路基路面工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、路基路面工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書（第一組） 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 一、瀝青路面設(shè)計(jì)1. 軸載換算（1） 以彎沉值及瀝青層的層底彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí) 表一車型(次)東風(fēng)EQ140后軸69.201130060.48黃河JN150前軸49.0016.420057.49后軸101.6011200214.30黃河JN162前軸59.5016.45033.44后軸115.00115091.83交通141前軸25.5516.42504.23后軸55.101125018.70長(zhǎng)征CZ361前軸47.6016.47017.74后軸90.702.2170100.72延安SX161前軸54.6416.46027.70后

2、軸91.202.216088.42北京BJ130后軸27.2011500.17躍進(jìn)NJ130后軸38.3011600.92注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)（2） 以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí) 表二車型（次）東風(fēng)EQ140后軸69.201130015.78黃河JN150后軸101.6011200227.08黃河JN162前軸59.5118.55014.53后軸115.00115091.83交通141后軸55.10112502.12長(zhǎng)征CZ361后軸90.70317096.18延安SX161前軸54.64118.5608.82后軸91.20316086.15注：軸載小于50KN的軸

3、載作用不計(jì)已知設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均增長(zhǎng)率該道路為高速公路，其設(shè)計(jì)年限。設(shè)該高速公路為雙向四車道，取車道系數(shù)，則（1）以彎沉值及瀝青層的層底彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)次（2）以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)次2.初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選?。?）由以上計(jì)算結(jié)果得，設(shè)計(jì)年限線內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為319萬次，屬中等交通，給出以下兩種組合方案方案一：路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土（厚18cm），基層采用水泥碎石（厚38cm），底基層采用水泥石灰沙礫土（厚度待定），以水泥石灰沙礫土為設(shè)計(jì)層。采用三層式瀝青面層，表面采用細(xì)粒式瀝青混凝土（厚4cm），中面層采用中粒式瀝青混凝土（厚6cm），下面層采用粗粒式瀝

4、青混凝土（厚8cm）方案二：路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土（厚27cm），基層采用水泥砂礫（厚度待定），底基層采用級(jí)配沙礫（厚18cm），以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計(jì)層。采用三層式瀝青面層，表面采用細(xì)粒式瀝青混凝土（厚4cm），中面層采用中粒式瀝青混凝土（厚8cm），下面層采用密集配瀝青碎石（厚15cm）（2） 確定各層材料回彈模量與劈裂強(qiáng)度表三材料名稱時(shí)抗壓回彈模量（MPa）時(shí)劈裂強(qiáng)度(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土1.41.4中粒式瀝青混凝土1.21.0粗粒式瀝青混凝土1.00.8密集配瀝青碎石1.20.8水泥石灰沙礫土1.00.35水泥碎石1.50.5水泥沙礫1.30.5集配沙礫1.40.53. 確定土基回彈

5、模量該路段處于區(qū)，粉質(zhì)土，路基處于干濕狀態(tài)，稠度取1.0，查表“二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值”，得土基回彈模量為29MPa（1） 設(shè)計(jì)彎沉值本公路為高速公路，公路等級(jí)系數(shù)，面層為瀝青混凝土，面層系數(shù)，半剛性基層，基層系數(shù)=1.0（單位0.01mm）（2） 各層允許拉應(yīng)力方案一：表四材料名稱（MPa）(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土1.40.577中粒式瀝青混凝土1.00.412粗粒式瀝青混凝土0.80.330水泥碎石0.50.275水泥石灰沙礫土0.350.193方案二：表五材料名稱（MPa）(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土1.40.577中粒式瀝青混凝土1.00.412密集配瀝青碎石0.80.3

6、30水泥沙礫0.50.275級(jí)配沙礫0.50.2754. 資料匯總方案一：表六材料名稱h（cm）回彈模量（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）細(xì)粒式瀝青混凝土414000.577中粒式瀝青混凝土612000.412粗粒式瀝青混凝土810000.330水泥碎石3815000.275水泥石灰土？10000.193土基40方案二：表七材料名稱h（cm）回彈模量（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）細(xì)粒式瀝青混凝土414000.577中粒式瀝青混凝土812000.412密集配瀝青碎石1512000.330水泥沙礫？13000.275集配沙礫1814000.275土基405. 方案確定根據(jù)東南大學(xué)道路計(jì)算軟件計(jì)算得，方

