路基路面課程設計

XXXX大學《路基路面工程》課程設計說明書課程名稱：路基路面工程題目：路基路面工程專業(yè)：道路橋梁與渡河工程學生姓名：XXX學號：XXXXX指導教師：XXXXXXXXXX設計教室：10#B503、504開始時間：2012年06月18H完成時間：2012年06月24日課程設計成績:學習態(tài)度及平時成績(30)技術水平與實際能力(20)創(chuàng)新(5)說明書撰寫質量(45)總分(100)等級年月曰指導教師簽名:年月曰目錄TOC\o"1-5"\h\z1基本設計資料 12瀝青路面設計 11軸載分析 32結構組合與材料選取 62.3各層材料的抗壓模量和劈裂強度 62.4設計指標的確定 62.5路面結構層厚度的計算 72.6防凍層厚度檢驗 103水泥混凝土路面設計 121交通量分析 123.2初擬路面結構 133.3確定材料參數(shù) 133.4計算荷載疲勞應力 143.5計算溫度疲勞應力 106防凍厚度檢驗和接縫設計 12參考文獻 16

1基本設計資料擬設計道路路線位于微丘區(qū)，公路自然區(qū)劃為III區(qū)。地震烈度為六級。設計標高243.50m,地下水位1.5m。平均稠度為1.08,季節(jié)性冰凍地區(qū)，凍結深度為1.2m,所經(jīng)地區(qū)多處為粉性土。表1-1交通組成及交通量表車型交通量(輛/晝夜)解放220CA10B解放150CA30A東風160EQ140黃河80JN150黃河180JN162黃河100JN360長征190XD160交通120SH1412瀝青路面設計2.1軸載分析我國瀝青路面設計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，表示為BZZ-lOOo標準軸載的計算參數(shù)按表3-1確定。表3-1標準軸載計算參數(shù)標準軸載名稱BZZ-100標準軸載名稱BZZ-100標準軸載P(KN)100單輪當量圓直徑d(mm)21.30輪胎接地壓強P(Mpa)0.70兩輪中心距(cm)1.5d(1)當以設計彎沉值設計指標及瀝青基層層底拉應力驗算時，凡前、后軸軸載大于40kN的各級軸載弓的作用次數(shù)耳均換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N。

N=N=f/=!式中：N-以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數(shù)；厲一被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）；P—標準軸載（kN）;P-各種被換算車型的軸載（kN）；G—輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38；c2-軸數(shù)系數(shù)。K-被換算車型的軸載級別。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計算：C]=1+1.20-1）式中：m—軸數(shù)。表2-2軸載換算結果車型￡(RN)Gc2叫（次/口）ecu%嚴解放前軸19.4016.4220—CA10B后軸60.851125.35解放前軸26.5016.41507.62CA30A后軸2X36.12.2185.96東風前軸23.7016.41601.95EQ140后軸69.202.212.02黃河前軸49.0016.48022.99JN150后軸101.601185.72黃河前軸59.5016.418031.38JN162后軸115.0011330.60黃河前軸50.0016.410031.38JN360后軸2X1102.216791.43長征前軸42.6016.419029.71XD160后軸2X85.22.214246.87交通前軸25.5516.41202.03SH141后軸55.10218.99則其設計年限內一個車道上的累計量軸次仗.：_[(l+"—l]x365切

式中N~設計年限內一個車道的累計當量次數(shù)；t—設計年限，由材料知，t=15年；N-設計端竣工后一年雙向日平均當量軸次；了一設計年限內的交通量平均增長率，由材料知，丫二0.089：〃一車道系數(shù)，由材料知H二0.45。Ns(l+rjZ-lx365xqNs(l+rjZ-lx365xq5(1+0.05)-1+ 0.05>*11704e0.4=3.479xlO7（2）驗算半剛性基層層底拉應力的累計當量軸次時，凡軸載大于50KN的各級軸載￡的作用次數(shù)耳均按下式換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N'。式中：N—以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數(shù);叫一被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）；P—標準軸載（kN）；P—各種被換算車型的軸載（kN）；C；一輪組系數(shù)，雙輪組為1?0,單輪組為1&5,四輪組為0?09。C；—軸數(shù)系數(shù)；表2-3軸載換算結果車型PjkN)c2叫（次/口）cC“(％r解放前軸19.40118.5220—CA10B后軸60.851125.35解放前軸25.50118.515022.03CA30A后軸2X36.731117.22東風前軸23.70118.51605.64EQ140后軸69.201122.99黃河前軸49.00118.58066.46JN150后軸101.601185.72黃河前軸59.50118.518090.71JN162后軸115.0011330.60

