路基路面课程设计-高速公路路面结构设计

1、路基路面课程设计一高速公路 路面结构设计路翦洛面工程课程设计任务书题目东青高速公路路面结构设计系（部）土木工程专业土木工程班 级名 学号上月幺日至12月豆日共1周指策娜（签学系主任（签字）目录:PlP7一、设计内要求:二、沥青混凝土路P8T181、献分析：P8f TOC o 1-5 h z 2、路面结构组合设计P93、各层材料的抗压模量与劈裂强度P9-P 104、回弹模量的确P105、谢十悔僦定P10-ll6、设计资料总结P117、石灰土层厚度PU8、计孰 瞭结P1M14PH27 P15P16 T15T16T169.沥青混凝土路面图纸P14 三、混牡路面设计:1、交通分析：2）、计除次数:IX

2、轴载换算：2、初报路面结构： P16-17P173、路面楙I统（确定 二、设计原始资料：4、劳应力P17-P185、应力6、结果一7、?18P19P20P21P27一、设计内容及要求设计内容：根据所提供的各项资料及交通量，交通组成等确定合理的路面结构组 成，选择适用的路面材料并进行材料组成设计，确定土基回弹横量值和路面材料设 计参数，并计算确定路面结构计算层的厚度，进行必要的防冻层厚度验算。对沥青 路面设计验算各层的层底拉应力，计算施工质量控制的检测验收弯沉值，并进行必 要的方案比选，绘制路面结构施工图。设计要求：运用相关资料完成各项h算内容，提交一m面结构设计图（沥青路面和水泥路面）。1、工

3、程概况东青高速公路青州段，d施东营，南止青州，途经广饶、桓台等县市，是山东省高速公路 干线网的重要组成部分，为构建山东中部地区把8s体系，发挥高速公路的经济带动作用，促进山 东半岛内陆地区的经济发展，将产生重要影响.其中青州段桩号为84K+33L5106K+856.5,全长22.525KM。该路段地处Hs区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为45cg平 均最低气温为-139,最高气温37.5C,年平均降雨量为960mm,潮湿系数为0. 5L 00, 地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为粘性土，据调查和设计要求，路床表面距 地下水位平均为1.8联沿线有碎石、水泥、石灰建筑材料，

4、该地区靠近西部有博山有火 力发电场，设计时若采用粉煤灰，供量充足。2、交通资料序号艇KN自重KNUtt后轴3次数 次/日1红岩830290180.0120.062.0119.0119.03502出SHF150804245.1101.54203黄河SPP200200.0114.650.7113.376.7576. 751004湘江HQP40140982.3.173.273.23205尼2766170.090.067.0102.5102.5102.580交通调查资料为2012年，设计H算年限的起算年为2015年，交通艮峰通量年增长率为10烤虑。对水泥混凝土全设H年限内均采用4.5%。3、其它设i管

5、数可参照规范进行选用。另据研究资料表明，各设计模量比规范所提供的数 值中解氐。4.建筑材料资料(1)现有的粗集料、细集料、矿粉三种矿质材料、筛分结果按分计筛余计，列于下表:寸(mn)%)3( %)矿粉(%)(DA(2)B(3)C(4)D(5)E(6)FG(1)H(2)1(1)J(2)H31.526.54.119.03.25.016.02.63.74.026.113.279.31.238.141.95.16.19.51.880.719.228.240.763.24.7588.823.52.550.423.720.21.82.3610.80.82.92.539.814.05.21.180.91.5

6、23.425.54.80.616.619.013.70.315.338.50.1511.421.30.07510.816.54.0170.07595.883马歇尔试验辘力学指标测果汇豺吓试件 融 Na用量 (%)度 PS (g/cin)空隙率 W (%)间VMA(%)和度 VFA (%)稳定度 MS (KN)流值 MS(0. Imn)模数 T (KNmn)A-15.02.3285.817.964.56.72131.9A-25.52.3464.717.671.87.72333.5A-36.02.3543.617.479.58.32533.2A-46.52.3532.917.782.08.2282

