石保二級公路工程設(shè)計書

河北大學本科生課程設(shè)計道路工程課程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(第5小組)學院建筑工程學院學科門類工科專業(yè)土木工程學號姓名小組成員指導教師楊三強2016年5月12日道路工程設(shè)計說明書一、所分配地區(qū)簡介華北地區(qū)簡介：華北地區(qū)，屬于自然地理分區(qū)，不是行政區(qū)，不隨著行政區(qū)劃調(diào)整而改變，按照地理教科書，華北地區(qū)，一般指秦嶺-淮河線以北，長城以南的中國的廣大區(qū)域；北與東北地區(qū)、內(nèi)蒙古地區(qū)相接。大致以≥10℃積溫3200℃（西北段為3000℃）等值線、1月平均氣溫-10℃（西北段為-8℃）等值線為界。自然區(qū)劃屬于西北地區(qū)，地理上的氣候?qū)W的現(xiàn)代華北為“暖溫帶半濕潤大陸性氣候”，四季分明，光照充足；冬季寒冷干燥且較長，夏季高溫降水相對較多，春秋季較短。但華北平原的熱量和雨水明顯多于黃土高原。華北的土壤皆為河流沖積黃色旱作類型，是中國小麥的主產(chǎn)區(qū)。氣候特點：冬季這里受來自高緯內(nèi)陸偏北風的影響，盛行極地大陸氣團，寒冷干燥；夏季受極地海洋氣團或變性熱帶海洋氣團影響，盛行東和東南風，暖熱多雨，雨熱同季。年降水量多為500~1000mm，約有2\3集中于夏季（夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥）。全年四季分明，天氣多變，隨著緯度的增高，冬、夏氣溫變幅相應增大，而降水逐漸減少。冬季寒冷干燥：最冷月均溫在0攝氏度以下，冬季寒冷，成因有：本地緯度較高、離冬季風源地近、地形較低平坦地勢西高東低使冬季風得以加強。春季干旱多風沙，夏季炎熱多雨，冬季較寒冷，干燥少雪；秋季是最好的季節(jié)，秋高氣爽，溫潤宜人。年平均氣溫為11.7度，極端最低氣溫-27.4℃(1966年2月22日)。極端最高氣溫40.6℃(1961年6月10日)。年平均降水量為640毫米，是華北平原降水最多的地方之一。主要降水集中在七、八月份，且多雷雨和大到暴雨，全年無霜期為180-200天。石保二級公路的設(shè)計資料：通過主要的城市定州市和新樂市，擬設(shè)計出石家莊到保定的高速公路。設(shè)計路線的全場為126.9公里，為雙車道公路，設(shè)計速度為80Km/h。雙車道二級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量5000--15000輛。高速公路地處Ⅱ4區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，進行施工圖設(shè)計，沿線土質(zhì)為中液限粘性土，年降雨量為640mm/年，最高氣溫37℃，最低氣溫-21℃，多年平均凍結(jié)指數(shù)為113℃?d，最大凍結(jié)指數(shù)為184℃?d。交通量資料根據(jù)交通調(diào)查進行綜合分析，預測其交通增長率前五年為8.0%、之后五年為7.2%，最后五年為5.0%。石保高速公路屬于四車道高速公路，應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量25000到55000輛。初擬路面結(jié)構(gòu)擬定采用半剛性基層瀝青路面。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：4cm細粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+7cm粗粒式瀝青混凝土+56cm水泥穩(wěn)定碎石基層+二灰土底基層，以二灰土為設(shè)計層。路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定試驗材料的確定半剛性基層所用集料與結(jié)合料取自沿線料場，瀝青選用重交通90#石油瀝青，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定。設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘質(zhì)土，查表法可得土基回彈模量值為35.5MPa。設(shè)計彎沉值和容許拉應力計算序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61雙輪組20002黃海DD690561042雙輪組>325003東風CS93824702雙輪組>320004平板車1001003四輪組<325005其他車50501單輪組1000設(shè)計年限15車道系數(shù).4序號分段時間(年)交通量年增長率158％257.2％355％一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量Nh=4000,屬特重交通等級當以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時:路面營運第一年雙向日平均當量軸次:30664設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次:1.139923E+08屬特重交通等級當以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應力為設(shè)計指標時:路面營運第一年雙向日平均當量軸次:57434設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次:2.135088E+08屬特重交通等級路面設(shè)計交通等級為特重交通等級公路等級高速公路公路等級系數(shù)1面層類型系數(shù)1路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)1路面設(shè)計彎沉值:14.7(0.01mm)第一層：細粒式瀝青混凝土OGFC。厚度確定：根據(jù)經(jīng)驗宜為最大粒徑的2-3倍，故選為40mm厚。第二層：選用中粒式瀝青混凝土AC-16。