路基路面工程沥青路面课程设计报告任务书.doc

WORD 格式整理版 学习参考好帮手 河南城建学院河南城建学院 路基路面工程路基路面工程 课程设计说明书课程设计说明书 课 程 名 称 路基路面工程设计 题 目 沥青路面设计 专 业 交通工程 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 李惠霞 尹振羽 张会远 设 计 教 室 10 号楼 B503 开 始 时 间 2013 年 12 月 23 日 完 成 时 间 2013 年 12 月 27 日 课程设计成绩 学习态度及平时 成绩 30 技术水平与实际能 力 20 创新 5 说明书撰写质量 45 总 分 100 等级 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 指导教师签名 年 月 日 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 目 录 1 1 设计任务书设计任务书 1 1 1 1 初始条件 1 1 2 主要任务 1 2 2 设计方案的拟定及说明设计方案的拟定及说明 2 2 2 1 土基回弹模量 2 2 2 当量轴载换算公式 2 2 3 设计方案拟定 3 2 4 设计方案说明 4 3 3 拟定面层及基层参数计算拟定面层及基层参数计算 6 6 3 1 拟定柔性面层当量标准轴换算 6 3 2 拟定半刚性基层当量轴载换算 6 4 4 路面弯沉值计算路面弯沉值计算 8 8 4 1 路面设计弯沉值计算 8 4 2 拟定路面弯沉值计算 8 5 5 拟定路面及基层各层层底拉应力计算拟定路面及基层各层层底拉应力计算 1010 5 1 层底拉应力计算公式 10 5 2 拟定方案各参数 11 5 3 新建路面面层结构厚度计算及验算 12 5 4 路基结构厚度计算及验算 15 6 6 设计小结设计小结 1919 参考文献 20 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 1 设计任务书 1 1 初始条件 河南某地区 II4 区 某新建双向 4 车道一级公路 拟采用沥青混凝土路面 路基 土为高液限粘土 地下水位为 1m 路基填土高度 1 0m 为中湿状态 预计通车初年 的交通量如下 表 1 1 车型黄河 JN150 解放 CA10B 长征 CZ160 上海 SH130 小汽车 桑塔纳 2000 交通量 辆 d 8201000380220200 交通量年平均增长率 7 1 沿线可开采碎石 砂砾 并有粉煤灰 石灰 水泥等 材料供应 1 2 主要任务 1 确定路面等级和面层类型 2 确定土基的回弹模量 3 路面结构组合设计 4 根据设计弯沉值计算路面厚度 采用沥青路面设计专用程序 输入设计弯沉值 及设计参数汇总表的设计参数后 对需进行厚度计算的结构层进行厚度计算 并进行 各层底拉应力验算 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 2 设计方案的拟定及说明 2 1 土基回弹模量 设计路段路基处于中湿状态 路基土为粘质土 土基的稠度为 1 05 根 据室内实验法确定土基回弹模量设计值为 39MPa 2 2 当量轴载换算公式 1 当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时 4 35 i 2 1 1 P p i k i nCCN N 标准轴载的当量轴次 次 日 各种被换算车辆的作用次数 次 日 i n 标准轴载 kN P 各种被换算车型的轴载 kN i P 轴数系数 1 C 轮组系数 双轮组为 1 单轮组为 6 4 四轮组 2 C 0 38 当轴间距大于 3m 时 按单独的一个轴计算 此时轴系数 为 1 当轴间距小于 3m 时 双轴或多轴系数按下式计算 1 21 1 1 mC 式中 m 轴数 2 当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时 按 下式完成当量轴载换算 8 2 1 1 p p nCCN i i K i 式中 轴数系数 1 C 轮组系数 双轮组为 1 0 单轮组为 18 5 四轮组 2 C 0 09 轴间距划分同式 对于轴间距小于 3m 的双轴及多轴的轴 数系数按下式计算 1 2 1 1 mC WORD 格式整理版 学习参考好帮手 式中 m 轴数 3 设计年限内累计当量标准轴载数 e N r 365 1 r 1 N t e 1 N 设计年限内一个车道通过量的累计标准当量轴次 次 e N t 设计年限 年 路面营运第一年双向日平均当量轴次 次 日 1 N r 设计年限内交通量平均增长率 与车道数有关的车辆横向分布系数 简称车道系数 见下表 2 1 表 2 1 车道特征车道系数 双向单车道 1 00 双向两车道 0 60 0 70 双向四车道 0 40 0 50 双向六车道 0 30 0 40 双向八车道 0 25 0 35 2 3 设计方案拟定 根据本地区的路用材料 结合已有工程经验与典型结构 拟定了二个结构 组合方案 按计算法确定方案一的路面厚度 按验算法验算方案二的结构厚度 根据结构层的最小施工厚度 材料 交通量以及施工机具功能等因素 初步确 定路面结构组合与各层厚度如下 方案一 4cm 细粒式沥青混凝土 6cm 中粒式沥青混凝土 cm 粗粒式沥青混 凝土 20cm 水泥稳定碎石 20cm 水泥稳定砂砾 15cm 石灰粉煤灰垫层 以粗粒 式沥青混凝土层为设计层 