路基路面工程课程设计2

1、目 录1 设计资料11.1 交通条件11.2 荷载条件11.3自然条件11.4路基条件11.5经济条件12 交通量的统计与预测及轴载换算23 按路基土组成与干湿类型确定回弹模量值23.1 确定路基干湿类型23.2 确定路基平均稠度23.3 确定土基回弹模量24 路面结构组合设计34.1 拟定路面结构组合方案34.2 拟定路面结构层厚度34.3 各层材料设计参数35 诺莫图求算路面厚度35.1 计算设计弯沉值35.2 确定待求层厚度35.3 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力56 剪应力验算86.1 计算当量三层体系表面的剪应力及主压应力86.2 计算破坏面上可能发生的剪应力96.3 计算路表边

2、缘处容许剪应力97 防冻层厚度验算108电算结果10致 谢14参考文献151 设计资料1.1 交通条件 交通量年增长率=4.5%； 路面设计年限t=15年； 竣工后第一年双向平均日交通量见表：表1 竣工后第一年双向平均日交通量车型交通量（辆/d）后轴轴数系数c后轴轮组系数c后轴重（KN）前轴轴数系数c前轴轮组系数c前轴重（KN）解放CA-10B5001160.916.419.4黄河JN616.449.0跃进NJ-1311001138.216.420.2太湖XQ-641100116716.433太脱拉138S11002.2（3）18016.451.4黄海DD-69010

3、01110416.456日野KB21110011100.016.447.61.2 荷载条件标准轴载BZZ-1001.3自然条件路线经过地区属区，土质为粉质低液限粘土1.4路基条件 地下水位离地面1.5m，填土高度1.0m，路面距地下水位高度为，介于之间，属中湿类路基； 平均稠度介于之间，取0.95，故土路基不必进行特殊处理； 考虑验算面层剪切时属夏季高温月份，路基模量应比春融时提高40%； 近十年平均冻结指数。1.5经济条件对可行结构进行技术经济比较，确定采用最经济的路面结构方案。2 交通量的统计与预测及轴载换算表2 轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）车型解放CA-10B前轴19.416.4

4、500-后轴60.91150057.82黄河JN-150前轴49.016.4600172.5后轴101.611600642.8跃进NJ-131前轴20.216.4100-后轴38.2111001.5太湖XQ-130前轴3316.41005.1后轴671110017.5太脱拉138S1前轴51.416.410035.4后轴802.2（3）110083.3（113.6）黄海DD-690前轴5616.410051.4后轴10411100118.6日野KB211前轴47.616.410025.3后轴10011100100合计：16001311.2(1341.5)一级公路沥青路面的设计年限为15年，双向

5、四车道系数，交通量年增长率则设计使用期累计交通量为3 按路基土组成与干湿类型确定回弹模量值根据“沥规”并结合以上计算，确定路面等级为高级公路；面层类型为沥青混凝土。3.1 确定路基干湿类型该路段处于区，路槽底距地下水位高度平均为，介于之间，属中湿类路基。3.2 确定路基平均稠度查路基路面工程表可知路基平均稠度介于之间，取0.953.3 确定土基回弹模量查路基路面工程表可知，故土路基不必进行特殊处理。4 路面结构组合设计4.1 拟定路面结构组合方案由于次，查路基路面工程表12-1，得公路等级为高速、一级公路；路面等级为高级路面，宜选择面层类型为沥青混凝土，故采用双层式结构。4.2 拟定路面结构层

6、厚度为了充分利用当地资源，体现创新设计理念，沥青路面结构拟采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）结合普通沥青混凝土作为面层，水泥稳定碎石及水泥粉煤灰碎石土作为基层和底基层。如图1所示中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾土 ?图1 实际路面结构4.3 各层材料设计参数土基及路面材料的回弹模量和各强度值列于下表中表3 土基及路面材料设计参数材料名称抗压回弹模（Mpa）劈裂强度（Mpa）20°C15°C中粒式沥青混凝土130019000.9粗粒式沥青混凝土90010000.8水泥碎石13000.4水泥石灰砂砾土8000.35土 基38.5-5 诺

7、莫图求算路面厚度5.1 计算设计弯沉值根据路基路面工程表12-9，表12-10，表12-11，查得：一级公路，取，面层为沥青混凝土取，基层类型为半刚性基层。5.2 确定待求层厚度 根据，求理论弯沉系数 ， 对于BZZ-100， 计算待求层厚度 将该多层体系换算成当量三层体系如图2，其中中间层厚度H由组合而成，其计算方法如下： 中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾土 ?(连续) （连续） H (a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图2 多层结构当量换算计算H 由，查路基路面工程图12-10，得。 由，,查路基路面工程图12-10，得由，得。再由，及，查

