路基路面工程课程设计

1、三江学院路基路面工程课程设计 院 系： 土木工程学院专 业： 路桥 学生姓名： 陆云涛 2015年 06 月 目 录路基路面课程设计任务书第一部分：交通分析一、交通资料二、确定道路等级1、折算交通量2、计算远景年平均日交通量第二部分：路基设计一、原地面处理二、路基断面形式的确定三、路基尺寸的确定1、路基宽度2、路基高度3、边坡坡度四、路基填料的选择五、路基干湿类型的确定六、土基回弹模量的确定七、路基施工1、施工前准备工作2、施工要点八、边坡防护第三部分：路面设计一、初拟路面结构组合方案二、确定交通等级1、A方案2、B方案三、A方案路面结构详细设计1、初拟结构层厚度2、确定设计参数3、路面结构层

2、厚度设计4、验算防冻层厚度四、B方案路面结构详细设计1、初拟路面结构2、路面材料参数确定3、荷载疲劳应力4、温度疲劳应力5、接缝构造及配筋设计五、路面施工1、路面基层施工2、沥青路面面层施工第四部分：方案技术工程比较一、经济性二、使用性能第五部分：附属工程设计一、绿化设计二、排水设计1、路基排水设计2、路面排水设计参考文献第一部分：交通分析一、 交通资料 根据最新路网规划，近期交通组成与交通量见下表1，交通量年平均增长率见表2。近期交通组成与交通量 表1车型解放CA10B尼桑CK20L东风EQ140菲亚特650E太脱拉138日野KB222吉尔130依发H6斯柯达706R小轿车辆/日200160

3、310200100160200150110800交通量年增长率 表2 期限增长率（%）期限增长率（%）30年的前五年6.530年内的5-15年6.030年的前15-25年5.730年的后5年5.0 =(6.5%*5+6.0%*4)/10=6.25%二、确定道路等级折算交通量:累计交通量200+160+310+200+100+160+200+150+110+800=2390 根据公路工程技术标准，确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如下表所示 表3汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t7t的货车大型车2.0载质量7t1

4、4t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车 折算交通量 表4序号汽车车型日交通量折算系数折算交通量1解放CA10B2001.53002尼桑CK20L1602.03203东风EQ1403102.06204菲亚特650E2002.04005太脱拉1381002.02006日野KB2221601.52407吉尔1302002.04008依发H61501.01509斯柯达706R1101.516510小轿车8001.0800合计3395折算交通量系数如表所示，所得折算交通量为： 远景年平均日交通量ADT=辆/日第二部分：路基设计一、原地面处理：采用换填土层法，将基底下一定深度范围的是软土层挖去，换以强度

5、较大的碎石，并予以压实。二、路基填料的选择： 由题知，此地区土质是素填土层，下层粘性土，公路沿线有小型采石场和石灰厂，并查书表6-10，可选用粒径1015cm的碎石和适量石灰拌合作为路基填料三、路基断面形式的确定四、路基尺寸的确定1、路基宽度： 公路工程技术标准JTGB012003规定：一级级公路、设计车速为100km/h、车道数为双向四车道时，路基宽度一般值为26.00m。故拟定路基宽度为26.00m。2、路基高度：路堤填高确定为2.5m。3、边坡坡度： 考虑路基稳定性和工程经济等因素确定路基边坡坡度为1:1.5。五、路基干湿类型的确定： 由地质资料可知，该区为区，粘性土，地下水埋深4.5m

6、，设计路基高度为2.5m，因此路基临界高度H的范围为4.5-7.5m，Hmin=4.5m。查书本路基路面工程可知，该地区H1=1.71.9m，可见H>H1，确定路基干湿类型为干燥。六、土基回弹模量的确定：查书表3-4，知V区干燥状态的粘质土的，取。查书得，确定区粘质土时的土基回弹模量为39.5MPa，采用重型击实标准，提高20%，取土基回弹模量。七、路基施工：1、施工前准备工作（1）组织准备工作：建立和健全施工队伍和管理机构，明确施工任务，制定必要的规章制度，确立施工所能达到的目标等；（2）技术准备工作：施工单位在熟悉设计文件和设计交底的基础上进行施工现场勘查，核对并在必要时修改设计文件