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 方案二 4cm 细粒式沥青混凝土 7cm 中粒式沥青混凝土 8cm 粗粒式沥青混 凝土 20cm 水泥稳定碎石 cm 水泥稳定砂砾 20cm 级配砾石垫层 以水泥稳定 砂砾为设计层 2 4 设计方案说明 各级公路沥青路面设计年限 表 2 2 公路等级及其功能设计年限 高速公路 一级公路 15 二级公路 12 三级公路 8 四级公路 6 标准轴载 BZZ 100 各项参数 表 2 3 标准轴载名称 BZZ 100 标准轴载名称 BZZ 100 标准轴载 P KN 100 单轮当量圆直径 d mm 21 30 轮胎接地压强 P Mpa 0 70 两轮中心距 cm 1 5d 沥青路面交通等级 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 表 2 4 路面结构在设计年限内承担交通荷载的繁重程度以交通等来划分 我国沥 青路面按承担荷载的轻重来划分为轻交通 中等交通 重交通和特重交通四级 方案一和方案二在交通量为中等时 通过面层 基层的厚度设计 计算使 其满足弯沉值及层底拉应力的要求 再验算是否符合标准 方案一 4cm 细粒式沥青混凝土 6cm 中粒式沥青混凝土 cm 粗粒式沥青混 凝土 20cm 水泥稳定碎石 20cm 水泥稳定砂砾 15cm 石灰粉煤灰垫层 以粗粒 式沥青混凝土层为设计层 设计面层的下面层的厚度 计算设计年限内的累计 当量标准轴次 弯沉值以及计算机计算层底拉应力 交通等级 BZZ 100 累计标准 各种货车交 通量 轻交通 6 10 3 600 中等交通 76 1021 103 600 1500 重交通 77 1052 1021 1500 3000 特重交通 7 1052 3000 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 3 拟定面层及基层参数计算 3 1 拟定柔性面层当量标准轴换算 由公式得 4 35 i 2 1 1 P p i K i nCCN 235 69 820 100 49 6 4 1 4 35 1 前 N 878 62 820 100 101 60 1 1 35 4 1 后 N 115 22 1000 100 60 85 11 4 35 2 后 N 76 88 380 100 45 2 6 4 1 4 35 3 前 N 385 50 380 100 83 7 12 2 4 35 3 后 N 路面竣工后第一年日平均当量轴次 1691 91 1 N 双向四车道 则取车道系数 0 45 累计当量轴次计算公式 r 365 1 r 1 N t e 1 N 则设计年限内一个车道上累计当量轴次 属于中等交通 e N 6 10047 3 2 拟定半刚性基层当量轴载换算 半刚性基层层底拉应力计算 各级轴载 轴载小于 50KN 的不计 由公式 8 2 1 1 p p nCCN i i K i 计算可得 931 03 820 100 101 60 11 8 1 后 N 18 80 1000 100 60 85 11 8 2 后 N WORD 格式整理版 学习参考好帮手 274 61 380 100 83 7 13 8 3 后 N 路面竣工后第一年日平均当量轴次 1224 44 则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为 属于中等交通 r 365 1 r 1 N t e 6 10095 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 4 路面弯沉值计算 4 1 路面设计弯沉值计算 该结构为柔性面层 沥青路面的公路等级系数为 1 0 面层类型系数为 1 0 基层类型系数为 1 0 由路面设计弯沉值计算公式 Bsced AAANl 0 2 600 式中 设计弯沉值 0 01mm d l 设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数 e N 公路等级系数 高速公路 一级公路为 1 0 二级公路为 1 1 三 c A 四级公路为 1 2 面层类型系数 沥青混凝土面层为 1 0 热拌沥青碎石 冷拌沥青 s A 碎 石 上拌下贯或贯入式路面 沥青表面处治为 1 1 路面结构类型系数 刚性基层 半刚性基层 沥青路面为 1 0 柔性 B A 基层沥青路面为 1 6 若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成 则介 B A 于两者之间通过线性内插决定 则 25 6 0 01mm Bscd AAANl 0 2 e 600 故路面设计弯沉值为 25 6 0 01mm 4 2 拟定路面弯沉值计算 计算路表弯沉值 由计算机计算路表弯沉值 公式为 F E p ls c 1 2 1000 1 0 2 3 1 21 21 c n n E E E E E Ehhh f 式中 弯沉综合修正系数 计算如下 F WORD 格式整理版 学习参考好帮手 36 0 0 38 0 2000 63 1 p El F s 路表弯沉 0 01mm s l 标准车轴载轮胎接地压力 和当量圆半径 cm pPaM 弯沉综合修正系数 F 理论弯沉系数 c 路基回弹模量 n EE 或 0 PaM 各结构层材料回弹模量 1n21 EEEPaM 各结构层的厚度 cm 121 n hhh WORD 格式整理版 学习参考好帮手 5 拟定路面及基层各层层底拉应力计算 5 1 层底拉应力计算公式 