王斌 路基路面工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告 計(jì)算書(shū)

指導(dǎo)老師:劉紅葉學(xué)生班級(jí)：2007級(jí)2班學(xué)號(hào):20070212077姓名:王斌中國(guó)民航飛行學(xué)院空中交通管理學(xué)院2010年11月27目錄一、課程設(shè)計(jì)目的及要求 1二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其要求 1三、課程設(shè)計(jì)步驟與方法 11.水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體步驟如下： 12課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和時(shí)間安排（自己安排的時(shí)間是8天完成） 23評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn); 3四、課程設(shè)計(jì)背景資料 3水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 3五、課程設(shè)計(jì)背景資料高速公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)（據(jù)學(xué)號(hào)選題如下） 5六、設(shè)計(jì)步驟 61.選定高速公路路面設(shè)計(jì)資料 62.軸載換算 63.路面板厚度計(jì)算 84.確定結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù) 155.設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)圖繪制（CAD截圖）如下： 156.接縫設(shè)計(jì) 17七、設(shè)計(jì)過(guò)程的個(gè)人見(jiàn)解 19八、參考資料 20路基路面課程設(shè)計(jì)任務(wù)一、課程設(shè)計(jì)目的及要求路基路面課程設(shè)計(jì)是交通工程專業(yè)在校進(jìn)修專業(yè)課的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和獨(dú)立鉆研的好機(jī)會(huì).路基路面的課程設(shè)計(jì)是對(duì)路基路面工程課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充和深化，通過(guò)設(shè)計(jì)讓我們可以更加切合實(shí)際地和靈活地掌握路基路面的基本理論，設(shè)計(jì)理論體系，加深對(duì)路基路面設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)內(nèi)容的理解，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖及編制說(shuō)明書(shū)的基本技能，進(jìn)而提高和培養(yǎng)了分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其要求課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分路基設(shè)計(jì)和路面設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容，在路面設(shè)計(jì)內(nèi)容里還包括機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)內(nèi)容。以教師提供的設(shè)計(jì)資料為主，學(xué)生在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地質(zhì)條件、水文條件以及給定的交通條件，擬定路基路面的設(shè)計(jì)方案，對(duì)路基的穩(wěn)定性、路面結(jié)構(gòu)厚度的計(jì)算和驗(yàn)算。課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)計(jì)算條理清晰，計(jì)算的方法和結(jié)果能符合我國(guó)現(xiàn)階段路基路面設(shè)計(jì)和機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。水泥混凝土路面設(shè)計(jì)是本人及本報(bào)告的主要內(nèi)容。任務(wù)：水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、課程設(shè)計(jì)步驟與方法課程設(shè)計(jì)首先要熟悉課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)書(shū)，研讀路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的有關(guān)例題，認(rèn)真分析設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的設(shè)計(jì)依據(jù)1.水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體步驟如下：第一：（1）水泥標(biāo)準(zhǔn)荷載的作用次數(shù)（EXCEL完成計(jì)算）（2）確定交通量分級(jí)，選定設(shè)計(jì)年限及輪跡橫向分布系數(shù)（3）計(jì)算設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次第二：（4）初擬路面結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)層次、類型和材料組成，各層的厚度、面板平面尺寸和接縫構(gòu)造（5）確定材料參數(shù)，確定混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和彈性模量，基層墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量（6）計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力b.定接縫傳荷系數(shù)，綜合系數(shù)d.計(jì)算溫度應(yīng)力第三（7）由自然區(qū)劃選最大溫度梯度；按路面結(jié)構(gòu)和板平面尺寸計(jì)算最大溫度梯度時(shí)的翹曲溫度應(yīng)力，最后計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力（8）檢驗(yàn)初擬路面結(jié)構(gòu)按()公式檢驗(yàn)，如不滿足，重?cái)M路面結(jié)構(gòu)，重新計(jì)算，直到滿足要求為止。計(jì)算厚度取整至厘米。第四畫(huà)圖（9）畫(huà)出最后選定的路面結(jié)構(gòu)圖第五整理報(bào)告（10）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和時(shí)間安排（自己安排的時(shí)間是8天完成）（1）布置設(shè)計(jì)任務(wù)。教師提供路基路面課程設(shè)計(jì)的基本資料，并交待課程設(shè)計(jì)的目的、方法、要求等。天（2）路基設(shè)計(jì)資料分析、設(shè)計(jì)方案的擬定。1天2010年11月18日查找資料1課本2水泥路面設(shè)計(jì)人民交通出版社2003年6月第一版黃曉明主編3《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》校內(nèi)網(wǎng)上有分享，（3）路基結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)、繪制，路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。1天2010年11月19日（4）整理及編寫(xiě)整理路基工程課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)報(bào)告、計(jì)算書(shū)整理。1天2010年11月20日（5）路面設(shè)計(jì)資料分析、確定路面等級(jí)和面層類型。1天2010年11月（6）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計(jì)參數(shù)確定；路面厚度計(jì)算和應(yīng)力驗(yàn)算，提出合理的路面合理的路面結(jié)構(gòu)型式；作圖。2天2010年11月2324日（7）整理及編寫(xiě)整理路面工程課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)報(bào)告、計(jì)算書(shū)整理。2天2010年11月2527日3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);參照優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)：①能夠熟練綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，全面獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠提出自己的見(jiàn)解；②設(shè)計(jì)方案合理，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，數(shù)據(jù)可靠；③圖面質(zhì)量整潔，能很好地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖；④計(jì)算書(shū)表達(dá)清楚，文字通順。