黃河JN360前軸50.00118.510090.71后軸2X110319261.04長征前軸42.60118.51QA85.88XD160后軸2X85.231iyu5791.19交通前軸25.55118.51on5.87SH141后軸55.1011iZU8.99rp— —10■?t(1+0.0850) -15陽)Tx365x；；\/(1+0.05)-11—+L— —1NsNe=0.0850.05>>16010.4>0.4=4.759xlO72.2結構組合與材料選取根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》，路面結構層釆用瀝青混凝土（190加加），基層釆用水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定），底層釆用二灰土（400nun）,釆用三層式瀝青混凝土面層，表層釆用細粒式密級配瀝青混凝土（40加加），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（60〃?加），下面層釆用粗粒式密級配瀝青混凝土（90,77/7?）o2.3各層材料的抗壓模量和劈裂強度土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結構層材料的抗壓模量及劈裂強度已參照規(guī)范給出的推薦值確定。見表2-4o表2-4結構組合參數(shù)層次材料名厚度(cm)抗壓回彈模量強度劈裂（Mpa）15。C模量20°C模量①細粒式瀝青混凝土4200014001.4②中粒式瀝青混凝土6160012001.0③粗粒式瀝青混凝土912009000.8④水泥穩(wěn)定碎石30150015000.5⑤二灰土20100010000.25⑥土基————2.4設計指標的確定（1）設計彎沉值仃公路為一級，則公路等級系數(shù)人取1.0；面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)人取1.0；路面結構為半剛性基層瀝青路面，則路面結構類型系數(shù)人取1.0。</=600曾％式中：ld~設計彎沉值N-設計年限內的累計當量年標準軸載作用次數(shù)&一公路等級系數(shù)，一級公路為1.0A-面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0人一基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0Id=600Ne-Q2AcAAb=600x（4.487x10?）_°2xlxlxl=17.69mm（2）各層材料按容許層底拉應力樂，按下列公式計算：式中：<yR—路面結構材料的極限抗拉強度（Mpa）；7?—路面結構材料的容許拉應力，即該材料能承受設計年限R次加載疲勞彎拉應力（Mpa）；k~抗拉強度結構系數(shù)。對瀝青混凝土面層的抗拉強度結構系數(shù)：Ks=0.09NeO22/Ac=9.769對無機結合料穩(wěn)定集料類的抗拉強度結構系數(shù)：Ks=0.35Neoli/Ac=3.647對無機結合料穩(wěn)定細土類的抗拉強度結構系數(shù)：Ks=O.45^e011/Ac=4.689表2-5結構層容許彎拉應力材料名稱b、(Mpa)(rK(Mpa)細粒瀝青混凝土1.44.110.34

中粒瀝青混凝土1.04.110.24粗粒瀝青混凝土0.84.110.19水泥穩(wěn)定碎石0.52.450.20二灰土0.253.150.082.5路面結構層厚度的計算新建路面結構厚度計算一級公路5一級公路5BZZ-10017.69(0.01mm)415(cm)新建路面的層數(shù)標準軸載路面設計彎沉值路面設計層層位設計層最小厚度層位結構層材料名稱 厚度(cm)抗壓模量(MPa)抗壓模量(MPa)容許應力(MPa)1細粒式瀝青混凝土(20°C)(15°C)414002000.342中粒式瀝青混凝土612001600.243粗粒式瀝青混凝土99001200.194水泥穩(wěn)定碎石??15001500?25石灰粉煤灰土2010001000.086土基35按設計彎沉值計算設計層厚度：LD=17.69(0.01mm)H(4)=35cm LS=7(0.01mm)H(4)=40cm LS=17.1(0.01mm)H(4)=38.2cm(僅考慮彎沉)按容許拉應力驗算設計層厚度：