7、9.3A-57.02.3482.518.485.57.83721.1沥青混合料水稳定性试验结果沥青用量马歇礴定度作 (KN)浸水马歇傩定度临 (KN)浸水残留稳定蜗 (%)0AC=6.08.37.692OAC =?8.07.885沥青混合料抗车辙试验结果沥青用量T CC)P (MPa)媚就DS (犯mm)0AC=6.0600.71030OAC =?600.71360(3)三、设计完成后殿的文件和图表.设计说明部分：路面结构设计H算说明书沥青路面和水泥混凝土路面各一份，若打印时，统 fffl word文档，正文采用小4号宋体，A4,页边距均为20nm,行间距采用18磅，装订线 留5om。文中标题

8、采用小三号宋体加fi。.图纸部分：沥青路面结构设计图、水泥混凝土中路面结构设计图，水泥混凝土路面分块示意 图，水泥混凝土路面屣构造图。要求用脓成VI纸输出。.谢僚构磔求（1）封面，包括题目、系（部）、飒、学生姓名、学号、指导教师及时间（豕 月、日）（2）摘要（仅对论文）,摘要是论文内容的简短I僦。关键词应为反映论文主题内内容的通 用技术词汇，ft为3-4个左右，一定要翊要中出现。（3）目录，要求层次清晰，给出标题及页次。其最后一项是无序号的“参考1（4）正文，正文应按照目录所定的顺序依麒写，要求H算倾，论述清楚、简练、通顺, 插图清晰，书写整洁。文中图、表及公郑概范地绘制和书写。 参考文献，参

9、考文献必须是学生在蜂设计中真正阅读过和运用过的，文瞬照在正文中的出现顺翎例。（6）雌设计资料的装订，臃设计按以下顺序装订成册：封面、臃设计任务书、成绩评:、图纸。定表、目录、摘要、正文、设H体会及今后的改进意见、参考二四、项 目时间 氏）1.沥青路面设计（2.5 天）物确定和结构组合设计1（二）料选择和材料组成设计1（三）设i惨数确定，摩度计算及拉应力验算0.52.混凝土路面设计（1.5 天）（四）交通部确定及结构组合设计0.5疑土路面结构厚度设计1（六）编写设计H缜说明书0.5（七）施工图绘制礴T成册0.5五、主要参考蝌道路建筑材料第三版严家15编著2、3、4、5、6、公路工程技术标准（JT

10、G B012003）公路沥青路面设计规范（JTGD602006）公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD4J2002）公路路面基层施工技术规范（JTJ0342000） 公路沥青路面施工技术规范（JTGF402004）7、公路工程混合料配合比设计与试验技术手册路基路面工移课程设计沥青路面设计1.(1)交通调查与分析按沥青路面设H射范，按弯沉沙算及沥青混凝土路面拉应力验算条件，进行标准轴载的换算。累神次H算合理选定车道系数，交通量增长率，十|算累M标准轴载作用次数。注意设计H算年限及分段H算累廿作用轴次方法。结犍合设计根据设计资料提供的地质、水文、气候、材料哪逐条伟 合理邮路面结构频。按规范推荐结构厚

11、度范围,结合累计作用轴次情况，拟定各结构层厚度，并确定设计层位。模量与劈裂强度雌路面材料回弹模量确定a)s回弹雌值可按鳏法确定。路面材料各层的回弹模量值及劈裂强度可参照规范合理选用，注意取用高限或低限的条件。H算设H湾沉值(1)(2)按设计弯沉值公式计算设计弯沉值。注意各个系数的选择。结构厚度设计 结构层防冻验算 彼幡如果有其它方案 还需要进行技术经济比较，确定最佳方案。11.确定其它各项指标，如路面、路肩宽度、路拱横坡度、路缘石，各结构层宽度,路基边坡坡度、 酬等。嫌刷犍面结I缄ffi图。二、混凝土路面设计.调查资料朝与设H参数的确定况,，按独泥0bM面定公式，算，区分轴S (双轴、三、聊舒