7、，发现问题及时根据有关程序提出修改建议，编制施工计划，恢复路线，施工放样与清除施工场地，做好临时工程的各项工作；（3）物质准备工作：包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运与储存以及生活后勤供应等。2、施工要点（1）做好排水，保持施工现场干燥；（2）路基填筑范围内的地表障碍物应予以清理拆除；（3）确定路堤填筑方案为：分层平铺，逐层压实，竖向填筑；（4）施工前先进行击实试验以确定填土的最佳含水量，施工时应确保填土在最佳含水量状态；（5）采用静碾压式压实机具压实，对于压不倒的边角应辅以人力或小型机具压实；（6）压实过程遵循“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”的原则； （7）压实程度应达到规范

8、规定的压实度。据规范，一级公路填方的土质路堤压实度标准如表3.1所示 表5压实度标准路床顶面以下深度（cm）压实度（%）080968015094>15093 八、路基压实：查书表15-36，初压采用钢筒式压路机以3km/h的速度匀速压实，复压采用钢筒式压路机以4km/h的速度匀速压实，终压采用钢筒式压路机以5km/h的速度匀速压实。九、边坡防护： 根据气象资料，该路所处自然区划为3区，所处地区气候属亚热带湿润季风气候区,气候干燥炎热,冬无严寒,少云多日照,年平均气温为, 年月平均最高气温在26.90，月平均最低气温在5.70，雨水充沛,雨季主要集中在410月，雨量多集中在1100-130

9、0毫米之间,年平均降雨量为1179.90毫米。灾害性气候主要为干旱和暴雨。为了保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，保护路基边坡的整体稳定性，宜采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施防护坡面，同时还可美化路基和协调自然环境。第三部分：路面设计一、初拟路面结构组合方案:初步设计采用两种方案A方案：半刚性基层沥青路面B方案：水泥混凝土路面二、计算标准轴载累计交通量，确定交通等级：1.A方案：半刚性基层弯拉应力验算 计算表 表6车辆前 轴后 轴日交通量解放CA10B1.01.019.401.01.060.85200尼桑CK20L1.0

10、1.049.851.01.0100.00160东风EQ-1401.01.023.701.01.069.20310菲亚特650E1.01.033.001.01.072.00200太脱拉1381.01.051.401.03.080.00100日野KB-2221.01.050.201.01.0104.30160吉尔1301.01.025.751.01.059.50200依发H61.01.045.501.01.086.50150斯柯达706R1.01.050.001.01.090.00110小轿车1.01.0151.01.025800由表6计算： 小轿车换算标准轴载作用次数过小，可以忽略不计标准轴载作

11、用次数为累计标准轴载作用次数查表6-11得，为轻交通2.B方案：水泥混凝土路面的轴载换算，由表6计算 小轿车换算标准轴载作用次数过小，可以忽略不计查书表6-12得为重交通三、A方案路面结构详细设计1、初拟结构层厚度4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+?水泥稳定碎石基层+天然砂砾垫层16cm,以水泥稳定碎石基层为设计层2、 确定设计参数 表7 路面结构层设计参数材料名称20抗压回弹模量E（MPa）15弯拉模量（MPa）15弯拉强度（MPa）细粒式沥青混凝土150021001.5中粒式沥青混凝土130019001.1粗粒式沥青混凝土100013000.9水泥稳定

12、碎石基层160038000.6天然砂砾180-3、路面结构层厚度设计I、计算路面设计弯沉值其中，II、计算容许弯拉应力，其中， 表8 结构层容许应力表材料名称极限弯拉强度结构强度系数容许弯拉应力细粒式沥青混凝土1.51.900.79中粒式沥青混凝土1.11.900.58粗粒式沥青混凝土0.91.900.47水泥稳定碎石基层0.61.610.37天然砂砾-III、计算路表弯沉和层底拉应力,h=4cm,H=?,其中,令查诺谟图得,计算查诺谟图得，IV、计算上层底面弯拉应力（垫层不计算）换算公式： 表9 路面厚度设计表2100MPa 4cm1900MPa 6cm1300MPa 8cm3800MPa

