路面工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、課程名稱：路面工程設(shè)計(jì)題目： 路面設(shè)計(jì) 院 系： 土木工程 專 業(yè)： 道路工程 年 級(jí)： 2009級(jí) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績 指導(dǎo)教師 (簽章)2012年 月 日西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)第1章：配合比設(shè)計(jì)級(jí)配曲線圖第2章 確定瀝青最佳用量第3章瀝青路面設(shè)計(jì)一基本資料1.自然地理情況四川松潘縣至若爾蓋修建一級(jí)公路，雙為向四車道，采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，沿線土質(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1.1m，路基填土高度0.8m。屬于潮濕狀態(tài)；最高氣溫29最低氣溫22，平均凍結(jié)指數(shù)為270d，最大凍結(jié)指數(shù)為369 d。2土基回彈模量的確定設(shè)計(jì)路段處于潮濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)土，查表確定

2、土基回彈模量設(shè)計(jì)值為。3. 經(jīng)過調(diào)查，預(yù)期交通量平均年增長率為5.32%。瀝青路面累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次按15年計(jì)。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qd352551單1121雙-540交通sh-141451單2982雙3m330東風(fēng)eq144401單2922雙3m1404.軸載換算（1）當(dāng)以彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)車型軸重（kn）軸數(shù)系數(shù)c1輪組系數(shù)c2換算系數(shù)總換算系數(shù)交通量（輛/日）當(dāng)量軸次（輛/日）黃河qd352前軸5516.40.4752.112 5401140.112后軸112111.637交通

3、sh-141前軸4516.40.1982.030 330669.9后軸298211.832東風(fēng)eq144前軸4016.40.1191.650 350577.5后軸2922.211.531羅曼sq9251前軸5016.40.3145.619 140723.66后軸3114315.305合計(jì)3111.172（2）當(dāng)以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)車型軸重（kn）軸數(shù)系數(shù)c1輪組系數(shù) c2換算系數(shù)總換算系數(shù)交通量（輛/日）當(dāng)量軸次（輛/日）黃河qd352前軸55118.50.155 2.631 5401420.74后軸112112.476 交通sh-141前軸45118.50.031 1.733

4、330571.89后軸298211.702 東風(fēng)eq144前軸40118.50.012 1.552 350543.2后軸292311.540 羅曼sq9251前軸50118.50.072 8.630 1401208.2后軸3114318.558 合計(jì)3744.03二初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：方案一：3cm細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+36cm水泥穩(wěn)定碎石+二灰穩(wěn)定粗粒土?cm方案二：3cm細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+?cm密級(jí)配瀝青碎石基層 +20cm級(jí)

5、配砂礫底基層三路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的確定結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力：瀝青面層抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：方案一材料容許拉應(yīng)力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回彈模量劈裂強(qiáng)度（mpa）抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)容許拉應(yīng)力（mpa）細(xì)粒式瀝青混凝土150020001.43.1230.45中粒式瀝青混凝土120016001.03.1230.32粗粒式瀝青混凝土100012000.83.1230.26水泥穩(wěn)定碎石150040000.52.1060.24二灰穩(wěn)定粗粒土 80025000.242.1060.11方案二材料容許拉應(yīng)力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回

6、彈模量劈裂強(qiáng)度（mpa）抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)容許拉應(yīng)力（mpa）細(xì)粒式瀝青混凝土150020001.43.1230.45中粒式瀝青混凝土140018001.03.1230.32粗粒式瀝青混凝土100012000.83.1230.26密級(jí)配瀝青碎石(基層)130014000.83.1230.33級(jí)配沙礫（基層）200200000四路面結(jié)構(gòu)層厚度確定1.方案一的結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0.設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算55 計(jì)算結(jié)果 56 路面設(shè)計(jì)彎沉值(0.01mm) 23.8757 路面結(jié)構(gòu)的實(shí)測彎沉值(0.01mm) 18.5270458 路面第 1層厚度(cm) 359 路

7、面第 2層厚度(cm) 560 路面第 3層厚度(cm) 861 路面第 4層厚度(cm) 3662 路面第 5層厚度(cm) 24.8000163 設(shè)計(jì)控制層厚度(cm) 24.8000164 第 1結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.5270465 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 1層底最大拉應(yīng)力(mpa) 066 第 2結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.7519267 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 2層底最大拉應(yīng)力(mpa) 068 第 3結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 19.0480869 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 3層底最大拉應(yīng)力(mpa) 070 第 4結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm)

8、 19.7941271 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 4層底最大拉應(yīng)力(mpa) 7.261537e-0272 第 5結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 23.5037173 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 5層底最大拉應(yīng)力(mpa) .109806974 土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 266.1563利用設(shè)計(jì)程序算出滿足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)的二灰穩(wěn)定粗粒土底基層厚度為24.8取為25m，此時(shí)路面計(jì)算彎沉為18.53mm），驗(yàn)算結(jié)果見下表：材料名稱層底拉應(yīng)力(mpa)厚度（cm）容許拉應(yīng)力(mpa)細(xì)粒式瀝青混凝土030.45中粒式瀝青混凝土050.32粗粒式瀝青混凝土080.26水泥穩(wěn)定碎石0.07262360.2