12、况)(2)(4)中轴载重量为轴型组的总重。进行交通量分级、确确定水泥混凝土设计强蝴弯拉弹性模量值.结构层组合会计按路面结构组合设计原则，拟定路面结构层次。 基层、垫层在选用时，应注意抗冲刷条件。撼8范所推荐基层、垫层，结合当地条件，合理邮基、垫层辉。确定水泥混凝土路面板的厚度范围，并结合交通量情况，初定厚度。计算基层顶面的当量回弹模量，当底基层和垫层同时存在时，可先将JO层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层，再与基层一进行H算。.混凝土路面板厚设计准tt载在临界荷位处的选取板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。计算I临界荷位处的温雌劳应力。根据可靠度系数，

13、判断荷翱翻应力与温度疲劳应力之和，是否在允许范围之内，否则行必要的调峪.板的平面尺寸设计合理确定板的平面尺寸(板长及宽度).削按水泥混凝土路面设H,规范第5节的内容进行施设计，按第6节的内容进行配筋设计。.结构层防冻厚度验算睾，虑加设烂节性冰冻地区，若路面的总厚度小于最小防冻厚度时，必需进行防冻厚度9如果有其它方案，还需要进行技术经济比较，确定最佳方案。确定其它各例标，如路面、路肩宽度、路拱横坡度、路缘石，各结构层宽度，路基边坡坡度、 边沟等糕#蟒基路面结构断面图。沥青路1轴载分析: 交通资料表序 号asKN自重KNIttt后轴1后轴2后轴3次数 次/日1红岩830290180.0120.06

14、2.0119.0119.03782消隹HF150804245.1101.54203黄河SPP200200.0114.650.7113.376.7576. 75100湘江HQP40140982.3.173.273.23205尤尼克2766170.090.067.0102.5102.5102.580（1）以设计弯沉值为指标及3 当以设计撕值为指标及加 作用次数ni,均战下式换算方鳞沥青层层底拉回 清层层底拉应力僦 就就醐载P的当量3J中的累计当量轴次。时，凡轴载大于25KN的各级轴载Pi的 啜N。计算结果如下表所示：轴教换算结果表（弯沉）Pi/KNc,C儿N确C03029062.016.43783

15、02. 4119.02.213781772. 3侬HF150WW45.116.442084.2101. 511420448.1黄河SPP20050.716.410033.3113.311100172.1后轴276.752.2110069.6湘江HQP40后轴73.221320164.7尤尼克2766雌67. 016.48089.7后轴102.53.4180302.8累计3439. 3讨算设H年限内一个车道上的累计当量物啜拟建高速公路，沥青路面的设H年限为15年，四车道的车道系数是0.40.5,取nR.45=365 Ml(1 一，力365 x(1 + 0.1)i5-1 X 3 x 0 45 =1

16、7948435 次400 万次1Ney 0.1故应属于高级路面。该值可用于来H靠路面谢臂沉K沥青层靛应力。(2)演算半冈咐差层层底拉应力中的累计当量轴次。型行半M性基层层就应力验算时，凡tt载大于50KN的各级轴载4的作用嫂 邸酸下酸算成t端腼P的当量作用MNoN=ZCCn计算结果i吓表轴蟋算结果表(半刚ttS覆层底拉应力)翘P1/KNcC；niN红岩830290脾62.0118.5378152. 7119.0313784560.2江淮HF150螂45.1118.542013.3后轴101. 511420473.1黄河SPP20050.7118.51008.1113.311100271.5后轴

17、276.753110036.1板即40后轴73.22132052.8尤尼克276667. 0118.58060.1碎102.55180487.4累计6115.3累计当量轴播 365Ml(1 + 7)-365 x 1(1 + 0 1)15 -11,Ne=1x6115.3 x 0.45 =31913489次。该值可用来H算半B胜基层层底拉应力。2、结构组合设计路面结构面层采用沥青混凝土 (17cm),基层采用石灰粉煤灰土 (20cm)底基层采用石灰土 (25cm),规范规定高速公路的面层由两层至三层组成，所以采用三层式沥青层面，表面层采用 娜式密级配沥青混凝土厚度分别为3cm),中面层采用中粒式密