厚度確定：根據(jù)經(jīng)驗宜為最大粒徑的2-3倍，故選為60mm厚。第三層：選用密集配瀝青穩(wěn)定碎石AC-25。厚度確定：根據(jù)經(jīng)驗宜為最大粒徑的2-3倍，故選為70mm厚。第一層和第二層瀝青選用：根據(jù)《中國瀝青路面氣候分區(qū)圖》，可知該地區(qū)為2-2區(qū)，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》表4.2.1-1，選用90號瀝青。第三層：根據(jù)原路面的回彈模量選擇水泥穩(wěn)定碎石，厚度選取在150~250mm之間。故取200mm。公路等級高速公路公路等級系數(shù)1面層類型系數(shù)1路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)1層位結(jié)構(gòu)層材料名稱劈裂強度(MPa)容許拉應力(MPa)1中粒式瀝青混凝土1.192粗粒式瀝青混凝土.8.153粗粒式瀝青混凝土.6.114水泥穩(wěn)定碎石.6.215石灰土.25.07驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度560mm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求.新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級:高速公路新建路面的層數(shù):5標準軸載:BZZ-100路面設(shè)計彎沉值:14.7(0.01mm)路面設(shè)計層層位:4設(shè)計層最小厚度:150(mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度20℃平均抗壓標準差15℃平均抗壓標準差容許應力(mm)模量(MPa)(MPa)模量(MPa)(MPa)(MPa)1細粒式瀝青混凝土401400020000.82中粒式瀝青混凝土601200016000.73粗粒式瀝青混凝土70900012000.64水泥穩(wěn)定碎石?1500015000.145石灰土20055005500.086新建路基35.5按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度:LD=14.7(0.01mm)H(4)=550mmLS=14.8(0.01mm)H(4)=600mmLS=13.8(0.01mm)H(4)=555mm(僅考慮彎沉)按容許拉應力計算設(shè)計層厚度:H(4)=555mm(第1層底面拉應力計算滿足要求)H(4)=555mm(第2層底面拉應力計算滿足要求)H(4)=555mm(第3層底面拉應力計算滿足要求)H(4)=555mm(第4層底面拉應力計算滿足要求)H(4)=555mm(第5層底面拉應力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度:H(4)=555mm(僅考慮彎沉)H(4)=555mm(同時考慮彎沉和拉應力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度560mm驗算結(jié)果表明,路面總厚度滿足防凍要求.通過對設(shè)計層厚度取整,最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:----------------------------------------細粒式瀝青混凝土40mm----------------------------------------中粒式瀝青混凝土60mm----------------------------------------粗粒式瀝青混凝土70mm----------------------------------------水泥穩(wěn)定碎石560mm----------------------------------------石灰土200mm----------------------------------------新建路基交工驗收彎沉值和層底拉應力計算公路等級:高速公路新建路面的層數(shù):5標準軸載:BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度20℃平均抗壓標準差15℃平均抗壓標準差綜合影響系數(shù)(mm)模量(MPa)(MPa)模量(MPa)(MPa)1細粒式瀝青混凝土40140002000012中粒式瀝青混凝土60120001600013粗粒式瀝青混凝土7090001200014水泥穩(wěn)定碎石560150001500015石灰土2005500550016新建路基35.51計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面交工驗收彎沉值:第1層路面頂面交工驗收彎沉值LS=14.6(0.01mm)第2層路面頂面交工驗收彎沉值LS=15.4(0.01mm)第3層路面頂面交工驗收彎沉值LS=16.6(0.01mm)第4層路面頂面交工驗收彎沉值LS=18.1(0.01mm)第5層路面頂面交工驗收彎沉值LS=145.2(0.01mm)路基頂面交工驗收彎沉值LS=262.4(0.01mm)(根據(jù)“公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范”公式計算)LS=327.1(0.01mm)(根據(jù)“公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范”公式計算)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應力:(未考慮綜合影響系數(shù))第1層底面最大拉應力σ(1)=-.157(MPa)第2層底面最大拉應力σ(2)=-.025(MPa)第3層底面最大拉應力σ(3)=-.033(MPa)第4層底面最大拉應力σ(4)=.064(MPa)第5層底面最大拉應力σ(5)=.034(MPa)設(shè)計依據(jù)：新建或改建公路的路面設(shè)計應根據(jù)《工程可行性研究報告》的有關(guān)交通量預測資料或現(xiàn)有交通量觀測站實測十年以上的交通量資料，考慮各種車型的交通組成（或比例），并實測或收集大客車、小貨車、中貨車、大型貨車、拖掛車等的軸載譜分布，或論證地確定各種車型的代表軸重；再將不同車型的軸重換算成標準軸載的當量軸次，求得交工后第一年雙向日平均當量軸次(N1)。