7、案一計(jì)算層厚度為15cm，道路總厚度為71cm。方案二計(jì)算層厚度為34cm，道路總厚度為79cm兩種方案的其他條件均滿足要求，故取總厚度最小的方案為最終方案，即取第一種方案為最終方案。二、混凝土路面設(shè)計(jì)1. 交通量分析根據(jù)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)軸載換算方法，忽略小客車和車輛前軸對(duì)路面結(jié)構(gòu)計(jì)算的影響，計(jì)算各車型的軸載換算系數(shù)，得到標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，見下表表八車型通過次數(shù)（次/日）后軸重（KN）標(biāo)準(zhǔn)軸次（次/日）標(biāo)準(zhǔn)軸次合計(jì)（次/日）東風(fēng)EQ14030069.200.0030.9726.62解放JN150200101.601.289257.8黃河JN16250115.009.358467.9交通141

8、25055.100.000070.0175長(zhǎng)征CZ3617090.70延安SX616091.20北京BJ1305027.20躍進(jìn)NJ1306038.30查表得，高速公路設(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)取0.22，交通方向系數(shù)取為0.5，交通車道系數(shù)取為0.9，則設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量軸次為：屬于中等交通。2. 初擬路面結(jié)構(gòu)查表，得安全水平為一級(jí)的道路對(duì)應(yīng)的變異水平為低級(jí)。初擬普通混凝土面層厚為24cm，基層選用水泥穩(wěn)定粒料厚20cm，底基層為15cm低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合材料。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長(zhǎng)5m，兩側(cè)硬路肩與行車道之間砌筑水泥混凝土路緣石。

9、硬路肩與行車道采用相同面層厚度。在設(shè)計(jì)中設(shè)想施工縫為設(shè)傳力桿平縫，橫向縮縫為設(shè)傳力桿的假縫形式，在臨近橋梁或固定建筑物外，或與其他類型路面相連處、小半徑曲線和縱坡變換處，應(yīng)設(shè)置橫向脹縫?？v縫施工縫和縮縫均為設(shè)拉桿的平頭縫?？v縫與橫縫盡可能垂直正交，避免板塊形成錯(cuò)縫和銳角形式。3. 路面材料參數(shù)確定查表，普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.5MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為29GPa。路基回彈模量取50MPa。低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取800MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500MPa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量（土基頂面回彈模量=40MPa）：普通混凝土面層難過的相對(duì)剛度半徑為：4

10、. 荷載疲勞應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為：因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)。考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)公路等級(jí)，查表，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù),則荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為：5. 溫度疲勞應(yīng)力II區(qū)最大溫度梯度取88（/m）。板長(zhǎng)5m,由圖可查普通混凝土板厚為h=0.24m，。最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：查表，自然區(qū)劃為II區(qū)，,則溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)溫度疲勞應(yīng)力為:查表，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表，確定可靠

11、度系數(shù)。則，因此，所選普通混凝土面層厚度0.25m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。6. 路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范要求和設(shè)計(jì)幾本資料，水泥混凝土路面為重交通等級(jí)，平曲線多，所以在混凝土板的自由邊緣和角隅處設(shè)置兩種補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。（1） 邊緣鋼筋，采用直徑14mm的螺紋鋼筋，設(shè)在板（h為混凝土板厚），且距離邊緣和地板厚度均不小于5cm，兩根鋼筋的間距不應(yīng)小于10cm，縱向邊緣鋼筋只設(shè)在一塊板內(nèi)，不穿過縮縫，以免妨礙般的翹曲，為加強(qiáng)錨固能力，鋼筋兩端應(yīng)向上彎起。（2） 角隅鋼筋，設(shè)在脹縫兩側(cè)板的角隅處，用兩根直徑14mm長(zhǎng)2.4m的螺紋鋼筋完成需要的形狀，角隅鋼筋設(shè)在板的上部，距板頂面不小于5cm，距脹縫和板邊緣各為10cm。7. 筑路材料（1） 粗集料和細(xì)集料使用要求均應(yīng)符合公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程的各項(xiàng)要求。面層水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，要求養(yǎng)護(hù)3天齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別不小于22.0MPa和7.0MPa，混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、工作性、耐久性技術(shù)要求，并且應(yīng)該滿足公路工程水泥混凝土路面施工規(guī)范的明確規(guī)定。（2） 填縫材料脹縫接縫板采用泡沫橡膠板，填縫材料采用常溫施工方式，填縫材料為瀝青橡膠類。接縫板和填縫材料的技術(shù)要求，參見公