路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)綜合課程設(shè)說(shuō)明書(shū)題 目：普通混凝土路面設(shè)計(jì) 院 (系)： 建筑與交通 工程學(xué)院專 業(yè)： 交通工程專業(yè) 學(xué)生姓名： # 學(xué) 號(hào)： # 指導(dǎo)教師： *2012 年 9 月 2 日計(jì)混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄一、設(shè)計(jì)題目 3二、交通分析 3三、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3(一)方案一 3初次擬定計(jì)算 3( 1)路面材料參數(shù)確定 3(2) 荷載應(yīng)力 4(3) 溫度應(yīng)力 4(4) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 5( 二) 、方案二 5再次擬定計(jì)算 5( 1)路面材料參數(shù)確定 6(2) 荷載應(yīng)力 6(3) 溫度應(yīng)力 7(4) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 8四、課設(shè)總結(jié) 8五、參 考 文 獻(xiàn) 92 混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、設(shè)

2、計(jì)題目公路自然區(qū)劃川區(qū)擬新建一條二級(jí)公路，路基回彈模量根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)區(qū)30Mpa，采用普通混泥土路面，路面寬 16m (雙向四車道)，設(shè)計(jì)車道 使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為 3100。交通量年增長(zhǎng)系數(shù)取 4%。平面尺 寸設(shè)計(jì)：板長(zhǎng)5m,板寬4m。試設(shè)計(jì)該路面厚度。二、交通分析由表 3. 0. 1，二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 20年，安全等級(jí)為二級(jí)。由附 錄表 A.2.4, 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.37。按式(A. 2. 4)計(jì)算得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù) :NeN?1?gr?1?3653200?1?0.04?1?365?s?0.37?1.287?10次gr0.04t2

3、0由表 3.0.7 可知，屬于重交通等級(jí)。三、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 一） 、方案一初次擬定計(jì)算 安全等級(jí)為二級(jí)路的道路對(duì)應(yīng)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，根據(jù)二級(jí)道路重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，初擬普通混凝土面層厚度為0.22m，基層選用水泥穩(wěn)定碎石0.18m，墊層為0.2m石灰粉煤灰穩(wěn)定土。 土面層板平 面尺寸取5. 0m x4m，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿的假縫。（1）路面材料參數(shù)確定取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa,相應(yīng)的彎拉彈性模量與泊松比為 31GPa,0.15。水泥穩(wěn)定砂礫基層的彈性模量取1500MPa，泊松比取0.20 ,石灰粉煤灰底基層回彈模量取1500MPa，泊松比取

4、0. 35。按式（B. 2. 4-1 一式（B. 2. 4-4 ）計(jì)算板底地基綜合回彈模量如下:Ex?hEi2it?1nn?2h12E1?h2E21500?0.182?1500?0.22h?1500Mpa ?2222h?h0.18?0.2i?112n2ihx?hi?h1?h2?0.2?0.18?0.38mt?13混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)?0.26ln?hx?0.86?0.26?ln?0.38?0.86?0.608Et?Ex?E?0?1500?E?30?0?0.608?30?323.664Mpa板底地基綜合回彈模量 Et，取為320MPa?；炷撩鎸影宓膹澢鷦偠菵e,半剛性基層板的彎曲剛度 Db式(

5、B.4.1-2)、路面結(jié)構(gòu)總相對(duì)剛度半徑 rg 為：Eehe331000?0.223De?28.14Mpa 22121?v121?0.15Ebhb32000?0.23Db?1.389MN.m22121?vb121?0.2rg?1.21?De?Db?Et?13?28.14?1.389?1.21?320?13?0.547m(2) 荷載應(yīng)力按式 (B. 4. 1-2 )，標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為: ?ps?1.45?10?31?DbDerg0.65he?2PS0.94?1.51Mpa按式 (B. 2 . 1)計(jì)算面層荷載疲勞應(yīng)力 ?pr?krkfke?ps?0.9?2.452?

