路基路面工程课程设计

路基路面工程课程设计 山东交通学院 路基路面工程 课程设计 院(系)别 土木工程系 专 业 土木工程 班 级 土木063 学 号 060711313 姓 名 李鹏 指导教师 胡朋 成 绩 二??九年六月 目 录 一、新建沥青混凝土路面设计????????????????????????????2 1. 交通分析及设计弯沉值的确定?????????????????????????????2 1.1 轴载分析 ????????????????????????????????????????? 2 1.2 路面设计弯沉值的计算 ??????????????????????????????? 7 2. 土基回弹模量的确定 ????????????????????????8 3. 结构组合与材料的初选定??????????????????????????????8 4. 各层材料抗压模量与劈裂强度的确定????????????????????8 5. 设计指标的确定????????????????????????????????9 6. 设计资料总结?????????????????????????????????????????10 7. 确定石灰煤渣矿渣层厚度 ???????????????????????????????? 11 二、旧路面(沥青混凝土路面)补强设计???????????????????????????? 15 三、新建水泥混凝土路面设计????????????????????????????19 1. 交通分析?????????????????????????????????????19 2.初拟路面结构??????????????????????????22 3. 路面材料参数确定?????????????????????????????23 4. 荷载疲劳应力计算?????????????????????????????24 5. 温度疲劳应力计算?????????????????????????????24 6. 应力复合??????????????????????????????????????25 四、相关图纸???????????????????????????????????????????????????? 2 6 1 五、电算截屏???????????????????????????????????????????????????? 3 1、新建沥青混凝土路面设计电算截屏????????????????????????? 3 1 2、旧路面(沥青混凝土路面)补强设计电算截屏????????????????? 3 6 六、心得体会???????????????????????????????????????????????????? 4 1 七、主要参考文献????????????????????????????????????????????????? 4 2 1 一、 新建沥青混凝土路面设计 1、交通分析及设计弯沉值的确定。 1.1轴载分析 设计年限内一个车道的累计当量轴次数计算(确定路面等级)。 车 型 总重( KN ) 后轴重后轴数 辆 / 日 ( KN ) 解放 CA10 B 19.4 60.85 1 900 黄河 JN150 49 101.6 1 360 日野 KB222 50.2 104.3 1 123 太脱拉 138 51.4 80 2 (轴距?3) 74 东风 KM340 24.6 67.8 1 1030 黄河 JN362 63 127 1 21 日野FC 164 23.9 71 1 350 1.1.1 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，各级轴载P的i作用次数n，匀应按下式换算成 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 轴载P的当量作用次数N。匀应按下式换算i 成标准轴载P的当量作用次数N。根据《公路沥青路面设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》公式 3.1.2-1 kp4.35iN,CCn() ,iii1,2,p,1i ?解放CA10 B kp4.35iN,CCn(),iii1,2,pi,1 19.460.854.354.35(次) ,1，6.4，900，()，1，1，900，(),4.60，103.70,108.30100100 ?黄河 JN 150 kp4.35iN,CCn(),iii1,2,p,1i 49101.64.354.35(次) ,1，6.4，360，()，1，1，360，(),103.47，385.74,489.21100100 ?日野 KB 222 2 kp4.35iN,CCn(),iii1,2,p,1i 50.2104.34.354.35(次) ,1，6.4，123，()，1，1，123，(),39.28，147.72,187.00100100?太脱拉 138 由于后轴距?3，故=1+1.2(m-1)=2.2 C1,i kp4.35iN,CCn(),1,2,iiip,1i 51.4804.354.35(次) ,1，6.4，74，()，2.2，，174，(),26.19，61.67,87.86100100?东风 KM 340 kp4.35iN,CCn(),iii1,2,p,1i 24.667.84.354.35(次) ,1，6.4，1030，()，1，1，1030，(),14.78，189.97,204.75100100?黄河 JN 362 kp4.35iN,CCn(),iii1,2,pi,1 631274.354.35(次) ,1，6.4，21，()，1，1，21，(),18.01，59.40,77.41100100?日野FC 164 kp4.35iN,CCn(),iii1,2,p,1i 23.9714.35(次) ,1，6.4，350，()，1，1，350，(),4.43，78.89,83.32100100 N=108.30+489.21+187.00+87.86+204.75+77.41+83.32=1237.85(次) 总 1.1.2当进行半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载P的作用次数n，匀ii ‘应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。按《道路公程》2.3.7 得 kp''8iN,CCn() ,1,i2,iiP,i1 ? 解放CA10B 3 kp8iN',CCn() ,iii1,2,p,1i 19.460.8588(次) ,1，18.5，900，()，1，1，900，(),0.03，16.92,16.95100100?