18、级配沥青混凝土(厚度为6cm), 下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度8cm)。+3、材料的抗压模量与劈蜘K查表得到各层材料的抗压模量与劈懒8。抗压模量取20C的模量，各值均取规范给定 范围的中值，因此得到20的抗压模量： 碉式密级配沥青混凝土为1400班心中粒式密 级配沥青混疑土为1200MPa,粗粒式密级酸5青混凝土为900MPa,二碎石为1500*,石灰土 为550MPa.各层材料的瓣蜩度：辘式密级配沥青混凝土为1.4MPa,中粒式密级醐清混凝土为 l.OMPa, 级SaffiWgiK为O.娜a, 215为 0.6MPa,为 0.225MPeu 4、土基回弹模量的确定a、确定临界高度：

19、由于路湎至地下水位的高度为L 8m,又由于该路段位于鲁豫轻冻区,自然区划为山区，土质为腓性土，查表得H=2.51n ,从=2.0m,故得土基的干湿频为潮 b、糜得 01.20，2 =1.03,办=0.86。公=0.962 c、由路基土的平局稠度3.962,查表，内插得土基回弹模量=35.4MPa 因为该路段是高速公路，由沥青路面设浒范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量提 # 15%-30%，取 15%。则土的回弹模量EL35,4 (1+15%) =40.7MPa。5、设计指标的确定对于高速公路，规鹿求以设if弯沉值作为设计指标，并进行结构层砌劝演算。1)、设计弯沉值对于高速公路，公路等级系

20、数A=l0； A、：面层是沥青混凝土面层，面层频系数取1.0AJ基层翘！系数，对于半冈界逐层为1.0M ：设H年限内 Y车道B的累计当量轴麒为次。酬飒既 L=鬃AA4=TbxixfL2g32)、各层材料的容许层/融应力为：=辘成密级配沥青混凝土=0.09A/22/A = 009*10*31913489,122/i0=4-6 = 6/ ks=L N4. 00=0. 35MPa中粒式密级配沥青混凝土ks=0 09 A, * N/ a = 009* L0*31913489。)1 0=4 3 (yK-(yslJ ks =1 0/4.00=0.2!Pa粗粒式密级配沥青混ks=009 A, * N：/A=

21、0.09*i,1*31913489* / lo=4.436 = 6 J ks 包 8/443=0.1 刖a 鼠=o.35*n：/A = O35*31913489/lo=2%6 = (TsJ ks 6/2. 34=0. 24PaAs = 0.45 N： ”/ A, = 645*31913489。”/ LO = 3- 01(Jr =(yslJ k s225/3.01R. 07网Pa6、设计资料总结设H弯沉值为20. 7 (0. Ohnn),相关设计资料汇总如下表。设计资料汇总表材料名称h/cm15模量20模量容许拉应力旭a细粒式密级配3200014001.40.35中粒式密级配4160012001

22、.00.25粗粒式密级配612009000.8060.26255505500.2250.0751540.77、确定石灰土层厚度通过计算机设计H算得到，二螭石的厚度为29.7cm,实际路面结构的路表实测弯沉值为68.2 (0.01皿)，沥青面层的层底均受压应九 二螭石层底的最困应力为0.124MPa,石灰土层底最地应力为0. 062Mpa。以上设计结果满足设计要求。8机iW结果：椭建路面设H成果文件汇加 *轴麒算及设计弯沉值和容许拉应力tt算序号1车型名称 磅CQ30290前轴重(kN)62后 ttfi(kN)119后邮 2后轴轮组数后轴距(m)3礴 3622HF150

23、45.1101.51420350.7113.31100476.75233206尤尼克276667102.53.O55 a ( 4 )= . 124 O ( 5 )= .062(MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa)9沥青混凝土路面图纸土基顶面竣工验收弯沉值LS= 287.8 (0. 01mn)( “基层中粒式沥青混凝zl粗粒式沥青混凝二石灰粉煤灰碎W石灰土混凝土路面设计1、交通分析序号雌KN自重KNtWh2作用年 次/日1红岩830290180.0120.062.0119.0119.02782江淮HF150804245.1101.54203黄河SPP200200.0114.6

