道路工程课程设计1

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流道路工程课程设计-1.精品文档.河海大学文天学院课程设计报告课题名称： 道路工程课程设计 姓名： 吕小峰 学号： 110740122 专业班级： 交通工程一班 指导教师： 刘 云 2014-2-26道路工程课程设计任务书 一、设计任务及内容： （一）设计任务：1沥青路面结构设计 2旧路面补强设计 3水泥混凝土路面结构设计（二）设计内容：1车辆荷载换算； 2初拟沥青路面结构（结构、材料、层厚） 6确定计算参数（各层材料和土基的回弹模量） 7用容许弯沉值验算路面整体强度； 8验算沥青混凝土层和整体性材料结构层的弯拉应力； 9计算旧路面的计算弯沉值

2、、确定补强层结构、计算补强层厚度； 10初拟水泥混凝土路面结构（结构、材料、层厚、平面尺寸及接缝）； 11确定各层回弹模量及当量回弹模量； 12荷载及温度疲劳应力计算； 13检验并确定水泥混凝土路面结构； 14确定沥青路面与水泥混凝土路面的衔接方式。 二、设计资料 5区平原微丘区某二级公路，原有路面宽度9米 ，厚度为 25 cm 天然砂砾垫层，20cm 石灰土基层，2.5cm 沥青表面处治层。近年来由于大吨位车辆的增加，个别路段不能适应交通运输的需要，对下列路段的路面按一级路面改造，并作如下处理： k0+500k3+500 段，改线需在新路基上铺沥青混凝土路面；k3+500k5+000 段，旧

3、路面强度不足，需进行补强设计； k5+000k6+300 段，接近城镇为改线路段，在新路基上铺水泥混凝土路面。 三、路状调查资料1交通调查在不利季节调查的双向双车道平均日交通量见表1。表1 双向双车道平均日交通量车 型 总重（ KN ） 后轴重（ KN ） 后轴数 轮组数后轴距辆 / 日解放 CA-10 B 80.25 60.0 1 双-900 黄河 JN-150 150.60 101.6 1 双-360 日野 KB-211 147.55 100 1 双-123 太脱拉 138 211.40 160 2 双3m1030黄河 JN162 190.0 127 1 双-21 跃进 230 48.5

4、33.3 1 双-350 预计未来十年，交通量年平均增长率为6% ， 10 年后增长率为 3% 。 2自然条件调查沿线土质为粉质亚粘土， 液限wL=30% ，塑限wp18%。当地多年平均最大冻深为 1.1 米 。（气象部门调查的田野冻深）。 k0+500k1+500 段，路槽底距地下水位 2.6 米； k1+500k3+500 段，路槽底距地下水位 2.1 米； k3+500k5+000 段，测得路槽底以下 80 cm 分层含水量为： 19.55%、19.90% 、 20.78%、21.10% 、 21.74% 、 21.10% 、 21.66% 、 21.90% （ 080cm , 每 10

5、cm 为一层） k5+000k6+300段，路基填土高度为0.8米，调查得地下水埋深为 1.4 米。 对k3+500k5+000 段，在冻前进行路面弯沉实测弯沉值为：28、40、 50、 31、53、40、28、46、40、29、45、40、50、25、50、39、41、30、35、37、24 、52 、31、39、49、31、33、33、20、49（单位为 1/100mm ）。 3材料调查 沿线可采集各种砂、石料；附近有矿渣、炉渣可利用；水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。 四、设计方法、步骤（一）沥青路面结构设计 1. 计算标准轴载的作用次数； 2 . 确定道路的交通分级，选定设计年限及车道

6、系数 3 . 计算使用年限内累计当量轴次 4 . 确定容许回弹弯沉值 LR 新建沥青路面设计： a . 确定各路段干湿类型和路基与各层的回弹模量值； b . 进行路面结构组合设计；c . 按三层体系理论计算路面厚度，确定采用方案，并验算防冻厚度。 绘制路面结构图。 （二）原有路面补强设计： a .确定路段干湿类型和计算弯沉值 L0 ； b .路面补强方案拟定d . 采用双层或多层弹性层状体系计算路面补强厚度，确定采用方案；e .绘制路面补强设计图。（三）新建混凝土路面设计 计算标准荷载的作用次数； 确定交通量分级，选定设计年限及轮迹横向分布系数； 计算设计使用年限内累计当量轴次； 初拟路面结构