黄河 JN150 kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 49101.688(次) ,1，18.5，360，()，1，1，360，(),22.13，408.75,430.88100100?日野 KB222 kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 50.2104.388(次) ,1，18.5，123，()，1，1，123，(),9.18，172.26,181.44100100?太脱拉 138 '由于后轴距?3，故C=1+ 2(m-1)=3 1,i kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 51.48088(次) ,1，18.5，74，()，1，3，174，(),6.67，37.25,43.92100100?东风 KM340 kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 24.667.888(次) ,1，18.5，1030，()，1，1，1030，(),0.26，45.99,46.25100100?黄河 JN362 kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 6312788(次) ,1，18.5，21，()，1，1，21，(),9.64，142.12,151.76100100?日野FC 164 kp''8iN,CCn(),1,i2,iiP,i1 4 23.97188(次) ,1，18.5，350，()，1，1，350，(),0.07，22.60,22.67100100 N=16.95+430.88+181.44+43.92+46.25+151.76+22.67=893.87(次) 总 1.1.3 N 和N'汇总得下表: '(次) N (次) Ne 车 型 P n i (kn)i(辆/日)kkpp''84.35ii NCCn,()N,CCn() C C C' C' ,1,2,1212iii,1,i2,iipP,1ii1, 前轴 19.4 900 1 6.4 4.60 1 18.5 0.03 解放 CA10B 60.8后轴 900 1 1 103.70 1 1 16.92 5 前轴 49 360 1 6.4 103.47 1 18，5 22.13 黄河 JN150 101.后轴 360 1 1 385.74 1 1 408.75 6 前轴 50.2 123 1 6.4 39.28 1 18.5 9.18 日野 KB222 104.后轴 123 1 1 147.72 1 1 172.26 3 前轴 51.4 74 1 6.4 26.19 1 18.5 6.67 太脱拉 138 后轴 80 74 2.2 1 61.67 3 1 37.25 前轴 24.6 1030 1 6.4 14.78 1 18.5 0.26 东风 KM340 后轴 67.8 1030 1 1 189.97 1 1 45.99 前轴 63 21 1 6.4 18.01 1 18.5 9.64 东风 KM340 后轴 127 21 1 1 59.40 1 1 142.12 前轴 23.9 350 1 6.4 4.43 1 18.5 0.07 日野FC 164 后轴 71 350 1 1 78.89 1 1 22.60 ---合计 ---- ---- ---- ---- 1237.85 ----- 893.87 -- 5 1.1.4计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数 拟建二级公路，路面的设计年限为12年， 车道系数η，见徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第329页表2-3-1 ,取η=0.5 。 因为在设计年限内交通量年增长率不一样，2017年前是9%，之后是3%。所以计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数是要分开计算。 1.1.4.1 计算路面设计弯沉及验算沥青层层底拉应力时用的设计年限内一个车道上的累计当量轴次数。 年增长率为9%时的计算 33Ns,N(1，,),1237.85，(1，0.09),1603.05起算年 (次)所以:2010-20161 年的轴载次数是 t 365,,(1)1，,r,NeN,1r 7365[(19%)1]，，,,，1603.05，0.5,2691648.12 9% 年增长率为3%时的计算 设计年限起算年2017年的轴载次数 9Ns2,1237.85，(1，0.09)(1，0.03),2769.13 (次) t365(1，),1,,r, NeN,1r 5365，[(1，3%),1],，2769.13，0.5 3% ,2683057.92 Ns总=2691648.12+2683057.92=5374706.04次 ，4000000 (次) 故应属于高级路面。 1.1.4.2 计算半刚性基层层底拉应力验算时用到的设计年限内一个车道上的累计当量轴次数。 年增长率为9%时的计算 33Ns,N(1，,),893.87，(1，0.09),1157.59起算年 (次)所以:2010-20161 年的轴载次数是 6 t365(1)1，,,,r',N,N1e r 7365[(19%)1]，，, 1157.590.51943685.44 ,，，, 9% 年增长率为3%时的计算 设计年限起算年2017年的轴载次数 9Ns2,1237.85，(1，0.09)(1，0.03),1999.63 (次) t365(1，),1,,r', N,N1er 5365，[(1，3%),1],，1999.63，0.5 3% ,1937476.07 Ns总=1943685.44+1937476.07=3881164.51次 1.2 路面设计弯沉值的计算 按徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第329页的公式进行计算 600 lAAA ,dcsb0.2N e A :公路等级系数 二级公路取1.10; C A:面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0:沥青表面处治为1.2;中、低级S 路面为1.3; A基层类型系数，对于半刚性基层为1.0; b Ne:设计年限内一个车道上的累计当量轴次数=5374706.04次。 600l,AAAdcsb0.2Ne 600,1.1，1，1 0.25374306.04 ,29.75(0.01mm) 7 2、土基回弹模量的确定 按路基土类与干湿类型，确定该路段土基弹性模量。 2.1由原始材料可知:路床表面至地下水位的高度H= 2.1 m，土质为粉质轻 压粘土，地区所在的自然区为?2。