6、1.05?1.51?3.637Mpa其中:應(yīng)力折減系數(shù)人 Kr =0.9;綜合系數(shù) Ke=1 . 05 ；疲勞應(yīng)力系數(shù)Kf=Ne? 。(3) 溫度應(yīng)力由表3.0.10，最大溫度梯度取95C/m。按B.3.3和B.5.2計(jì)算綜合溫度翹曲應(yīng)力 和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù) BL。kn1?2?hehb?EEb?e?11?2?0.220.18?31000?1500?1?3914Mpa14?DeDb?D?Dkbn?e14?28.14?1.389?28.14?1.389)?3914?4 ?0.117m 混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)?kr?krn44ng?Dcr?3?Dc3?r?g?3914?0.547?3914?0.1

7、174?28.14?0.1173?0.115 4?28.14?0.547?t?L5.0?3.047 3r3?0.547?1?sinh?2.8?cos?2.8?cosh?2.8?sin?2.8?CL?1?1?cos2.8sin2.8?sinh2.8cosh2.8?1.066 ?BL?1.77e?4.48h?CL?0.131?1?CL?1.77e?4.48?0.24?1.066?0.131?1?1.066?0.71按式 (B.3.2 計(jì)算面層最大溫度應(yīng)力 :?t,max?cEchcTg2BL11?10?6?31000?0.22?95?0.71?2.478Mpa 2溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) Kt,，按式(B

8、. 3. 4)計(jì)算:kt?fr?t,max?a?at?t,maxf?r?bt?5.0?ct?2.478?1.355?2.478?0.855?0.041?0.584 ?5.0?按式 (B. 3. 1)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :?tr?kt?t,max?0.57?2.38?1.447(4) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表3. 0. 4,二級(jí)安全等級(jí)，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)?r取1.13。按式(3.0.4.1)和式(3. 0. 4-2)校核路面結(jié)構(gòu)限狀態(tài)是否滿足要求:?r?pr?tr?1.13?1.447?3.627?5.733?5.0Mpa擬定的由計(jì)算厚度0. 22m的普通混凝土面層和厚度 0.18m的水泥

9、穩(wěn)定粒料基層組成的路面結(jié)構(gòu)不滿足要求，不可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時(shí)的一次作用因?yàn)閿M定路面厚度為 0.22m 時(shí)不能承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度 應(yīng)力的綜合疲勞作用，所以需加厚路面厚度，重新擬定路面厚度，進(jìn)行計(jì) 算。f、卜丿 2（ 二） 、方案二再次擬定計(jì)算安全等級(jí)為二級(jí)路的道路對(duì)應(yīng)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，根據(jù)二級(jí)道路 重交通等級(jí)和中級(jí)變異水5混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)平等級(jí)，初擬普通混凝土面層厚度為0.26m，基層選用水泥穩(wěn)定碎石0.18m，墊層為0.2m石灰粉煤灰穩(wěn)定土。土面層板平面尺寸取5. 0m x4m，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿

10、的假縫。（1）路面材料參數(shù)確定取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa,相應(yīng)的彎拉彈性模量與泊松比為 31GPa,0.15。 水泥穩(wěn)定砂礫基層的彈性模量取 1500MPa， 泊松比取0.20 ,石灰粉煤灰底基層回彈模量取1500MPa，泊松比取0. 35。按式（B. 2. 4-1 一式（B. 2. 4-4 ）計(jì)算板底地基綜合回彈模量如下:Ex?hEi2it?1nn?2h12E1?h2E21500?0.182?1500?0.22h?1500Mpa ?2222h1?h20.18?0.2i?1n2ihx?hi?h1?h2?0.2?0.18?0.38mt?1?0.26ln?hx?0.86?0.2

11、6?ln?0.38?0.86?0.608Et?Ex?E?0?1500?E?30?0?0.608?30?323.664Mpa板底地基綜合回彈模量Et，取為320MPa?；炷撩鎸影宓膹澢鷦偠菵e,半剛性基層板的彎曲剛度Db式(B.4.1-2)、路面結(jié)構(gòu)總相對(duì)剛度半徑 rg 為：Eehe331000?0.263De?46.45Mpa 22121?v121?0.15Ebhb31500?0.23Db?1.042MN.m22121?vb121?0.2rg?De?Db?1.21?E?t?13?46.45?1.042?1.21?320?13?0.641m(2) 荷載應(yīng)力按式 (B. 4. 1-2 )，標(biāo)準(zhǔn)軸