H(4)=38.2cm(第層底面拉應力驗算滿足要求）H(4)=H(4)=38.2cm(第層底面拉應力驗算滿足要求）H(4)=38.2cm(第2H(4)=38.2cm(第3H(4)=38.2cm(第4H(4)=38.2cm(第5路面設計層厚度：H(4)=H(4)=驗算路面防凍厚度層底面拉應力驗算滿足要求）層底面拉應力驗算滿足要求）層底面拉應力驗算滿足要求）層底面拉應力驗算滿足要求）38.2cm（僅考慮彎沉）38.2cm（同時考慮彎沉和拉應力）路面最小防凍厚度50cm驗算結果表明，路面總厚度滿足防凍要求?通過對設計層厚度取整，最后得到路面結構設計結果如下:細粒式瀝青混凝土4cm中粒式瀝青混凝土6cm粗粒式瀝青混凝土9cm水泥穩(wěn)定碎石39cm石灰粉煤灰土20cm土基2.6防凍層厚度檢驗根據(jù)規(guī)范知：在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕路段，路面設計應進行防凍厚度的檢驗，如小于規(guī)范定的最小防凍厚度時，應增設或加墊層使路面總厚度達到要求。路面結構層總片丿叟h二4+6+9+22+40二8lcm,大J-最大冰凍深度50cm,所以不考慮凍層深度。3水泥混凝土路面設計3.1交通量分析（1）標準軸載與軸載換算我國公路水泥混凝土路面設計規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設計標準軸載，表示為BZZ-lOOo凡前、后軸載大于40KN（單軸）的軸數(shù)均應換算成標準軸數(shù),換算公式為：式中：N-100KN的單軸一雙輪組標準軸數(shù)的通行次數(shù);P-各類軸一輪型；級軸載的總重（KN）;”一軸型和軸載級位數(shù)；“一各類軸一輪型i級軸載的通行次數(shù)；5,—軸一輪型系數(shù)。表3-1軸載換算結果車型匕（kN）n.（次/日）解放前軸19.40220—CA10B后軸60.850.078解放CA30A前軸26.50—后軸2X36.71500.443X10-5東風前軸23.70160—EQ140后軸69.200.442黃河前軸49.0080—JN150后軸101.60103.13黃河前軸59.5018017.02JN162后軸115.001684.37黃河前軸50.001004.56JN360后軸2X11098.36長征前軸42.60190—XD160后軸2X85.23.317交通前軸25.551on—SH141后軸55.101ZU0.0087則設計年限內設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)：n=/式中：Ne~標準軸載累計當量作用次數(shù);t一設計基準年限；Y一交通量年平均增長率，由材料知，丫=0?089；n-臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下表3?2。公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.17?0.22二級及二級以下公路行車道寬>7m0.34?0.39行車道寬W7m0.54?0.62表3-2混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)N嚴N」（l+"—l]x365x〃=6.68xlOd次。3.2初擬路面結構因為交通量3X10'<38.3XIO^100X10*次，故可知交通屬于中等交通。由以上可知相應于安全等級為三級的變異水平等級為中級，根據(jù)二級公路、中等交通等級和中級變異水平等級。查規(guī)范知：初擬普通混凝土面層厚為220mm：基層選用石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料，厚為180mm：墊層為150mm的低劑量無機結合穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m；長為5.0mo3.3確定材料參數(shù)取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為4?5Mpa,相應彎拉彈性模量標準值為29Gpa；路基回彈模量為35Mpa；低劑量無機結合穩(wěn)定土墊層回彈模量為600Mpa；石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300Mpao基層頂面當量的回彈模量值計算如下：匚 h遲+也1300x0.202+600x0.152讓。升人“E= = ； ； =\63?7'MPaxh：+h： 0.20-+0.15-

D/迢+/7遲+(H(1x12 4E^+EJu1300x0.204計算荷載疲勞應力根據(jù)一級公路、重交通，由《路基路面工程》查得初擬普通混凝土面層厚度為04計算荷載疲勞應力根據(jù)一級公路、重交通，由《路基路面工程》查得初擬普通混凝土面層厚度為0?25m°由下列公式求得：= + ( + )12 4 1300x0.20 600x0.15=2.57MN訕12￡)i/?=(—-^)3=0.61mExa=6.22[1-1.51(|^)-°45]=6.22x[l-1.51x(1^^嚴】=仙Fb=l_1.44(才)55Fb=l_1.44(才)55=1-1.44(163.7535嚴5=043= =4.167x0.610-x35x(__r=179.75^.普通混凝土面層的相對剛度半徑為:/=0.537/z0.537x0.22x1<29000y/=0.537/z0.537x0.22x1<29000y<179.75>=0.643加“0.537疤7可b“0.537疤7可b亍kfk,.k<Qpsf=O.O77/06/?-2kf=H-混凝土板的厚度(m);E-水泥混凝土的彎沉彈性模量(Mpa)；op—標準軸載匕在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力(Mpa)；kr-考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，縱縫為設桿拉的平縫，kr=0.87?0.92,縱縫為不設桿拉的平縫或自由邊界kr=1.0,縱縫為設桿拉的企口縫，"0.76?0.84,；k-考慮偏載和動載因素對路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級查下表3-3；表3-3 綜合系數(shù)kc公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc1.301.251.201.10Op-標準軸載巳在四邊自由板的臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應力（Mpa）。f=0.077/°6/?~2=0.0770XO.64306x0.22-2=1.220MR/,k,=N：?=2.081根據(jù)公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù)^.=1.20，則荷載疲勞應力為:bp=kfkka=Q.87X2.081X1.20X1.220=2.65MPa3.5計算溫度疲勞應力由《路基路面工程》知，II區(qū)最大溫度梯度取88（°C/m）o板長5m,L/r=5.92;己知混凝土板厚0.25m,Bx=0.63o則可知最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力：%/￡蘭丄式中：a-混凝土的溫度線膨脹系數(shù):Te一最大溫度梯度,T=88°c/m；B-綜合溫度翹區(qū)應力和內應力的溫度應力系數(shù)；

。詬一最大溫度梯度時土板的溫度翹取應力（Mpa）。=2A5MPa_1.0xICT'x29000x0.25x88x0.63=2A5MPa2溫度疲勞系數(shù) &=厶［。（字）「-切，式中a,b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路b伽 fr自然區(qū)劃查下表3-4o表3-4回歸系數(shù)a，b和c系數(shù)公路自然區(qū)IIIIIIVVVIVIIa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270k,=-^-[°（玉