查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第308 页表2-2-3得 2.7 m〉 H 〉2.0 m 得5+000—6+300段:土基的干湿类型属中湿 类型。 2.2由土基的干湿类型，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第306表2-2-1 得其分界稠度:1.10〉ω》0.95,内插算出土基的平均稠度ω=0.97 C C 2.3由路基土的平均稠度，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第313页 2-2-5表得 平均稠度为0.90对应的土基回弹模量E为25.0Mpa。 0 3、结构组合与材料的初选定 4 因为设计年限内一个车道上的累计当量轴次数大于400按徐家钰和程，10 家驹编著的《道路工程》第337页表2-3-7b的路面组合为 --------------------------------------- 面层 沥青混凝土 8-10 cm ----------------------------------------- 基层 二灰稳定集料 20 cm ----------------------------------------- 底基层 ? ----------------------------------------- 拟订路面组合与厚度为 ---------------------------------------- 细粒式沥青混凝土 3 cm ----------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 5cm ---------------------------------------- 水泥稳定碎石 20 cm ----------------------------------------- 石灰煤渣矿渣 , cm ----------------------------------------- 4、各层材料抗压模量与劈裂强度的确定 查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的 8 抗压模量和劈裂强度，见下表: 抗压模量/MPa 材料 劈裂强度/MPa 数值 20? 15? 细粒式密级配沥青混凝土 1400 2000 1.4 中粒式密级配沥青混凝土 1200 1800 1.0 水泥稳定碎石 1500 1500 0.5 石灰煤渣矿渣 750 750 0.23 5、相关设计指标的确定 对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。 1)设计弯沉值 l= 29.75 cm (0.01 mm) d 2)各层材料的容许层底拉应力为 相关公式见徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第331-332页 A0.09,g0.22spK,N,,seRA Kcs K其中， : 沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期(MPa) :抗拉强度结构,ssp 系数 ; Aa:沥青混凝土级配类型系数 细、中粒式沥青混凝土为1.0;粗粒式为1.1 ; Ac :公路等级系数 ，二级公路取1.10; Ne=5374706.04 次(用于 '沥青混凝土面层的计算) ;=3881164.51次(用于半刚性材料的计算) Ne 细粒式、中粒式K s 0.09A0.09，10.220.22aK,N,，5374706,2.47 seA1.1c 水泥稳定碎石及石灰煤渣矿渣Ks 9 0.350.110.11K,N,0.35，3881164.51/1.1,1.69 seAc 带入公式计算其容许拉应力。 细粒式沥青混凝土: ,1.4sp ,,,0.57MPa,RK2.47s 中粒式沥青混凝土: ,1sp ,,,0.40MPa,RK2.47s 水泥稳定碎石 ,0.5sp ,,,0.30MPa,RK1.59s 石灰煤渣矿渣 ,0.23sp,,,0.14MPa,RK1.59 s 6、设计资料总结: 容许 材料 15?模量劈裂强度拉应 厚度/cm 20?模量/MPa 数值 /MPa /MPa 力 /MPa 细粒式密级配沥 3 1400 2000 1.4 0.57 青混凝土 中粒式密级配沥 5 1200 1800 1.0 0.40 青混凝土 水泥稳定碎石 20 1500 1500 0.5 0.30 石灰煤渣矿渣 , 750 750 0.23 0.14 10 7、确定石灰煤渣矿渣层厚度 运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。 计算机计算成果如下: ************************** *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 1165.53 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 466.21 3 日野FC164 23.9 71 1 双轮组 453.26 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组 <3 95.83 5 东风KM340 24.6 67.8 1 双轮组 1333.88 6 黄河JN362 63 127 1 双轮组 27.2 159.29 7 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 设计年限 12 车道系数 .5 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 , 2 5 3 , 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 : 1603 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5374538 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1158 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3882542 11 公路等级 二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .57 2 中粒式沥青混凝土 1 .4 3 水泥稳定碎石 .5 .3 4 石灰煤渣矿渣 .23 .14 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 : 29.7 (0.01mm) 路面设计弯沉值 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20?) (15?) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .57 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 .4 3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 .3 4 石灰煤渣矿渣 ? 750 750 .14 5 土基 29 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 29.7 (0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 31.8 (0.01mm) H( 4 )= 35 cm LS= 28.6 (0.01mm) H( 4 )= 33.3 cm(仅考虑弯沉) 12 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 33.3 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 33.3 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 33.3 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 33.3cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 33.3 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 33.3 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 45 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以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: --------------------------------------- 细粒式沥青混凝土 3 cm --------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 5 cm --------------------------------------- 水泥稳定碎石 20 cm --------------------------------------- 石灰煤渣矿渣 34 cm --------------------------------------- 土基 13 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 路 等 级 : 二级公路 公 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 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 计算应力 3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 计算应力 4 石灰煤渣矿渣 34 750 750 计算应力 5 土基 25 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.6 (0.01mm) 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.6 (0.01mm) 第 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 78.7 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 454.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 372.6 (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 σ( 1 )=-.273 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.118 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .092 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .112 (MPa) 通过计算机设计得到确定石灰煤渣矿渣层的厚度为34cm，实际路面结构的实测弯沉值为29.2cm(0.01mm)〈29.7cm，沥青面层的层底均受压应力，水泥稳定碎石层层底的最大拉应力为0.092Mpa<0.30Mpa，石灰煤渣矿渣层层底的拉应力为0.112Mpa<0.14Mpa，上述计算结果均满足设计要求。最终验算通过确定采用该路面结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 14 二、旧路(沥青混凝土路面)补强设计 运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。 程序设计结果如下: ************************** *旧路补强设计成果文件汇总* ************************** 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 1165.53 466.21 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 3 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 159.29 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组 <3 95.83 1333.88 5 东风KM340 24.6 67.8 1 双轮组 6 黄河JN362 63 127 1 双轮组 27.2 7 日野FC164 23.9 71 1 双轮组 453.26 设计年限 12 车道系数 .5 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 , 2 5 3 , 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 : 1603 