层底拉应力计算公式 mp m 式中 理论最大拉应力系数 按下式计算 m m 1 0 2 3 1 21 21 n n E E E E E Ehhh 由公式 沥青混凝土面层抗拉强度结构系数 s sp R K c 22 0 es1 A 09 0 NK 得 2 89 则 e N 6 10047 s1 K 细粒式沥青混凝土 0 48 1 1 1 s sp R K c 22 0 1 A 09 0 e sp N 中粒式沥青混凝土 0 35 s1 2 2 K sp R c 22 0 2 A 09 0 e sp N 粗粒式沥青混凝土 0 25 s1 3 3 K sp c 22 0 3 A 09 0 e sp N 无机结合料稳定集料抗拉强度结构系数 c 11 0 2 A 35 0 es NK 得 1 91 e N 6 10095 2s K 水泥稳定碎石 0 26 2s 4 4 K sp c 0 11 e 4 A 35 0 N sp 水泥稳定沙砾 0 26 2s 5 5 K sp c 0 11 e 5sp A 35 0 N 石灰粉煤灰 0 1 2s 6 6 K sp c 0 11 e 6 A 35 0 N sp WORD 格式整理版 学习参考好帮手 5 2 拟定方案各参数 拟定方案一为 4cm 细粒式沥青混凝土 6cm 中粒式沥青混凝土 cm 粗粒式 沥青混凝土 20cm 水泥稳定碎石 20cm 水泥稳定砂砾 15cm 石灰粉煤灰垫层 以粗粒式沥青混凝土层为设计层 表 5 1 为各层劈裂强度 表 5 2 为设计层 及各层材料模量和容许应力 表 5 1 层位结构层材料名称劈裂强度 MPa 1 细粒式沥青混凝土 1 4 2 中粒式沥青混凝土 1 0 3 粗粒式沥青混凝土 0 8 4 水泥稳定碎石 0 5 5 水泥稳定砂砾 0 5 6 石灰粉煤灰 0 25 表 5 2 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 4140020000 48 2 中粒式沥青 混凝土 6120018000 35 3 粗粒式沥青 混凝土 100012000 25 4 石灰粉煤灰 碎石 20150015000 26 5 石灰土 20130013000 26 6 石灰粉煤灰 157507500 1 7 土基 39 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 5 3 新建路面面层结构厚度计算及验算 公路等级 一级公路 新建路面的层数 6 标准轴载 BZZ 100 路面设计弯沉值 25 6 0 01mm 路面设计层层位 3 设计层最小厚度 6 cm 表 5 3 25 6 0 01mm d l H 3 6 cm 19 2 0 01mm s l 由于设计层厚度 H 3 Hmin 时 故弯沉计算已满足要求 s L d L 按容许拉应力验算设计层厚度 H 3 6 cm 第 1 层底面拉应力验算满足要求 H 3 6 cm 第 2 层底面拉应力验算满足要求 H 3 6 cm 第 3 层底面拉应力验算满足要求 H 3 6 cm 第 4 层底面拉应力验算满足要求 H 3 6 cm 第 5 层底面拉应力验算满足要求 H 3 6 cm 第 6 层底面拉应力验算满足要求 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 4140020000 48 2 中粒式沥青 混凝土 6120018000 35 3 粗粒式沥青 混凝土 100012000 25 4 石灰粉煤灰 碎石 20150015000 26 5 石灰土 20130013000 26 6 石灰粉煤灰 157507500 1 7 土基 39 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 路面设计层厚度 H 3 6 cm 仅考虑弯沉 H 3 6 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 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 6 cm 水泥稳定碎石 20 cm 水泥稳定砂砾 20 cm 石灰粉煤灰 15 cm 土基 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级 一级公路 新建路面的层数 6 标准轴载 BZZ 100 表 5 4 满足设计要求的弯沉值 表 5 5 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 414002000 计算应力 2 中粒式沥青 混凝土 612001800 计算应力 3 粗粒式沥青 混凝土 710001200 计算应力 4 水泥稳定碎 石 2015001500 计算应力 5 水泥稳定砂 砾 2013001300 计算应力 6 石灰粉煤灰 15750750 计算应力 7 土基 39 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 18 9 0 01mm s l 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 20 5 0 01mm s l 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 23 0 0 01mm s l 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 