課程設計路面工程設計

1、5目 錄第1章 任務書和指導書11.1 設計任務書11.2.1瀝青路面設計的步驟21.2.2普通混凝土路面設計的步驟4第2章 瀝青路面設計5第3章 普通水泥混凝土路面設計10參考文獻15第1章 任務書和指導書1.1 設計任務書擬從昆明到攀枝花修建一條二級公路，所在地區(qū)的自然區(qū)劃屬v4區(qū)，采用瀝青混凝土路面。已知資料如下：預計竣工后第一年雙向平均日交通量如表1。經(jīng)過調(diào)查，預期交通量平均年增長率為r（見表1和表2）。瀝青路面設計中，車道系數(shù)選用0.45。路基土質(zhì)為粉質(zhì)土，在春季不利季節(jié)調(diào)查得知地下水位離地面1.0m，路基填土高度1.5m。任務：可行性研究階段，設計瀝青路面和水泥混凝土路面各2種方案

2、。表1 第一年雙向平均日交通量車型前軸重（kn）前軸數(shù)前軸輪組數(shù)后軸重（kn）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸軸距交通量（輛/日）黃河qd35249.81單95.81雙-1交通sh-14123.01單282.52雙2.6mq2東風eq14425.701單290.12雙3.1mq3羅曼sq925150.01單3111.33雙2.4mq4 表2交通量以及年平均增長率學號末尾2位數(shù)kq1q2q3q4r(%)00-33450-k440-k380-k80-k5.2+0.01k34-66400-k380-k400-k10+k5.9-0.01k67-99300+k320+k350+kk6-0.01k1.2 設計指導書設

3、計按照我國現(xiàn)行的公路瀝青路面設計規(guī)范jtg d502006和公路水泥混凝土路面設計規(guī)范jtg d402002進行。1.2.1瀝青路面設計的步驟根據(jù)設計要求，按彎沉或彎拉指標分別計算設計年限內(nèi)一個車道的累計標準當量軸次，確定設計交通量與交通等級，擬定面層、基層類型，并計算設計彎沉值或容許拉應力。 按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確定各個路段土基回彈模量設計值。（采用臨界高度法）參考本地區(qū)的經(jīng)驗擬定幾種可行的路面結構組合與厚度方案，根據(jù)工程選用的材料進行配合比試驗，測定各結構層材料的抗壓回彈模量、劈裂強度等，確定各結構層的材料設計參數(shù)。根據(jù)拉應力設計指標采用多層彈性體系

4、理論設計程序計算或驗算路面厚度。高速公路、一級公路、二級公路路面結構，以彎沉和瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層的拉應力為設計指標。三級公路和四級公路路面結構，以彎沉為設計指標。如不滿足要求，或調(diào)整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，或調(diào)整材料配合比，選用極限抗拉強度高的材料，再重新計算，直到滿足要求為止。對于季節(jié)性冰凍地區(qū)冰凍區(qū)各級公路的中濕、潮濕路段，應迸行防凍厚度驗算是否符合要求。進行技術經(jīng)濟比較，確定路面結構方案。1.2.2普通混凝土路面設計的步驟(1)收集并分析交通參數(shù)收集日交通量和軸載組成數(shù)據(jù)，確定方向系數(shù)和車道系數(shù)，進行標準軸載換算，計算設計車道標準軸載日作用次數(shù)；由此

5、確定道路的交通分級，選定設計年限、交通量年平均增長率和輪跡橫向分布系數(shù)，計算使用年限內(nèi)標準軸載的累計作用次數(shù)。(2)初擬路面結構初選路面結構層次、類型和材料組成；擬定各層的厚度、面層板平面尺寸和接縫構造。(3)確定材料參數(shù)進行材料試驗或查表確定混凝土的設計彎拉強度和彈性模量，基層、墊層和路基的回彈模量，從而確定基層頂面的當量回彈模量。(4)計算荷載疲勞應力由應力計算圖或公式得到標準軸載作用下板邊緣中部的最大荷載應力；按接縫類型選定接縫傳荷系數(shù)，按標準軸載累計作用次數(shù)計算得到疲勞應力系數(shù)；按公路等級選定綜合系數(shù)；綜合上述計算結果可得到荷載疲勞應力。(5)計算溫度疲勞應力由所在地公路自然區(qū)劃選擇最

6、大溫度梯度；按路面結構和板平面尺寸計算最大溫度梯度時的溫度翹曲應力；按自然區(qū)劃和tm/fr確定溫度應力累計疲勞作用系數(shù)；由此計算確定溫度疲勞應力。(6)檢驗初擬路面結構當荷載疲勞應力同溫度疲勞應力之和與可靠度系數(shù)的乘積小于且接近于混凝土彎拉強度標準值時，則初選厚度可作為混凝土板的計算厚度。否則，應改選混凝土板厚度，擬定新的結構，重新計算，直到滿足要求為止。車型/(次.日)黃河q352前軸49.816.4347107.0后軸95.811347287.9交通sh-141前軸23.016.43273.5后軸82.52.21327311.6東風eq144前軸25.716.43476.0后軸90.121