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5374538 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1158 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3882542 公路等级 二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 15 路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .57 2 中粒式沥青混凝土 1 .4 3 水泥稳定碎石 .5 .3 改建路段原路面当量回弹模量计算 原路面实测弯沉值(0.01mm) 123 120 113 110 136 131 129 115 106 128 99 165 190 143 148 112 144 126 145 89 97 100 105 108 119 97 115 112 111 106 舍去的过大或过小弯沉值为 : L( 13 )= 190 L( 12 )= 165 原路面有效弯沉数 : 28 原路面平均弯沉值 : 117 (0.01mm) 原路面弯沉值标准差 : 16 (0.01mm) 测定汽车轴载 100 kN 改建公路等级 二级公路 保证率系数 1.5 原沥青面层厚度 2.5 (cm) 季节影响系数 1.2 湿度影响系数 1 温度修正系数 1 原路面计算弯沉值 : 169 (0.01 mm) 原路面当量回弹模量 : 97 (MPa) 16 改建路面补强厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 加铺路面的层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20?) (15?) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .57 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 .4 3 水泥稳定碎石 , 1500 1500 .3 4 改建前原路面 97 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 29.7 (0.01mm) H( 3 )= 20 cm LS= 35.6 (0.01mm) H( 3 )= 25 cm LS= 29.2 (0.01mm) H( 3 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 3 )= 24.6 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 3 )= 24.6 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 3 )= 24.6 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 3 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 24.6 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 45 cm 改建前原路面总厚度 48 cm 17 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 最后得到路通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 面结构设计结果如下: --------------------------------------- 细粒式沥青混凝土 3 cm --------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 5 cm --------------------------------------- 水泥稳定碎石 30 cm --------------------------------------- 改建前原路面 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 二级公路 加铺路面的层数 : 3 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 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 计算应力 3 水泥稳定碎石 30 1500 1500 计算应力 4 改建前原路面 97 计算改建路面各加铺层顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24.6 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.2(0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 32 (0.01mm) 计算改建路面各加铺层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.272(MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.11 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .154 (MPa) 18 三 、新建水泥混凝土路面设计 1、交通分析 水泥混凝土结构构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同的轴-轮 型和轴载的作用次数，按公式(3.0.4-1)换算为标准轴载的作用次数。 16nP,,i,,NN,, ,sii100,,,i1 ,0.433 单轴单轮组 ,,2.22，10Pii ,0.22,5 双轴双轮组 ,,1.07，10Pii ,0.22,8 三轴双轮组 ,,2.24，10Pii , N——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数; S , P——单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载i 的总重(KN); , n——轴型和轴载级位数; , N——各类轴型i级轴载的作用次数; i , δ——轴-轮型系数，单轴-双轮组时， δ=1;单轴-单轮、双轴-双轮组、ii 三轴-双轮组分别按相应公式计算。 