26 2 0 01mm s l 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 51 7 0 01mm s l 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 166 4 0 01mm s l WORD 格式整理版 学习参考好帮手 土基顶面竣工验收弯沉值 LS 299 5 0 01mm 根据 基层施工规范 第 88 页式 LS 238 9 0 01mm 根据 测试规程 第 56 页公式 路面设计层厚度 H 3 6 cm 仅考虑弯沉 H 3 6 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 50 cm 验算结果表明 路面总厚度满足防冻要求 5 4 路基结构厚度计算及验算 新建路面结构厚度计算 公路等级 一级公路 新建路面的层数 6 标准轴载 BZZ 100 路面设计弯沉值 25 6 0 01mm 路面设计层层位 5 设计层最小厚度 20 cm 表 5 6 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 4140020000 48 2 中粒式沥青 混凝土 7120018000 35 3 粗粒式沥青 混凝土 8100012000 25 4 水泥稳定碎 石 20150015000 26 5 水泥稳定砂 砾 130013000 26 6 石灰粉煤灰 207507500 1 7 土基 39 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 按设计弯沉值计算设计层厚度 25 6 0 01mm d l H 5 20 cm 17 2 0 01mm s l 由于设计层厚度 H 5 Hmin 时 故弯沉计算已满足要求 s l d l H 5 20 cm 仅考虑弯沉 按容许拉应力验算设计层厚度 H 5 20 cm 第 1 层底面拉应力验算满足要求 H 5 20 cm 第 2 层底面拉应力验算满足要求 H 5 20 cm 第 3 层底面拉应力验算满足要求 H 5 20 cm 第 4 层底面拉应力验算满足要求 H 5 20 cm 第 5 层底面拉应力验算满足要求 H 5 20 cm 第 6 层底面拉应力验算满足要求 路面设计层厚度 H 3 6 cm 仅考虑弯沉 H 3 6 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 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以及设计人员对路面厚度进一步的修改 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 7 cm 粗粒式沥青混凝土 8 cm 水泥稳定碎石 20 cm 水泥稳定砂砾 20 cm 石灰粉煤灰 20 cm 土基 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级 一级公路 新建路面的层数 6 标准轴载 BZZ 100 表 5 7 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 414002000 计算应力 2 中粒式沥青 混凝土 712001800 计算应力 3 粗粒式沥青 混凝土 810001200 计算应力 4 水泥稳定碎 石 2015001500 计算应力 5 水泥石灰稳 定砂砾 2513001300 计算应力 6 石灰粉煤灰 20750750 计算应力 7 土基 39 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 表 5 8 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 15 8 0 01mm 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 16 9 0 01mm 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 18 8 0 01mm 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 21 3 0 01mm 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 37 1 0 01mm 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值LS 120 5 0 01mm 土基顶面竣工验收弯沉值 LS 299 5 0 01mm 根据 基层施工规范 第 88 页公式 LS 238 9 0 01mm 根据 测试规程 第 56 页公式 WORD 格式整理版 学习参考好帮手 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 0 168 MPa 第 2 层底面最大拉应力 2 0 003 MPa 第 3 层底面最大拉应力 3 0 027 MPa 第 4 层底面最大拉应力 4 0 023 MPa 第 5 层底面最大拉应力 5 0 056 MPa 第 6 层底面最大拉应力 6 0 052 MPa 路面设计层厚度 H 5 20 cm 仅考虑弯沉 H 5 20 cm 同时考虑弯沉和