) 后轴数 后轴轮 组数 后轴距 (m) 交通量1 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 1286.32 会客JT6912 31.2 65.6 1 双轮组 220.5西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页3 跃进NJ131 20.2 38.2 1 双轮组 857.74 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 612.55 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 612.56 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 1477 太脱拉 138 51.4 80 2 双轮组 3 343设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率 13 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1664 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1.104658E+07 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1194 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7926451 公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 23.4 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度 (MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.442 中粒式沥青混凝土 1 0.313 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.234 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.35 石灰土 0.25 0.11.3.4 沥青路面设计程序 1.3.5 沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页新建路面结构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 23.4 (0.01mm)路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 16 (cm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm)抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.442 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 0.313 粗粒式沥青混凝土 7 900 1200 0.234 石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500 0.35 石灰土 22.1 550 550 0.16 土基 54.05西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 23.4 (0.01mm)H( 5 )= 21 cm LS= 23.8 (0.01mm)H( 5 )= 26 cm LS= 22 (0.01mm)H( 5 )= 22.1 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 5 )= 22.1 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.1 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.1 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.1 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.1 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 5 )= 22.1 cm(仅考虑弯沉)H( 5 )= 22.1 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 40 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 1.3.6 沥青路面结构参数调整1.3.7 竣工验算设计程序西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa) (20) 抗压模量(MPa) (15)计算信息1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 计算应3 粗粒式沥青混凝土 7 900 1200 计算应4 石灰粉煤灰碎石 22 1500 1500 计算应5 石灰土 22.1 550 550 计算应6 土基 54.05 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.4 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.9 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.5 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 34.9 (0.01mm)第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 100.3 (0.01mm)西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 220.5 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS= 172.3 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.214 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.062 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.035 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .126 (MPa)第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .072 (MPa)1.4 路面结构附 1.5 路面结构的组合与厚度方案（方案二）路面结构见下表路面结构 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青 混凝土 粗粒式沥青 混凝土 石灰粉煤灰 砂砾 碎石灰土劈裂强度(MPa) 1.4 1.0 0.8 0.7 0.3路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页破坏状态时容许的最大拉应力。 SPRKd. 对于沥青混凝土面层 = /SKeaNA2.09.ce. 对于无机结合料稳定集料类 ces1.35.f. 对于无