解放CA10 B: 16nP19.4,,3,0.4316i,,2.22，10，19.4，900，(),NN,,,sii100100,,i,1 60.8516，1，900，(),0.32 100黄河JN150: 16nP49.0,,3,0.4316i,,2.22，10，49.0，360，(),NN,,,sii100100,,,1i 101.616，1，360，(),465.75100 日野KB222: 16nP50.2,, 30.4316,i,,2.22，10，50.2，123，(),NN,,,sii100100,,1,i 104.316，1，123，(),242.06 100 19 ,0.433,,2.22，10P太脱拉138: 前轮为单轴单轮组，故 ii ,0.22,5后轴 故 双轴双轮组:,,1.07，10Pii 16nP51.4,, 3,0.4316i,,2.22，10，51.4，74，(),NN,,,sii100100,,,1i 80，2,5,0.2216，1.07，10，80，74，(),1.27 100 东风KM340: 16nP24.6,,3,0.4316i,,2.22，10，24.6，1030，(),NN,,,sii100100,,i,1 67.816，1，1030，(),2.05100 黄河JN362: 16nP63,,3,0.4316i,,2.22，10，63，21，(),NN,,,sii100100,,i,1 12716，1，21，(),966.62100 日野FC164: 16nP23.9,,3,0.4316i,,2.22，10，23.9，350，(),NN,,,sii100100,,i,1 7116，1，350，(),1.46 100 累计轴载为 : (次) N,0.32，465.75，242.06，1 .28，2.05，966.62，1.46,1679.54 s 20 计算结果汇总如下表: 刚性路面标准荷载累计作用一览表 16P,,i,,NN 车 型 Pi(KN) n ,, i (辆/日) (次)ii100,, 前轴 19.4 900 0.00 解放 CA10B 后轴 60.85 900 0.32 前轴 49 360 1.66 黄河 JN150 后轴 101.6 360 464.09 前轴 50.2 123 0.82 日野 KB222 后轴 104.3 123 241.42 前轴 51.4 74 0.72 太脱拉 138 后轴 80 74 0.56 前轴 24.6 1030 0.00 东风 KM340 后轴 67.8 1030 2.05 前轴 63 21 4.83 东风 KM340 后轴 127 21 961.79 前轴 23.9 350 0.00 日野FC 164 后轴 71 350 1.46 合计 ---- ---- 1679.54 1.2计算设计基准期内设计车道的标准荷载累计作用次数。 查表3.0.1得二基公路的准期级为20年，安全等级为三级。查表A.2.2得 ,临界荷位的车辆车辆轮迹横向分布系数 取0.39。 21 按公式 (A.2.2)计算得到设计基准期内设计车道的标准荷载累计作用次数Ne。 因为在设计年限内交通量年增长率不一样，2017年前是9%，之后是3%。所以计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数是要分开计算。 1.2.1 年增长率为9%时: 33Ns,N(1，,),1679.54，(1，0.09),2175.05起算年2010年 (次) 1 所以2010-2016年的标准轴载累计作用次次数是 t 365,,(1)1，,r1,NeN,1r 7365[(19%)1]，，,,，2175.05，0.39,2848623.57 9% 1.2.2 年增长率为3%时: 91679.54，(1，9%)(1，3%),3793.69起算年2017年 N= (次) s2 -2028年的标准轴载累计作用次数是: 所以 2017 t 365,,(1)1，,r2,NeN,1r 13365[(13%)1]，，,,，3793.69，0.39,8434103.04 3% 设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数 N为: e Ne总= 2848623.57+8434103.04=11282726.61 (次) 属于重交通等级。 2、初拟路面结构 查表3.0.1 得相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、总交通等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%)0.18m，垫层为石灰煤渣矿渣0.15m。混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 22 3、路面材料参数确定 查表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0Mpa，相应弯拉弹性模量标准值为31000Mpa。查附录F.2，石灰煤渣矿渣垫层回弹模量取750Mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300Mpa。 按路基土类与干湿类型，用查表法确定该路段土基弹性模量。 3.1由原始材料可知:路床表面至地下水位的高度H=1.4+0.8=2.2 m，土质为粉质轻压粘土，地区所在的自然区为?2。查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第308页表2-2-3得 2.7 m〉 H 〉2.0 m 得5+000—6+300段:土基的干湿类型属中湿类型。 3.2由土基的干湿类型，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第306表2-2-1得其分界稠度:1.10〉ω》0.95,内插算出土基的平均稠度ω=1.00 C C 3.3由路基土的平均稠度，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第313页2-2-5表得 平均稠度为0.90对应的土基回弹模量E为26.0Mpa。 