13、17.2cm.第一层换算作一层，下三层换算作一层2100MPa hcm1900MPa Hcmh=4cm 查诺谟图，不存在，满足要求.第一第二层换算作一层，第三第四层换算做一层1900MPa hcm1300MPa Hcm查诺谟图，不存在，满足要求第一第二第三层换算做一层，第四层换算做一层1300MPa hcm3800MPa Hcm查诺谟图，不存在，满足要求 表10 结构厚度计算结果序号材料名称抗压模量（MPa）弯拉模量（MPa）弯拉强度（MPa）厚度（cm）劈裂强度容许弯拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土150021001.541.20.792中粒式沥青混凝土130019001.161.00.5

14、83粗粒式沥青混凝土100013000.980.80.474水泥稳定碎石基层160038000.617.20.60.375天然砂砾180-16-6土基40-4、 验算防冻层厚度该地区最低气温为5.70°C，且气候干燥炎热，冬无严寒，所以不需要防冻验算四、B方案路面结构详细设计1、初拟路面结构根据规范，初拟水泥混凝土面板为0.24m，基层为0.18m水泥稳定料，垫层为0.15m石灰粉煤灰稳定土水泥混凝土面板 0.24m水泥稳定料 0.18m石灰粉煤灰稳定土 0.15m普通混凝土板的平面尺寸为：宽3.75m，长4.5m纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、路面材料参数确定交通等级为

15、重交通，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应的弯拉弹性模量标准值为29000MPa，路基回弹模量取45MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取800MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1600MPa。泊松比取0.15基层顶面当量回弹模量：地基综合回弹模量3、 荷载疲劳应力普通混凝土面层得相对刚度半径：设计轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力：确定三个修正系数路面材料为普通混凝土，计算荷载疲劳应力4、 温度疲劳应力由书表9-8得，V区温度梯度最高取88°C；板长为5m，板厚h=0.24m，查诺谟图得最大温度应力：根据书表9-28得，表9-8得温度疲劳应力系数温度

16、区为V区，计算温度疲劳应力：5、接缝构造及配筋设计混凝土面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。由于一年四季气温的变化，混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。而在一昼夜后，白天气温升高，混凝土板顶面温度较低面为高，这种温度坡差会使板的中部形成隆起的趋势。夜间气温降低，混凝土板顶面温度较低面为低，会使板的周围和角隅发生翘起的趋势。这种变形会受到面板与基础质检的摩阻力和黏结力，以及板自重和车轮荷载等得约束，致使板内产生过大的应力，造成板的断裂或拱胀等破坏。为了避免这些缺陷，水泥混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝。把整个路面分割成为许多板块。水泥混凝土路面的接缝可分为纵缝和横缝

17、两大类。与路线中线平行的接缝为纵缝，与路线垂直的接缝为横缝。接缝设计应能：控制收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置；通过接缝提供足够的荷载传递；防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内。 纵缝接缝 纵向接缝的布设视路面宽度和施工铺筑而定：因一次铺筑宽度小于路面宽度，设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式，上部锯切槽口，深度为30mm，宽度为8mm，槽内灌塞填缝料。 纵向接缝的拉杆采用螺纹钢筋，设在板厚的中央，并对拉杆中部100mm范围内做防锈处理，拉杆直径为10mm，长度为700mm，间距为700mm。最外侧拉杆距横向接缝距离为100mm。构造如下图所示： 横缝接缝 每日施工结束或因临时原因中断施工时

18、，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。施工缝采用加传力杆的平缝形式。横向缩缝采用假缝等间距设置。 传力杆采用光面钢筋，传力杆直径为32mm，长度为450mm，间距为300mm。最外则拉杆距自由边的距离为150mm。 横向接缝的细部构造见下图所示：五、路面施工1、路面基层施工、 材料控制 进场的原材料必须是级配碎石（040），并严格控制碎石含泥重，材料进场后必须进行试验，并进行粒经级配试验。 、拌和、运输 水泥稳定碎石混合料，采用750型搅拌机拌和，搅拌配合比严格按照试验配合比配料，自动配料斗计量进料，（重量比）自卸汽车运输，并直接运入施工现场。 、摊铺和碾压 A、 水泥稳定碎石