四、課程設(shè)計(jì)背景資料水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)（雙向4車道高速公路）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、水泥混凝土路面分塊布置圖、水泥混凝土路面接縫設(shè)計(jì)圖，至少完成其一（一張A3圖紙）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。雙向四車道：共有四條車道，比如往南有兩條車道，相向往北也有兩條，就是雙向四車道。按國(guó)家頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也和全世界通用標(biāo)準(zhǔn)相差無(wú)幾，城市道路每車道寬度為，干線公路（包括高速公路）每車道寬為。2.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和指導(dǎo)報(bào)告要求：交通量根據(jù)學(xué)生班級(jí)及學(xué)號(hào)尾數(shù)按照表1采用，若學(xué)號(hào)尾數(shù)超過(guò)34，則35號(hào)選用5號(hào)的資料，36號(hào)選用6號(hào)的資料，依此類推。（選定紅色的）表1

交通量（輛/晝夜）路基中濕，E＝35MPa路基干燥，E＝50MPa學(xué)生學(xué)號(hào)尾數(shù)0102030405060708091011121314151617小客車31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客車SH13060065870075680083486990010006006587007568008348691100大客車CA50720691650631530501458410305720691650631530501458210小貨車BJ13015001534160016251700172517681800190015001534160016251700172517682000中貨車CA50810781720705610585556510550810781720705610585556450中貨車EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大貨車JN150800772700776850798726650600800772700776850798726780特大車日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖掛車五十鈴8085885158606265658085885158606258交通量年平均增長(zhǎng)率（%）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)交通量與土基資料注：上表為雙車道雙向交通量調(diào)查結(jié)果，學(xué)生采用相應(yīng)的交通量與路基資料。表1（續(xù)）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)交通量與土基資料

交通量（輛/晝夜）路基干燥，E＝50MPa路基中濕，E＝35MPa學(xué)生學(xué)號(hào)尾數(shù)1819202122232425262728293031323334小客車31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客車SH13060065870075680083486990010006006587007568008348691100大客車CA5017201691165016311530150114581410130517201691165016311530150114581210小貨車BJ13015001534160016251700172517681800190015001534160016251700172517682000中貨車CA50810781720705610585556510550810781720705610585556450中貨車EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大貨車JN150800772700776850798726650600800772700776850798726780特大車日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖掛車五十鈴8085885158606265658085885158606258交通量年平均增長(zhǎng)率（%）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)交通量與土基資料注：上表為雙車道雙向交通量調(diào)查結(jié)果，學(xué)生采用相應(yīng)的交通量與路基資料。五、課程設(shè)計(jì)背景資料高速公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)（據(jù)學(xué)號(hào)選題如下）設(shè)計(jì)資料：本公路等級(jí)為高速公路，雙向四車道，據(jù)表得，交通量年平均增長(zhǎng)率為11.1%，查得設(shè)計(jì)年限為30年，該路段處于中南地區(qū)，選取廣州，屬Ⅳ7區(qū)。表1

交通量（輛/晝夜）路基中濕，E＝35MPa路基干燥，E＝50MPa學(xué)生學(xué)號(hào)尾數(shù)0102030405060708091011121314151617小客車31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客車SH13060065870075680083486990010006006587007568008348691100大客車CA50720691650631530501458410305720691650631530501458210小貨車BJ13015001534160016251700172517681800190015001534160016251700172517682000中貨車CA50810781720705610585556510550810781720705610585556450中貨車EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大貨車JN150800772700776850798726650600800772700776850798726780特大車日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖掛車五十鈴8085885158606265658085885158606258交通量年平均增長(zhǎng)率（%）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)交通量與土基資料注：上表為雙車道雙向交通量調(diào)查結(jié)果，學(xué)生采用相應(yīng)的交通量與路基資料。六、設(shè)計(jì)步驟1.選定高速公路路面設(shè)計(jì)資料主要設(shè)計(jì)指標(biāo)：全線按照平原丘陵山區(qū)公路修建，路基寬度為24m，雙向4車道，中央分隔帶，土路肩為2×，行車道為4×，中央兩左側(cè)路緣帶2×。設(shè)計(jì)車速：80～100km/h。根據(jù)交通量情況和公路性質(zhì)設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車道的路面結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)交通量標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100。交通組成如下表所示，交通量年增長(zhǎng)率r=11%。2.軸載換算（1）水泥標(biāo)準(zhǔn)荷載的作用次數(shù)(EXCEL完成計(jì)算)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，按下式換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。（(公式1）；（公式2）（(公式3）；（(公式4）Ns——100KN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；Pi——單軸-單輪、單軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級(jí)軸載的總重（KN）；——軸型和軸載級(jí)位數(shù)；——各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)；——軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，=1；單軸-單輪時(shí)，按式（2）計(jì)算；雙軸-雙輪組時(shí)，按式（3）計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí),按式（4)計(jì)算。