0 按(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量 2222hE，hE0.18，1300，0.15，7501122 E,,,1075(Mpa)x22220.18，0.15h，h12 ,1332,,Eh，Ehh，h，，11112212,,D,，，x,,124EhEh,,1122 ,12331300，0.18，750，0.150.18，，，0.1511,, ,，，,,1241300，0.24750，0.15,, ,2.91(MN,m) 1/31/3,,D1212，2.91,,x,,,,,0.319h (m) ,,x,,E1075,,x,, ,0.45,0.45，，，，,,E1075,,x,,,,a,6.221,1.51,6.22，1,1.51，,4.46 ,,,,,,E26,,,,,,0,,，，，， ,0.55,0.55,,E1075,,x,,b,1,1.44,1,1.44,0.814 ,,,,E26,,0,, 1/31/3,,E1075,,b0.814x,,E,ahE,4.46，0.319，26，,158.2 Mpa ,,tx0,,E26,,0,, 23 普通水泥混凝土面板的相对刚度半径按式(B.1.3-2) 1133,,E31000,,c,,r,0.537h,0.537，0.22，,0.686(m) ,,,,E158.2,,t,, 4、荷载疲劳应力 按式(B.1.3)，标准轴载在临界荷位产生的荷载应力计算为: 0.60,20.60,2 ,,0.077rh,0.077，0.686，0.22,1.269(Mpa)ps 接缝传荷能力的应力折减系数k=0.87考虑设计基准期内疲劳作用的疲劳应r v0.057力系数k=。根据公路等级，由表B.1.2，考虑偏载Ne,11282726.61 ,2.523f 和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合的因素 k=1.20， c ,,kkk,,0.87，2.523，1.20，1.269,3.34(Mpa) prrfcps 5、温度疲劳应力 由表(3.0.8)，区最大温度梯度取85?/m，板长为5m，l/r=5/0.686=7.29，由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.22m，Bx=0 .71。 温度应力系数Bx=0.71的查图过程 24 按式(B.2.3)，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力: ,5EhT,1，10，31000，0.22，85ccg,B,，0.72,2.04 (Mpa) ,tmx22 k温度疲劳应力系数 ，查表(B.2.3)得自然区 ?区的回归系数a=0.828、t b=0.041、c=1.323 按式(B.2.3)计算为: c1.323，，，，,,,f5.02.04,,tmr,,,,k,a,b,，0.828，,0.041,0.519 ,,,,t,,f2.045.0,,,,,,,,,tmr，，，， 再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为: ,,k,,0.519，2.04,1.06 (Mpa) trttm 6、应力复核 查表3.0.1，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%，再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数γr=1.13。 按式(3.0.3) ,(,，,),1.13，(3.34，1.06),4.97Mpa,f,5.00Mparptrrr 因而，所选混凝土面层厚度(0.22m)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。 说明 :若非特别指出，该设计过程中所用到的公式和 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 都来之《公路水泥混凝土路面设计范》(JTG D40-2002) 25 四、相关图纸 26 普通水泥混凝土板细粒式沥青混凝土 水泥稳定粒料中粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 石灰煤渣矿渣石灰煤渣矿渣 土基 土基 水泥混凝土路面结构层沥青混凝土路面结构层 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 土基 改建路面结构层 27 ?自然区划 干湿类型中湿 路基土组粘性土 路面类型 道路名称 细粒式沥青混凝土普通水泥混凝土板 中粒式沥青混凝土水泥稳定粒料代号水泥稳定碎石 石灰煤渣矿渣石灰煤渣矿渣水泥混凝土路面土基土基行车道行车道新建沥青混凝土路新建水泥混凝土路面结构层面结构层 路 面图 2结式 构 土木班级山东交 路面通学院水泥稳姓名结构定碎石 层标图例 准图 现浇水细粒式中粒式泥混凝日期学号设计道路混凝土混凝土土名称工程 指导 老师胡朋 石灰煤李鹏渣矿渣 28 29 30 六、电算截屏 1、新建沥青混凝土路面设计电算截屏 31 32 33 34 35 2、旧路面(沥青混凝土路面)补强设计 36 37 38 39 40 六、设计心得体会 一周的课程设计，转眼就结束，看到自己的劳动成果时一阵欣慰，这一周的辛苦也算没有白费了。对于这个课程设计起初以为很轻松，但真正做起来后才觉得不是那么简单。眼高手低，这是学工科的人最忌讳的，凡事都应该脚踏实地的去做，只有这样才能真正的掌握到所学的东西。通过这一周的课程设计让我学到了很多东西。 《道路工程》课程设计。通过这次设计，使我对路面设计的工作任务有了一定的了解。基本上掌握了沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的设计，学会了用软件进行旧路面补强的设计。同时通过这次设计也发现了自己的很多不足，以前一直以为自己学的很好，但书到用时方很少，等到了做设计的时候才发现原来以前都是是是而非，似懂非懂。而且自己的实践经验也少的可怜，于是在设计过程中在对材料的选用，结构的选用上都有很多不合理的地方。理论和实践的结合很重要，只有在实践中的熟练的运用才表明你是真正的掌握那些理论知识。另外自己的CAD 掌握的也不好，在进行路面横断面图绘制时着实浪费了太多的时间。而CAD的熟练运用是对我们的基本要求，以后得加倍努力。随着科技的进步，信息化时代的来临，土木工程的发展也取决于科技的进步。所以要学会与时俱进，不但的提高自己，只有这样才能在今后的工作中做出成绩。 41 七、主要参考文献 教材类 : [1] 万德臣，路基路面工程.北京:高等教育出版社，2005 [2] 徐家钰，程家驹， 道路工程.上海:同济大学出版社，2004 规范类 : [1] JTG B01-2003 公路工程技术标准. 北京:人民交通出版社，2002 [2] JTG D50-2004 沥青路面设计规范. 北京:人民交通出版社，2004 [3] JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范. 北京:人民交通出版社 ，2004 [4] JTJ 034-2000 公路路面基层施工技术规范. 北京:人民交通出版社，2000 [5] JTG D40-2002 公路水泥混凝土路面设计规范. 北京:人民交通出版社，2002 [6] JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范. 北京:人民交通出版社，2002 42