9、4二灰穩(wěn)定粗粒土 0.1098250.11由上表可知，層底拉應(yīng)力均小于容許應(yīng)力（），計(jì)算彎沉小于設(shè)計(jì)彎沉，滿足要求。2.方案二的結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算該結(jié)構(gòu)為柔性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.6.設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算53 計(jì)算結(jié)果 54 路面設(shè)計(jì)彎沉值(0.01mm) 38.1955 路面結(jié)構(gòu)的實(shí)測彎沉值(0.01mm) 38.0617356 路面第 1層厚度(cm) 357 路面第 2層厚度(cm) 558 路面第 3層厚度(cm) 859 路面第 4層厚度(cm) 19.5999960 路面第 5層厚度(cm) 2061 設(shè)計(jì)控制層厚度(cm) 19.5999962 第 1結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.

10、01mm) 38.0617363 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 1層底最大拉應(yīng)力(mpa) 064 第 2結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 42.6407165 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 2層底最大拉應(yīng)力(mpa) 066 第 3結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 48.5164267 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 3層底最大拉應(yīng)力(mpa) 068 第 4結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 17.280369 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)第 4層底最大拉應(yīng)力(mpa) .249835770 第 5結(jié)構(gòu)層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 219.945471 土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 266.1563利用設(shè)計(jì)程序算出滿

11、足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)的密集配瀝青碎石基層厚度為20.04cm，取為20cm，此時(shí)路面計(jì)算彎沉為38.06(0.01mm)驗(yàn)算結(jié)果見下表：材料名稱層底拉應(yīng)力(mpa)厚度（cm）容許拉應(yīng)力(mpa)細(xì)粒式瀝青混凝土030.45中粒式瀝青混凝土050.32粗粒式瀝青混凝土080.26密級(jí)配瀝青碎石（基層）0.025200.33級(jí)配沙礫（底基層）0200由上表可知，層底拉應(yīng)力均小于容許應(yīng)力（），計(jì)算彎沉小于設(shè)計(jì)彎沉，滿足要求。第4章 混凝土路面設(shè)計(jì)四川松潘縣至若爾蓋修建一級(jí)公路，所在地區(qū)自然區(qū)劃屬vii5區(qū)。沿線土質(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1.1m，路基填土高度0.8m。屬于潮濕狀態(tài)

12、； 經(jīng)過交通調(diào)查，設(shè)計(jì)軸載，最重軸載。經(jīng)過調(diào)查，預(yù)期交通量平均年增長率為5.32%。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qd352551單1121雙-540交通sh-141451單2982雙3m330東風(fēng)eq144401單2922雙3m140軸載換算車型軸重（kn）(pi/100)16當(dāng)量系數(shù)總換算系數(shù)交通量（次/日）當(dāng)量軸次（輛/日）黃河qd352前軸550.000 0.000 6.130 5403310.2 后軸1126.130 6.130 交通sh-141前軸450.000 0.000 1.448 330

13、477.87 后軸2980.724 1.448 東風(fēng)eq144前軸400.000 0.000 0.527 350184.45 后軸2920.263 0.527 羅曼sq9251前軸500.000 0.000 24.412 1403378.88 后軸31148.137 24.412 合計(jì)7352.4 設(shè)計(jì)車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)：一級(jí)公路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，安全等級(jí)為一級(jí)。臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)為0.2。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)：屬于重交通荷載等級(jí)。初擬路面結(jié)構(gòu)施工變異等級(jí)取低等級(jí)。根據(jù)一級(jí)公路重交通荷載等級(jí)和低變異水平等級(jí)，初擬普通混凝土面層厚度為24cm，

14、基層材料水泥穩(wěn)定砂礫22cm，底基層材料級(jí)配礫石24cm。單向路幅寬度為23.75m（行車道）+2.75m（硬路肩），行車道水泥混凝土面板尺寸取4.753.75，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。硬路肩面層采用與行車道面層等厚的混凝土，并設(shè)拉桿與行車道板相連。路面材料參數(shù)確定查表3.0.8和附錄e.0.3，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。玄武巖粗集料混凝土的線膨脹系。取低液限粉土的回彈模量為90mpa，地下水位1.9m時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù)為0.88，因此，路床頂綜合回彈模量取900.88=79.2mpa。取水泥穩(wěn)定砂礫基層材料的回彈模量為2200mpa，泊松比取0.2；級(jí)配礫石底基層材料的回彈模量取250mpa，泊松比取0.35.計(jì)算板底地基綜合回彈模量如下：混凝土面層板的彎曲剛度、半剛性基層板的彎曲剛度、路面結(jié)構(gòu)總相對(duì)剛度半徑為：荷載應(yīng)力由公式計(jì)算標(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：按照公式計(jì)算面層荷載疲勞