7、，包括结构层次、类型和材料组成，各层的厚度、面板平面尺寸和接缝构造； 确定材料参数，确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层垫层和路基得回弹模量，基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量； 计算荷载疲劳应力： a . 查应力计算图得最大荷载应力； b . 定接缝传荷系数，疲劳应力系数，综合系数； c . 计算荷载疲劳应力； d . 计算温度应力。 由自然区划选最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的翘曲温度应力，最后计算温度疲劳应力。 检验初拟路面结构 按 0.95fcm p+t 1.03fcm 公式检验，如不满足，重拟路面结构，重新计算，直到满足要求为止。计算厚度取整至厘米。 画

8、出最后选定的路面结构图。 三、课程设计文件装订 完成设计项目后，将设计任务书、说明书、计算书、设计图纸装订成册。 一 沥青混凝土路面结构设计1.1以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，换算为标准轴P的当量轴次N（路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示）小于25KN的轴载不计。解放 CA-10B黄河 JN-150日野KB-211太脱拉 138由于后轴距3，故轴数系数为湘江HQP40由于后轴距3，故黄河 JN162跃进 2301.2 进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算为标准轴P的当量轴次N（小于50KN的轴载不计）。解放 CA-10B 黄河 JN-150 日野KB

9、-211 太脱拉 138 由于后轴距3，故轴数系数为湘江HQP40 由于后轴距3，故黄河 JN162 跃进 230 1.3 设计年限内一个车道上的累计当量轴次数拟建公路为一级公路，路面的设计年限为10年，使用期内交通量的平均增长率为6%，按双向两车道设计，车道系数取=0.5。a.以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数： b.当进行半刚性基层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数：1.4 确定路面等级、交通等级和面层类型根据设计任务书的要求及交通量设计年限内累计标准轴次，由沥青路面设计规范表3.1.8交通等级及路面类型选择。累计当量轴次1

10、00400万次/车道，交通等级为轻交通，应属于高级路面，面层类型为沥青混凝土。1.5 确定容许回弹弯沉值2.1 各路段干湿类型和路基与各层的回弹模量值该地区属于5区，由自然条件调查可知，在 段其路槽底距地下水位的高度H=2.6m，查表可得5区粉性土路基的临界高度。再根据路基干湿类型表，该路段属于中湿类型。在 段其路槽底距地下水位高度H=2.1m，查表可知该路段属于中湿类型。在段，路基填土高度为0.8米，调查得地下水埋深为 1.4 米，其路槽底距地下水位高度H=2.2m，则该路段也属于潮湿类型。在和段（铺沥青混凝土路面），查得分界稠度为：。因H值偏近值，估计该路段路基上层80cm范围内的平均稠度

11、约为1.00左右。查表二级自然区划各土组土基回弹模量参考值可得。2.2 确定路面结构层次、初拟各结构层厚度查沥青路面设计规范表A.2.2-1、表A.2.2-2中各参数值，初步拟定方案如下表2-1：表2-1 路面各层分配情况层位结构层材料名称厚度mm)抗压模量（MPa）劈裂强度（MPa）20151细粒式沥青混凝土AC-1030140020001.22中粒式沥青混凝土AC-16601200180013粗粒式沥青混凝土AC-2580100012000.846%水泥石粉2006000.654%水泥石粉3500.4初步拟定厚度如图1细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm,E1=1400MPa粗粒式密级配沥

12、青混凝土 h2=8cm,E2=1000MPa6%水泥石粉 h3=20cm,E3=600MPa4%水泥石粉 h4=？cm,E=350MPaE0=42.5MPa图1 初拟结构层以及其厚度2.2.1 计算确定路面设计弯沉值，其中由此计算2.2.2 计算待求层厚度根据，求理论弯沉系数由、代入数据，即计算基层高度H5 把此多层体系换算成三层体系，如下图2，计算方法如下：细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm,E1=1400MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=8cm,E2=1000MPa6%水泥石粉 h3=20cm,E3=600MPa4%水泥石粉 h4=？cm,E4=350MPaE0=42.5MPa细粒式密

13、级配沥青混凝土 h1=3cm E1y=1400MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=3cm E2y=1000MPaE0=42.5MPa图2 换算当量三层体系图2.2.3 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有，则a、 细粒式沥青混凝土的容许拉应力b、 粗粒式沥青混凝土的容许拉应力c、 6%水泥稳定石粉d、 4%水泥稳定石粉确定各层层底拉应力（说明：计算层层底以上层的回弹模量E取弯拉回弹模量，而因为细粒式沥青混凝土同粗粒式沥青混凝土的弯拉回弹模量无给出，则选的抗压回弹模量，如计算层层底以下各层的回弹模量E取抗压回弹模量）。a、确定细粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力将多层体系