19、层采用挖机摊铺，人工配合整平，测定高度，摊铺厚度。 B、 摊铺时厚度要根据试验后确定压实度多少，来测定摊铺实际厚度，摊铺时应掌握“宁高勿低、宁铲勿补”的原则，摊铺后的混合料必须在2小时内碾压完毕，采用CA14振动式压路机压实。雨水井周围用平板震动器或人工整实，碾压时要掌握先静后振，先边后中，轮迹重叠应1/3，碾压遍数根据现场试验后确定（但不能少于3静3振）。混合料的碾压时间应掌握在接近最佳含水量时进行，严禁在刚压实或正在碾压的路段上进行压路机或送料车的转弯、调头、急刹车等，保证基层质量。 、 质量及平整度控制 A、 路中及两侧位置分别每5米打一高程桩，设立方格网，方格网更有利于检测和发现偏差情

20、况。 B、 严格掌握搅拌时水灰比，因为水灰比的大小直接对压实平整有直接因果关系。 C、 每层初压后用3米直尺检查平整段，并及时进行铲修整平。 D、 摊铺时采用半幅路基一次成型方案。避免纵向接缝，若不可避免产生时，要采用直接缝，并压实接缝线上严禁斜接，上下层的垂直接缝要错开，横向接缝亦采用垂直接缝形式，严禁斜接，垂直接缝的制作要严格按规范执行。 、 养生 水泥稳定碎石层碾压成型后，采用阳模覆盖，必须保持洒水养护，时间不少于7天，以利强度得到正常发展，特别是在施工后1周内，稳定层表面要保持湿润，养生期间严禁一切车辆通行。 2、沥青路面面层施工 （1）施工准备与施工温度控制铺筑试验路段：通常为100

21、200m，并选择在正线上铺筑施工温度控制：普通沥青结合料的施工温度宜通过135及 175条件下测定的粘度温度曲线按书上表15-28的规定确定。沥青标号为90号，沥青结合料的加热温度和改性沥青的加工温度不得超过175。 （2）沥青混合料拌和 沥青混合料必须在沥青拌和厂采用拌和机械拌和，拌和机械采用间歇式拌和机。 （3）沥青混合料的运输 热拌沥青混合料应采用较大吨位的运料车运输，但不得超载运输，或急刹车、急弯掉头。 （4）沥青混合料的摊铺 采用沥青摊铺机缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。不要停下摊铺机，不要碰撞摊铺机。 （5）沥青路面的压实成型 压路机的碾压路线及碾压方向不应突然改

22、变，碾压区长度应大体稳定。碾压温度应符合要求。 初压：初压应紧跟摊铺机后碾压，保持较短的初压区长度；通常采用钢轮压路机静压12遍，注意碾压顺序；初压后应检查平整度、路拱。 复压：密级配沥青混凝土复压宜采用重型的轮胎压路机；粗集料为主的较大粒径的混合料复压优先采用振动压路机；采用三轮钢筒式压路机时，总质量不小于12t，相邻碾压带重叠宽度应符合要求；大型压路机难于碾压的部位，可采用小型振动压路机或振动夯板补充碾压。 终压：终压可选双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压，遍数一般不少于2遍。第四部分：方案技术工程比较一、经济性1.A方案：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+17.2cm水泥稳定碎石基层+天然砂砾垫层16cm沥青平均价格： 水泥稳定碎石价格： 砂砾价格沥青密度： 水泥稳定碎石密度：每公里沥青体积： 每公里水泥稳定碎石体积：每公里砂砾体积：每公里价格：2.B方案：24cm水泥混凝土板+18cm水泥稳定料+15cm石灰粉煤灰稳定土每立方米水泥混凝土各材料用量：水：175kg