設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均增長率(r)應根據(jù)《工程可行性研究報告》中有關(guān)預測的交通量增長率，分析論證確定設(shè)計交通量的平均增長率。表3.1.6車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)雙向單車道1.0雙向兩車道0.6～0.7雙向四車道0.4～0.5雙向六車道0.3～0.4雙向八車道0.25～0.35半剛性材料基層、底基層的一層壓實厚度宜為180～200mm，并不得分層鋪筑小于15cm的薄層，對半剛性材料的上基層厚度不宜小于180mm。當采用半剛性基層瀝青路面時，高速公路、一級公路的瀝青層厚度可為120~180mm；二級公路的瀝青層厚度宜為60~120mm凍土是指含有水份的土壤因溫度下降到0℃或以下時而呈凍結(jié)的狀態(tài)。石家莊站平均于11月13日土壤開始出現(xiàn)夜凍現(xiàn)象，至3月13日終止凍結(jié)。歷年最大凍土深度為56厘米，發(fā)生在1984年2月10～13日。二級公路的路面設(shè)計年限應為12年，有特殊使用要求時可適當延長。表3.1.8交通等級交通等級BZZ-100KN累計標準軸次Ne(萬次/車道)中型以上貨車及大客車（日/輛）A特輕交通<100<300B輕交通100～400300～1000C中交通400～12001000～4000D重交通1200～25004000～10000E特重交通>2500>10000表4.1.3瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的最小壓實厚度與適宜厚度瀝青混合料類型公稱最大粒徑（mm）最小壓實厚度（mm）適宜厚度（mm）砂粒式瀝青砼4.751015～25細粒式瀝青砼9.52020～25細粒式瀝青砼13.23030～40中粒式瀝青砼164040～60中粒式瀝青砼195060～80粗粒式瀝青砼26.56070～100粗粒式大粒徑瀝青碎石26.57080～120粗粒式大粒徑瀝青碎石31.590100～150特粗式大粒徑瀝青碎石37.5100120～150表4.1.5結(jié)構(gòu)層最小壓實厚度與適宜厚度結(jié)構(gòu)層類型最小壓實厚度（mm）適宜厚度（mm）上拌下貫瀝青碎石6060～100瀝青貫入式碎石4040～80瀝青表處1010～30水泥穩(wěn)定類150*180～200石灰穩(wěn)定類150*180～200石灰粉煤灰穩(wěn)定類150*180～200貧混凝土150180～240級配碎、礫石80100～200泥結(jié)碎石80100～150填隙碎石100100～120注：*為半剛性基層補強的最小厚度。墊層采用未篩分碎石和天然砂礫時，應根據(jù)結(jié)構(gòu)層厚度（h）確定最大粒徑，一般最大粒徑應在1/3-2/3h之間，以保證集料骨架的形成，提高結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性。一條公路應采用同一凈高高速公路一級公路二級公路的凈高應為5.00m三級公路四級公路的凈高應為4.50m檢修道人行道與行車道分開設(shè)置時其凈高應為2.50m表E.1瀝青混合材料設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓模量E(MPa)劈裂強度備注20℃15℃（彎沉）15℃（拉應力）15℃細粒式瀝青混凝土密級配1200-16001800-22001.2-1.6AC-10,AC-13開級配700-10001000-14000.6-1.0OGFC瀝青瑪蹄脂碎石1200-16001200-15001.4-1.9SMA中粒式瀝青混凝土1000-14001600-20000.8-1.2AC-16AC-20密級配粗粒式瀝青混凝土800-12001000-14000.6-1.0AC-25大粒徑瀝青碎石基層密級配1000-14001200-16000.6-1.0LSM25-35半開級配600-800——AM25-35瀝青貫入式400-600——注：瀝青為90#或70#表E.2基層、底基層材料設(shè)計參數(shù)材料名稱配合比或規(guī)格要求抗壓模量E(MPa)彎沉計算劈裂強度σ(Mpa)抗壓模量E(MPa)拉應力二灰砂礫7:13:801100-15000.6-0.8二灰碎石8:17:801300-17000.5-0.8水泥砂礫5%-6%1100-15000.4-0.6水泥碎石5%-6%1300-17000.4-0.6石灰水泥粉煤灰砂礫6:3:16:751200-16000.4-0.6石灰水泥碎石5:3:921000-14000.35-0.5石灰土碎石粒料>60%700-11000.3-0.4碎石灰土粒料>40-50%600-9000.25-0.35水泥石灰砂礫土4:3:25:68800-12000.3-0.4二灰土10:30:60600-9000.2-0.3石灰土8%-12%400-7000.2-0.25石灰土處理路基4%-7%200-350—級配碎石上基層級配300-350—300-800底基層、墊層200-250填隙碎石底基層200-280—未篩分碎石做底基層用180-220—級配砂礫、天然砂礫做底基層用150-200中粗砂墊層80-100—表B.21960--2000年各省氣候統(tǒng)計資料站名省份緯度氣溫最高、最低氣溫凍結(jié)指數(shù)最低氣溫最高氣溫98%保證率多年平均標準差最熱7天多年平均標準差最高氣溫最低氣溫多年平均極大值西沙海南16.831813313516--石家莊河北38.03-15335137-21113184圍場河北41.93-26229233-3010831233張家口河北40.78-21233237-25599708道路工程設(shè)計過程截屏基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用\t"_