12、載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為:?ps?1.45?10?31?DbDerg0.65he?2PS0.94?1.208Mpa按式 (B. 2 . 1)計(jì)算面層荷載疲勞應(yīng)力6混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)?pr?krkfke?ps?0.9?2.452?1.05?1.208?2.908Mpa 其中:應(yīng)力折減系數(shù)人Kr =0.9;綜合系數(shù)Kc=1.05 ;疲勞應(yīng)力系數(shù) Kf=Ne?。(3) 溫度應(yīng)力由表3.0.10，最大溫度梯度取95C/m。按B.3.3和B.5.2計(jì)算綜合溫度翹曲應(yīng)力 和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù) BL kn1?2?hchb?E?Eb?c?11?2?0.260.18?31000?1500?1

13、?3914Mpa1 4?DcDb?D?Dkbn?c14?46.45?1.042?46.45?1.042)?3914?0.127m ?kr?krn44ng?Dcr?3?Dc3?rg?3914?0.641?3914?0.1274?46.4 5?0.1273?0.022 4?46.45?0.641?t?L5.0?2.6 3r3?0.6411?sinh?2.6?cos?2.6?cosh?2.6?sin?2.6?cos2.6sin2.6?sinh2.6cosh2.6?1.066 1?CL?1?BL?1.77e?4.48h?CL?0.131?1?CL?1.77e?4.48?0.24?1.066?0.131

14、?1?1.066?0.60按式 (B.3.2 計(jì)算面層最大溫度應(yīng)力 : ?t,max?cEchcTg2BL11?10?6?31000?0.26?95?0.6?2.527Mpa 2溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) Kt,，按式(B. 3. 4)計(jì)算:kt?fr ?t,max?a?at?t,maxf?r?bt?5.0?ct?2.527?1.355?2.527?0.855?0.041?0.59 ?5.0?按式(B. 3. 1)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力: ?tr?kt?t,max?0.59?2.528?1.497混泥土路面設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(4) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表3. 0. 4,二級(jí)安全等級(jí)，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)?r取1

15、.13。按式(3.0.4.1)和式(3. 0. 4-2)校核路面結(jié)構(gòu)限狀態(tài)是否滿足要求?r?pr?tr?1.13?1.49?2.902?4.96?5.0Mpa擬定的由計(jì)算厚度0. 26m的普通混凝土面層和厚度 0.18m的水泥穩(wěn)定 粒料基層組成的路面結(jié)構(gòu)滿足要求，可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫 度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時(shí)的一次作用。所 以路面厚度取 0.26m。四、課設(shè)總結(jié) 通過(guò)為期一周的課程設(shè)計(jì)，我大致了解了道路混凝土路面設(shè)計(jì)的大體 步驟和一些注意事項(xiàng)，通過(guò)自己的手動(dòng)計(jì)算，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解， 通過(guò)對(duì) 2006 年舊規(guī)范和 2011 年新規(guī)范的對(duì)比計(jì)算，也看到了道路設(shè)計(jì)的 大致發(fā)展方向，在此次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，計(jì)算可謂是最為主要的一項(xiàng)過(guò) 程，我也在這個(gè)過(guò)程上花費(fèi)了不少時(shí)間，過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)各種錯(cuò)誤，不過(guò)在 同學(xué)的討論和向老師的咨詢下，最終還是得以全部糾正，得到了正確的方 法和結(jié)果，受益匪淺。另一個(gè)重要的過(guò)程就是畫(huà)圖了。開(kāi)始我只是盲目的 照搬老師給的模板，結(jié)果很多與我們本次設(shè)計(jì)不同之處，結(jié)果我弄出了很 多錯(cuò)誤，但由于此次課程設(shè)計(jì)大家統(tǒng)一在一起做，比較方便討論學(xué)習(xí)，因 此我也通過(guò)同