14、换算成当量三层体系，如下图；细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm,E1=1800MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=8cm,E2=1400MPa6%水泥石粉 h3=20cm,E3=600MPa4%水泥石粉 h4=32cm,E4=350MPaE0=42.5MPah=3cm E1y=1800MPaH=?cm E2y=1400MPaE0=42.5MPah=3cm E1y=1800MPaH=?cm E2y=1400MPaE0=42.5MPa,查表得，表明该层层底受弯曲压应力，自然满足要求。b、确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力将多层体系换算成当量三层体系，如下图：细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm

15、,E1=1800MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=8cm,E2=1400MPa6%水泥石粉 h3=20cm,E3=600MPa4%水泥石粉 h4=32cm,E4=350MPaE0=42.5MPah=？cm E1y=1400MPaH=？cm E2y=600MPaE0=42.5MPah=11.19cm E1y=1400MPaH=26.86cm E2y=600MPaE0=42.5MPac、确定6%水泥石粉层底的弯拉应力将多层体系换算成当量三层体系，如下图：细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm,E1=1800MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=8cm,E2=1400MPa6%水泥石粉 h3=20cm

16、,E3=2800MPa4%水泥石粉 h4=32cm,E4=350MPaE0=42.5MPah=？cm E1y=2800MPaH=32cm E2y=350MPaE0=42.5MPah=29.41cm E1y=2800MPaH=32cm E2y=350MPaE0=42.5MPa确定4%水泥石粉层底的弯拉应力：将多层体系换算成当量三层体系，如下图细粒式密级配沥青混凝土 h1=3cm,E1=1800MPa粗粒式密级配沥青混凝土 h2=8cm,E2=1400MPa6%水泥石粉 h3=20cm,E3=2800MPa4%水泥石粉 h4=32cm,E4=350MPaE0=42.5MPah=？cm E1y=28

17、00MPaH=32cm E2y=350MPaE0=42.5MPah=29.41cm E1y=2800MPaH=32cm E2y=350MPaE0=42.5MPa二新建水泥路面设计1.交通荷载分析及荷载换算水泥混凝土路面荷载应力计算时，以BZZ100（双轮组单轴轴载载重100KN）作为标准轴载。讲不同的轴轮型和轴载的作用次数，换算为标准轴载的作用次数。解放 CA-10B黄河 JN-150日野KB-211太脱拉 138由于后轴为双轴，所以湘江HQP40由于后轴为双轴，所以黄河 JN162跃进 230累计轴载为：，交通等级为特重交通标准轴载累计当量作用次数：由表3.03，公路等级为一级公路，设计基准

18、期t=30年，安全等级为一级，临界荷位的车辆车辆轮迹横向分布系数一级公路取0.22，交通量年平均增长率为6%2.初拟路面结构由公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011，得相应于安全等级一级的变异水平取低级。根据一级公路、特重交通等级和低级变异水平等级，查规范JTG D40-2011中表4-3，初拟普通水泥混凝土面层厚度为240mm。碾压混凝土基层选用0.18m厚水泥稳定粒料，底基层选用0.20m多孔隙水泥稳定碎石，普通混凝土板的平面尺寸为长5.0m，宽4.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。碾压混凝土设纵缝一条横缝间距5m，硬路肩3.50m,采用与行车道等厚混凝土并设拉杆与

19、行车道板相连。3.路面材料参数确定根据公路水泥混凝土路面设计规范查表3.0.8和附录E.0.3，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为，相应的弯拉弹性模量为，水泥稳定粒料基层回弹模量，多空隙水泥稳定碎石回弹模量。用查表法确定该路段土基弹性模量,基层顶面当量回弹模量Et：4.计算荷载应力普通混凝土面层的相对刚度半径r：计算荷载应力时的模量修正系数：地基的计算回弹模量：建立 间的转换关系：计算荷载疲劳应力：查规范得综合系数：，接缝传荷系数：疲劳应力系数设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力：查图荷载疲劳应力：温度疲劳应力： ，查规范得板长5m，区最大温度梯度值，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应

20、力计算。自然区区，查JTG D40-2011可得，则：。则温度疲劳应力为：。5.检验初拟路面结构应力检验：一级公路。变异水平为中级，目标可靠度为90%。查表3-1可知可靠度系数为。，。因而，所选用的普通混凝土面层厚度（0.24m）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，即初拟路面结构符合规范要求。三参考资料 1道路工程教材； 2公路路基设计规范（ JTJ 013-2011 ）人民交通出版社，1995. 北京 3公路沥青路面设计规范 JTJ 014-97), 人民交通出版社，1997. 北京 4公路水泥混凝土路面设计规范（ JTJD40-2002 ）人民交通出版社， 2002. 北京。