铺面工程课程设计.doc

铺面结构设计 设计人： 学号： 指导老师： 第 15页 /共 15 页 1 设计背景以及轴载换算1.1 设计背景设上海地区新建一条高速公路，双向六车道，机动车道总宽为23米，交通量资料如表16所示，交通量年平均增长率取5%，方向不均匀系数（取0.6）。建成年日交通量假定为30000辆（混合交通）,其中小客车占总交通量的55%；轮迹横向分布系数取0.4。1.2 轴载换算根据要求，水泥混凝土路面可按公式（1）计算，沥青混凝土路面可按公式（2）进行计算。 （1） （2）先根据轴载谱算出各种车型的各轴的等效换算系数。表 货车单轴单轮 轴载轴载范围0101202030304040505060607070808090按各车型百分比对轴载换算系数加权Pi102030405060708090沥青水泥单轮单轮换算系数轴载换算次数（沥青）0.00000 0.00005 0.00121 0.01212 0.07227 0.31073 1.06649 3.10378 7.96364 轴载换算次数（水泥）0.00000 0.00000 0.00000 0.00020 0.00630 0.10769 1.18722 9.49432 59.41674 百分比例（%）1+1（前轴）005.6811.4560.8921.98000 0.11 0.03 1+2（前轴）0009.647.1731.8811.3500 0.26 0.17 1+1S1（前轴）0006.5754.9530.187.071.230 0.25 0.24 1+1S2（前轴）0004.3251.9832.457.83.450 0.33 0.46 1+2S2（前轴）000010.0840.5630.2310.158.98 1.49 6.70 表 车型计算汇总车型轴型比例（%）交通量等效换算系数等效轴载沥青水泥沥青路面等效轴载水泥路面等效轴载货车1+1前轴44.716035.85 0.11 0.03 686.6 166.2 后轴44.716035.85 3.2 100.40 19055.3 606027.9 1+2前轴13.591834.65 0.26 0.17 468.5 315.7 后轴13.591834.653634.26 15.74 6667593.1 28885.5 1+1S1前轴8.151100.25 0.25 0.24 272.7 260.4 后轴8.151100.25 1.3 7.48 1417.9 8224.5 中轴8.151100.25 4.5 175.52 4960.7 193121.0 1+1S2前轴12.651707.75 0.33 0.46 562.2 782.8 中轴12.651707.75 3.9 123.34 6693.4 210636.5 后轴12.651707.752792.53 16.86 4768939.9 28791.7 1+2S2前轴3.61487.35 1.49 6.70 724.1 3266.5 中轴3.61487.354495.75 25.82 2191005.5 12582.8 后轴3.61487.3527.93 0.17 13609.4 82.2 客车1+1前轮17.292334.15 0.11 0.03 265.5 64.3 后轮17.292334.150.532 0.452 1241.1 1054.5 汇总13677496 1094262.3 2 新建沥青路面设计2.1 设计指标确定由设计资料要求可知要修建一条二级公路 由公路沥青路面设计规范（JIG D50-2006）（以下简称沥青规范）8.0.3得到： 隙中心处的弯沉值不大于设计弯沉值 沥青面层的层底拉应力不大于该层混合料容许拉应力。 半刚性基层或底基层的最大拉应力不大于该材料层的2.2设计交通量的确定 其计算公式为：2.3 路基处理与模量确定实测得到的回弹模量为43MPa。由于荷载很大，应该采用进行地基处理，使得地基模量达到200MPa。在以下的设计中采用地基模量为200MPa。2.4 路面结构设计 4cm细粒式沥青混凝土130cm泥稳定碎石6cm中粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土面层基层E=1600，u=0.35，h= 0.04E=1400，u=0.35，h= 0.06E=1400，u=0.35，h=0.08 E=2500 0.35，h= 1.3010cm粗粒式沥青混凝土E=1400，u=0.35，h=0.10 图 半刚性基层方案结构组合设计2.5 容许设计指标计算2.5.1 路表容许弯沉计算计算得到：2.5.2 沥青层层底的容许拉应力计算2.5.3 半刚性底层容许拉应力计算2.6 结构验算2.6.1利用BISAR计算弯沉与应力各方案的路表弯沉和层底拉应力，采用BISAR软件计算。 荷载（load）设置图 load设置结构层（layer）设置图 结构层设置检测点位置（position）设置图 检测点设置结果输出图 弯沉输出图 沥青面层应力输出图 基层地面应力输出2.6.2 结构验算表 结构演算表方案计算值设计容许值检验结果路表弯沉0.0783mm0.0813mm满足面层应力-0.04 MPa0.07 MPa满足基层应力 -0.008 MPa0.12 MPa满足通过验算可知，两种方案的初拟结构层组合设计都符合强度要求。能够提供路面在荷载、环境下的结构强度要求。3新建水泥混凝土路面设计根据第一章给出的设计资料与设计要求，进行新建水泥混凝土路面设计。3.1 设计方法与设计步骤本设计采用解析法，采用的理论模型为弹性地基模型。设计步骤为： 分析交通参数。 根据所给资料，得出设计年限内的标准轴载的累计作用次数。 初拟路面结构。进行各路面层次、类型、材料组成与厚度和尺寸、接缝构造的初步拟定。 确定材料参数。根据规范，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以及基层顶面的当量回弹模量。 计算荷载疲劳应力。 计算荷载的温度应力。 检验初拟的路面结构，并确定最终设计方案。3.2 设计交通量的确定根据水泥规范附录A交通分析中A.2.2条，设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne计算如下： 3.3 路面结构拟定初估水泥混凝土面层厚30cm。基层选用水泥稳定碎石，厚20cm，E2=1600MPa，垫层为天然砂砾，厚20cm，E3=150MPa。板的平面尺寸选为宽3.75m，长5m，纵缝设拉杆平缝，横缝为未设传力杆的缩缝（假缝）。具体的层状结构如下图所示：水泥混泥土 30cm水泥稳定碎石 20cm天然砂砾 20cm面层混泥土 30cm基层混泥土 30cm垫层混泥土 30cm图 水泥混凝土初拟路面结构组合3.4 基层顶面当量回弹模量计算与验算根据换算出的标准轴载作用次数，该公路属于特重交通的公路，按水泥规范，取混凝土的设计抗弯强度为5.0MPa，相应的混凝土的弹性模量Ee=3.01104MPa。由垫层和路基的模量比，垫层厚20cm，查图表可得垫层顶面的当量模量为，。由基层和的模量比，基层厚20cm，查图表可得基层顶面的理论当量模量为，满足水泥规范对基层顶面当量回弹模量的要求（120MPa）。计算荷载应力时的模量修正系数为：基层顶面的计算回弹模量：3.5 荷载疲劳应力计算由和h=30cm，查图表可得板边缘中部的最大应力为。取设拉杆平口纵缝的传荷系数，参照水泥规范选用特重交通的综合系数为，疲劳扩大系数的计算如下：于是3.6 温度疲劳应力