8、得再由公式，计算： 5.3 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 确定各土层底部的容许拉应力因为，则a 中粒式沥青混凝土容许拉应力 ，b 粗粒式沥青混凝土容许拉应力 ，c 水泥碎石容许拉应力，d 水泥石灰砂砾土容许拉应力 ， 确定各土层底部的最大拉应力（验算层底弯拉应力15°C的抗压回弹模量）a 确定中粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系，如图3所示 由， 由路基路面工程图12-18，得,表明该层层底受弯曲压应力，满足要求中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾土 27cm(连续) （连续） H (a) 实际路面结构 (b) 当

9、量三层体系 图3 多层结构当量换算b 确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系，如图4所示 由， 由路基路面工程图12-18，得,表明该层层底受弯曲压应力，满足要求中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm (a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图4 多层结构当量换算c 确定水泥碎石层层底的弯拉应力 将多层结构换算为当量三层体系，如图5所示 由，查图12-18由，查得，中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm (满足要求) (连续) （连续） H=27cm (a) 实际路面结构

10、 (b) 当量三层体系 图5 多层结构当量换算d 确定水泥石灰砂砾层层底的弯拉应力 由，查图12-19由，查得，（满足要求） 将多层结构换算为当量三层体系，如图6所示 中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm(连续) （连续） H=27cm (a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图6 多层结构当量换算综上所述，关于各层层底最大弯拉应力验算汇总如表4所示：表4 最大弯拉应力验算表结构层底部的容许拉应力计算弯拉应力是否满足要求中粒式沥青混凝土0.335为负值，受压是粗粒式沥青混凝土0.270为负值，受压是水泥碎石0.2090.042是水泥石灰砂砾土

11、0.1420.040是6 剪应力验算将多层体系换算成当量三层体系，计算剪应力时面层为计算层，应采用高温时得参数，其余各层则采用抗压回弹模量，按式计算当量层厚度。6.1 计算当量三层体系表面的剪应力及主压应力 由，查路基路面工程图12-21,12-22，得到了，；由，查路基路面工程图12-21,12-22，得到了，；由，查路基路面工程图12-21,12-22，得到了，；由此得出：紧急制动时（）6.2 计算破坏面上可能发生的剪应力时6.3 计算路表边缘处容许剪应力时综上所述，关于紧急制动时面层剪应力得验算汇总如表5：表5 紧急制动面层剪应力验算表容许剪应力计算的可能剪应力是否满足紧急制动0.492

12、0.39是 7 防冻层厚度验算查路基路面工程表12-2，沥青混凝土路面最小防冻层厚度可知，防冻层得厚度均满足要求。通过计算可确定本方案所拟定得路面结构符合要求，即中粒式沥青混凝土：4cm；粗粒式沥青混凝土：8cm；水泥碎石：25cm；水泥石灰砂砾土：27cm；（满足要求） 8电算结果* *新建路面设计成果文件汇总* *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 解放 CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 500 2 黄河 JN150 49 101.6 1 双轮组 600 3 跃进 NJ131 20.

13、2 38.2 1 双轮组 100 4 太湖 XQ641 33 67 1 双轮组 100 5 太脱拉 138S 5.4 90 2 双轮组 <3 100 6 黄海 DD690 56 104 2 双轮组 >3 100 7 日野 KB222 50.2 104.3 1 双轮组 100 设计年限 15 车道系数 .45 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 4.5 2 5 4.5 3 5 4.5 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 : 1501 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5124086 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工

14、后第一年日平均当量轴次 : 1304 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 4451571 公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 27.3 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 .9 .33 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .27 3 水泥碎石土 .4 .17 4 水泥石灰砂砾土 .35 .14 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 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 27.3 (0.01mm) 路面设计层层位

15、: 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 抗压模量 抗压模量 容许应力 (20) (15)1 中粒式沥青混凝土 4 1300 1900 .33 2 粗粒式沥青混凝土 8 900 1000 .27 3 水泥碎石土 25 1300 1300 .17 4 水泥石灰砂砾土 ? 800 800 .14 5 土基 38.5 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 27.3 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 27.4 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 24.8 (0.01mm) H( 4 )= 20.2 cm(仅考虑弯沉) 按容

16、许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 20.2 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: - 中粒式沥青混凝土 4

17、cm - 粗粒式沥青混凝土 8 cm - 水泥碎石土 25 cm - 水泥石灰砂砾土 21 cm - 土基 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 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15)1 中粒式沥青混凝土 4 1300 1900 计算应力2 粗粒式沥青混凝土 8 900 1000 计算应力3 水泥碎石土 25 1300 1300 计算应力4 水泥石灰砂砾土 21 800 800 计算应力5 土基 38.5 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉

18、值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 26.8 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.8 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.7 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 111.4 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 303.2 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 242 (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 )=-.204 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.065 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .086 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .117 (MPa)致 谢 在经历了近一个月的课程设计中，不仅使我对课本上的理论知识有了新的感官的认识