杨鉴波1028003554路基路面工程课程设计.doc

29路基路面工程课程设计 路基路面工程课程设计 专业：土木工程（道路与桥梁）姓名： 杨 鉴 波 学号： 1028003554 指导教师：袁 玉 卿目 录 一、设计原始资料 2 二、水泥路面设计 3 1、交通分析 3 2、初拟路面结构 5 3、路面材料参数确定 7 4、荷载疲劳应力 10 5、温度疲劳应力计算 11 6、电算水泥混凝土路面设计 1 三、沥青路面设计 16 1、初拟路面结构组合 16 2、交通分析 1 3、路面设计弯沉值 4、各层材料的容许层底拉应力 22 5、电算沥青路面设计 23主要参考文献 0一.设计资料公路自然区划II1拟建一双车道二级公路,该地区为粘性土,稠度为1.0,山岭重丘区.沿线的工程地质及水文地质良好。山体附近有多处采石厂，砂石材料丰富,其他材料均需外购。拟设计道路路基宽度10m，路面宽度7.5m，路肩宽度1.25m，其中硬路肩宽度0.75m，土路肩宽度0.5m。所经地区多处为粘性土。根据最新路网规划,预测使用初期年平均日交通量见下表,年均增长为5%。表一 预测竣工后第一年的交通组成 车型 双向交通量解放CA10B东风EQ-140日野KB222黄河JN-150小汽车辆/d1620142070801450二、水泥路面设计1、交通分析查规范，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴-轮型和轴载的作用次数，按式（3 .0 4-1）换算为标准轴载的作用次数。 式中：Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（KN）；轴型和轴载级位数；各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数 由已知资料计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数见下表：车型轴重 i交通组成当量轴次解放CA-10B前轴19.40620.294916200.5724后轴60.851东风EQ-140前轴23.70569.129614203.9264后轴69.201日野KB222前轴50.20412.145370137.7618后轴104.301黄河JN-150前轴49.00416.455680103.4990后轴101.601小汽车前轴-556.2114500.0000后轴-1合计245.7596 Ns（解放）=620.2949*1620*0.19416+1*1620*0.608516=0.5724Ns（东风）=569.1296*1420*0.23716+1*1420*=3.9264Ns（日野）=412.1453*70*0.50216+1*70*1.043016=137.7618Ns（黄河）=416.4556*80*0.4916+1*80*1.01616=103.4990Ns（小汽车）=0Ns= Ns（解放）+Ns（东风）+Ns（日野）+Ns（黄河）+ Ns（小汽车）=0.5724+3.9264+137.7618+103.4990+0=245.7596表二 可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低中中中高表三 车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34O39行车道宽7mO540.62注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。由表二可知，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。由表三可知,临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长率为5。按下式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：式中： Ne标准轴载累计作用次数； T 设计基准期；gr 交通量年平均增长率； 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按表三选用由于标准荷载累计作用次数：100 Ne=115.6607001100160024000.30.4碎石灰土粒料4050600900120018000.250.35水泥石灰砂粒土4:3:25:688001200150022000.30.4二灰土10:30:60600900200028000.20.3石灰土812400700120018000.20.25石灰土处理路基47200350级配碎石基层连续级配型300350基层骨架密实型300500底基层、垫层200250表十六 沥青混合材料设计参数材料名称抗压模量E（MPa）劈裂强度15（MPa）备注2015细粒式沥青混凝土密集配12001600180022001.21.6AC-10,AC-13开级配7001000100014000.61.0OGFC沥青马蹄脂碎石12001600160020001.41.9SMA中粒式沥青混凝土10001400160020000.81.2AC-16,AC-20密集配粗粒式沥青混凝土8001200100014000.60.8AC-25沥青碎石基层密集配10001400120016000.61.0ATB-25,ATB-35半开级配600800AM-25,AM-40沥青贯入式400600查表十五，表十六，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20的模量，各值均取规范给定的中值如下表：材料名称抗压模量E（MPa）劈裂强度15（MPa）备注20 15 中粒式沥青混凝土130019001.1AC-16,AC-20密集配粗粒式沥青混凝土110013000.8AC-25材料名称配合比或规格要求抗压模量E（MPa）劈裂强度15（MPa）弯沉计算用拉应力计算用二灰稳定砂砾8:17:80140039000.70二灰土10:30:6080025000.25 土基回弹模量的确定：该地区属于道路1区，为粘性土，稠度为1.0，山岭重丘区，查表 二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa），查得土基回弹模量为30Mpa。4、各层材料的容许层底拉应力 各层材料按容许层底拉应力，按下列公式计算： 式中 ： 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）； 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限次加载的疲劳 弯拉应力（Mpa）； 抗拉强度结构系数。 对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数： 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数： 对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数： 表17 结构层容许弯拉应力材料名称（Mpa）（Mpa）细粒沥青混凝土1.42.0890.670中粒沥青混凝土1.02.0890.479粗粒沥青混凝土0.82.0890.383水泥稳定碎石0.51.6080.311二灰土0.252.0670.1215、电算沥青路面设计 新建路面设计成果文件汇总1）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)后轴数后轴轮组数交通量(辆/d)1解放CA10B19.460.851双轮组16202东风EQ14023.769.21双轮组14203日野KB22250.2104.31双轮组704黄河JN15049.0101.61双轮组802) 设计年限 ：12 年 车道系数： 0 .6 交通量平均年增长率 ： 5 3)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 : 714设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 24870004)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 : 305设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 22130005)公路等级 : 二级公路 公路等级系数: 1.1 面层类型系数 : 1 基层类型系数 : 1 路面设计弯沉值 : 35.2 (0.01mm)6) 结构层次层位结 构 层 材 料 名 称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒沥青混凝土1.40.6702中粒沥青混凝土1.00.4793粗粒沥青混凝土0.80.3834水泥稳定碎石0.50.3115二灰土0.250.1216土基 7）新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 34.7 (0.01mm)路面设计层层位 : 5设计层最小厚度 : 15 (cm)层次材料名厚度(cm)抗压回弹模量强度劈裂（Mpa）15C模量20C模量细粒式沥青混凝土4200014001.4中粒式沥青混凝土6180012001.0粗粒式沥青混凝土9120010000.8 水泥稳定碎石待定150015000.5二灰土357507500.25土基3030 8) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 50 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求。 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 4 cm - 中粒式沥青混凝土 6 cm - 粗粒式沥青混凝土 9 cm -水泥稳定碎石 35cm - 二灰土 37 cm - 土基主要参考文献【1】中华人民共和国行业标准.JTG B01-2003 公路工程技术标准.北京：人民交通出版社，2004.【2】中华人民共和国行业标准