7、347441.0羅曼sq9251前軸50.016.46319.8后軸111.33.4163341.3合計：1518.1 第二章 瀝青路面設計1、軸載分析 路面設計以雙輪組單軸載為標準軸載1）、以彎沉為標準時：軸載換算結果匯總表（以彎沉為標準時）二級公路瀝青路面的設計年限為12年，車道系數(shù)取0.45,則累計當量軸次為： 車型/(次.日)黃河q352前軸49.8118.534724.3后軸95.811.0347246.2交通sh-141前軸23.0118.53270.05后軸82.5.31.0327210.5東風eq144前軸25.7118.53470.12后軸90.121.0347301.4羅曼

8、sq9251前軸50118.5634.6后軸111.351.063741.8合計：15292）、當驗算半剛性基層層低拉應力時: 2、面結構組合設計面層選用瀝青混凝土，所承受的交通量較重，采用三層式結構，即表面層選用中粒式密集配瀝青混凝土，中面層采用中粒式開集配瀝青混凝土，下層采用粗粒式密集配瀝青混凝土，基層采用水泥碎石（），底基層采用碎石灰土（厚度待計算確定）3、 定土基的回彈模量該路段位于區(qū)，路槽底距地下水高度為，由公路瀝青路面設計規(guī)范（jtg-d50-2006）可知此區(qū)的的地下水位為h（2.22.5）為中濕路基。稠度取，故由規(guī)范查表得土基回彈模量。4、確定各層材料的抗壓模量與劈裂強度 當按

9、設計彎沉計算厚度時20抗壓模量，中粒式密集配瀝青混凝土，中粒式開級配瀝青混凝土，粗粒式級配瀝青混凝土,水泥碎石抗壓模量，碎石灰土,當驗算面層底彎拉應力事15抗壓模量，中粒式密集配瀝青混凝土，中粒式開級配瀝青混凝土，粗粒式密集配瀝青混凝土。各層材料劈裂強度：中粒式密集配瀝青混凝土，中粒式開級配瀝青混凝土，粗粒式密集配瀝青混凝土，水泥碎石，碎石灰土。5、設計指標的確定設計彎沉，二級公路，取，面層為瀝青混凝土，取，半剛性基層底基層厚度為19，設計彎沉 各驗算層材料允許拉應力 中粒式密集配瀝青混凝土： 中粒式開級配瀝青混凝土： 粗粒式密集配瀝青混凝土： 水泥碎石： 碎石灰土： 6、設計參數(shù)匯總 經(jīng)計算

10、路面設計彎沉值為33.05（0.01mm）,路面各設計計算參數(shù)如下設計參數(shù)匯總表材料名稱厚度/cm20抗壓模量/mpa15抗壓模量/mpa容許拉應力/mpa中粒式密集配瀝青混凝土6120018000.429中粒式開級配瀝青混凝土8100014000.343粗粒式密集配瀝青混凝土10100014000.343水泥碎石19150036000.295碎石灰土75015000.137 7、驗算碎石灰土層厚度 55 計算結果 56 面設計彎沉值(0.01mm) 33.0557 面結構的實測彎沉值(0.01mm) 28.6026658 面第 1層厚度(cm) 659 面第 2層厚度(cm) 860 面第

11、3層厚度(cm) 1061 面第 4層厚度(cm) 1962 面第 5層厚度(cm) 19.863 計控制層厚度(cm) 19.864第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 28.6026665實際路面結構第 1層底最大拉應力(mpa) 066第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 28.5063867實際路面結構第 2層底最大拉應力(mpa) 068第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 28.5722669實際路面結構第 3層底最大拉應力(mpa) 070第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 29.7908771實際路面結構第 4層底最大拉應力(mpa).1513

12、90372第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 31.9838973實際路面結構第 5層底最大拉應力(mpa).136943974土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 345.0174 第3章 普通水泥混凝土路面設計1、交通分析車型/(次.日)黃河q352前軸49.8347后軸95.8347175交通sh-141前軸23.0327后軸82.532715東風eq144前軸25.7347后軸90.134765.5羅曼sq9251前軸5063后軸111.363349.4 標準軸載的作用設計使用年限內(nèi)設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)取 2、初擬路面結構 混凝土路面結構設計規(guī)范2011可初步估混

13、凝土板厚，基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚，墊層為天然砂礫，厚，面板尺寸長選，寬，縱縫為設拉桿的平縫，橫縫為假縫。3、面板和地基模量值得確定 按混凝土路面結構設計規(guī)范2011e.0.3-1，取混凝土的設計彎拉強度為，彎拉彈性模量。路基的回彈模量為，墊層和路基的模量比,墊層厚為，可得墊層頂面的當量模量基層和的模量比，基層厚2cm，查圖得，可得基層的當量模量為，滿足規(guī)范中對基層頂面當量回彈模量的要求計算載應力時的模量修正系數(shù)基層頂面的計算回彈模量計算溫度應力是的修正系數(shù)，基層頂面的計算回彈模量4、疲勞應力的計算混凝土的面板彎曲剛度，路面結構總相對半徑為標準軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力： ，為二級公路面層疲勞荷載應力： 5、溫度應力 因為此地區(qū)為，最大溫度梯度取88綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力的溫度應力系數(shù) 最大溫度應力計算