表2水泥（EXCEL）軸載換算結(jié)果表（彎沉）車型(KN)(次/日)小客車前軸665265417649100后軸231265426540中客車前軸551756416556SH130后軸1756756大客車前軸631CA50后軸1631631小貨車前軸162511818630BJ130后軸1162516250中貨車前軸705369561CA50后軸1705705中貨車前軸5310EQ140后軸1531531大貨車前軸49776323204JN150后軸1776776特大車日野前軸756KB222后軸1756756拖掛車前軸6051五十鈴后軸100（3軸）05100軸載換算結(jié)果表注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)。上表為四車道雙向交通調(diào)查結(jié)果，取交通量年平均增長(zhǎng)率為11.1％。小于和等于40KN(單軸)和80KN（雙軸）的軸載可略去(設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠提出自己的見(jiàn)解)。調(diào)查分析雙向交通的分布情況，車道數(shù)為4。課本P283查《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》，高速公路一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為30年。P297由《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》取輪跡橫向分布系數(shù)為0.22，可計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne為：(公式5)〉20000000次，此路面屬特重交通。依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:參考一3.路面板厚度計(jì)算路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性同路基的干濕狀態(tài)有密切關(guān)系，并在很大程度上影響路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，路基按干濕狀態(tài)不同，分為四類：干燥、中濕、潮濕和過(guò)濕。為了保證路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)，當(dāng)處于過(guò)濕狀態(tài)時(shí)，路基不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面。下面對(duì)潮濕、中濕、干燥3種狀態(tài)分別討論。本設(shè)計(jì)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)為干燥狀態(tài)依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:參考二①、初擬路面結(jié)構(gòu)查《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》表校內(nèi)網(wǎng)上有分享，101645/4115573432依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:參考三初擬普通水泥混泥土路面層厚度為h=,基層選用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量為5％），厚為h1=。底基層厚度為h2=的級(jí)配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為,長(zhǎng)為?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿假縫。②、材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彈性模量按《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》表，參考四取普通混泥土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,課本P298表10-19相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為。（2）土基的回彈模量參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》附錄F，設(shè)計(jì)要求路基回彈模量取。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取，級(jí)配碎石回彈模量取。依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:參考五計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：(公式6)(公式7)(公式8)(公式9)(公式10)(公式11)(公式12)普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑計(jì)算為(公式13)③、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為(公式14)因縱縫為設(shè)拉平縫，查表10-21課本P300，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)(公式15)根據(jù)公路等級(jí)，由《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》附錄B，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)。依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:參考六荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為(公式16)④、溫度疲勞應(yīng)力由《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》表，參考七該路段處于中南地區(qū)，選取廣州，屬Ⅳ7區(qū)最大溫度梯度區(qū)86-92℃/，取值為88℃/。板長(zhǎng)，(公式17)依據(jù)參照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》:可查普通混凝土板厚,,按式（B.2.2），最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為(公式18)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)K1，計(jì)算為(公式19)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為(公式20)⑤、可靠度計(jì)算由《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》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%，再根據(jù)查的目標(biāo)可靠度變異水平等級(jí)，查《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》表，參考九確定可靠度系數(shù),(公式21)因而所選的普通混凝土面層厚度=26cm，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。4.確定結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)》的建議值取定路面各結(jié)構(gòu)層適宜厚度，設(shè)計(jì)水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法進(jìn)行驗(yàn)算符合要求。水泥混凝土路面各種設(shè)計(jì)方案列表如下路基狀態(tài)結(jié)構(gòu)層層厚（cm）干燥水泥混凝土面層26水泥穩(wěn)定碎石基層22級(jí)配碎石底基層20板的平面尺寸水泥混凝土路面設(shè)計(jì)采用矩形水泥混凝土板，縱向和橫向接縫垂直相交，其縱向兩側(cè)的橫縫不得互相錯(cuò)位。(1)縱縫間距過(guò)寬容易產(chǎn)生縱向斷裂，因而規(guī)范規(guī)定板寬不超過(guò)，由于單側(cè)行車道路面寬m，故設(shè)計(jì)板寬取為。(2)橫縫間距取為，使混凝土板盡可能接近正方形，以改善受力狀態(tài)。(3)為使混凝土路面使用壽命較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)水泥混凝土板厚為20cm。5.設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)圖繪制（CAD截圖）如下：圖1水泥路面設(shè)計(jì)平面圖圖2水泥路面設(shè)計(jì)剖面圖↓↓↓↓↓↓↓↓↓上未顯示出的圖形內(nèi)容如下↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓縱向和橫向施工縫：6.接縫設(shè)計(jì)①、縱縫設(shè)計(jì)一次鋪筑寬度為，設(shè)置縱向施工縫，縱向施工縫采用平縫形式，上部應(yīng)鋸切槽口，深度為35mm，寬度為6mm，槽內(nèi)灌塞填縫料。圖3縱向施工縫（單位：mm）縱向縮縫：采用