24、50.7113.3100黄河SPP200200.076.7576.751004湘江HQP40140982.3.173.273.23205尤尼克2766170.090.067.0102.5102.5102.580交通调查资料为2012年，设计计算年限的起算年为2015年，对水泥混凝土全酬年限内均采用4.5%。轴雌算红岩 830290：M 4bM 打 =2.22xl()3 x62O43 x278x(斋)+1.07xl0-5x(2xll 9.O) 022 x 278 x 如。=1458. 6 次I 100 )江淮HF150：凡=小样)=2.22xlO3x45.r043田，儒爰,矶需人33.5次黄河

25、SPP200：M = N,佚2.22x103、5。7。用xl00 xMlxl00 xfU!，6= 738.2 次 lioo J I loo )黄河 SPP200：=O+LO7xlO-5 x(2x76.75)-022、如（谨耳心次湘江即40：N = g3 NJ 冬 | =2.22x103 x23.1 * x320 x23.1Too16+1.07x105 x(2x 73.2)- x320 x芋”？ =0. 5 次I 100 ；尤尼克2766：=2.22x105 x67.0043x80 x2.24xl08x(3xlO2.5)-022 x80 xpx 102.5 10016二80.5次N s = N

26、+ N、+N/ N 3+N、+双（2）计作用彼I水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按设计基辘内设计车道所承受的标准机载累计作用次数分为4级，即特重交通、重交通、中第as和轻交通四个球。分级如下表。重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数n/。4)200010020003100 -1n -0.045x由于400万V12.2xl（）6次V2000万次 故属于重交通级。2、初拟路面结构由相应于安全级一的变异水平物为（修。礴高速公路、重交通物和彳修变异水平吸 琴得嬲普通蹒土面层厚度为0.25m。基层选用水定材料,厚0.20m,垫层为0.15m 偷W量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽375m,长5.0

27、m。纵缝为蟠杆平缝，横缝 为设传力ff的假缝。3、路面材料参数确定取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.丽a,相应弯拉弹性模量标准值为31a。路基回弹模量取40Mpa,低剂量石灰土稳定土垫层回弹模量取500MPa,水频定粒料基层回 弹鳗取1300MPao,2 _ .2r 1300 x0.202 +500 x0.152 1m口 hi Ei + /?： Ei =；MPa=1012MPaEx = P7T70.20 2 + 0. 15 2力产2_；+血+仇+九” 11Ei hi Eihit= 1300 x020+500 x0.15+12(O.2O + O.15)、(=/12 x 2.79/1012=0

28、. 321m1300 x0.20 500 x0.1512)=2.79MNm久一基层和垫层的当量厚度(m)有关的回归系数。a b与有关的回归系数。F1012a=6.22g 51(次)-1=6.22x 1-1.51()皿H 03-4).55=1-1.44x1012x-0.55EO)的当量回弹蝙E,ExErEo)、l/3=0.756=4. 03x(0.321 )0 758 x 40 x1012 p一- =2(Wa100MPa4031000 J “=0.712m普通混凝面层的相对刚更恪为:E p r=0.537h = =0.537x0.25x Et)4、荷载疲劳应力临界荷位处产生的频应力计算为：%,=

29、O,O77r6/r2 = 0.077 x 0.71206 x 0.25-2 =1.012MPa因纵缝为蛔评缝,接缝传荷载的应力折减系数忆=0.87.考虑设计基辘内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数和=N； = (12.4 x 106 yg N. 537o顺公路甯S,由下表所示，考虑重中等轻综合影响系数K.空回螂量E加a1.451.351.201.101201008060偏载和动载等因素对路面:疗损坏影响的综合系数KT35。充应力就算为crpr = krk fkcaps = 0.87 x 2.537 x 1.35 x 1.012 = 3.02MPa 5、温度疲劳应力II区最大温度梯度取88 CC/m)o板长血/r= 5/0.726=6.89,由图可查普通混凝土板厚 h=0.25m, Bx=0. 50。最大温度梯廓I泡凝板的温蟆曲应加算为x 0.5=1,705MPa1x10-5 x 31000 x 0.25 x 88温度疲劳应力系数彩5.01.705O.828x1.7055.01.323