路面工程設計課程設計

1、課程名稱：路面工程設計題目： 路面設計 院 系： 土木工程 專 業(yè)： 道路工程 年 級： 2009級 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績 指導教師 (簽章)2012年 月 日西南交通大學峨眉校區(qū)第1章：配合比設計級配曲線圖第2章 確定瀝青最佳用量第3章瀝青路面設計一基本資料1.自然地理情況四川松潘縣至若爾蓋修建一級公路，雙為向四車道，采用瀝青路面結構，沿線土質為粉質土，在春季不利季節(jié)調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，平均凍結指數(shù)為270d，最大凍結指數(shù)為369 d。2土基回彈模量的確定設計路段處于潮濕狀態(tài)，路基土為粉質土，查表確定

2、土基回彈模量設計值為。3. 經過調查，預期交通量平均年增長率為5.32%。瀝青路面累計標準軸次按15年計。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eq144401單2922雙3m1404.軸載換算（1）當以彎沉值和瀝青層層底拉應力為設計指標時車型軸重（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3111.172（2）當以半剛性材料層底拉應力為設計指標時車型軸重（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3744.03二初擬路面結構根據(jù)結構層的最小施工厚度、材料、水文、交通量，初步確定路面結構組合與各層厚度如下：方案一：3cm細粒式瀝青混凝土+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密級配瀝青碎石基層 +20cm級

5、配砂礫底基層三路面材料設計參數(shù)的確定結構層容許彎拉應力：瀝青面層抗拉強度結構系數(shù)：無機結合料穩(wěn)定集料抗拉強度結構系數(shù)：無機結合料穩(wěn)定細粒土抗拉強度結構系數(shù)：方案一材料容許拉應力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回彈模量劈裂強度（mpa）抗拉強度結構系數(shù)容許拉應力（mpa）細粒式瀝青混凝土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力材料名稱20抗壓回彈模量15抗壓回

6、彈模量劈裂強度（mpa）抗拉強度結構系數(shù)容許拉應力（mpa）細粒式瀝青混凝土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密級配瀝青碎石(基層)130014000.83.1230.33級配沙礫（基層）200200000四路面結構層厚度確定1.方案一的結構厚度計算該結構為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0.設計彎沉值計算55 計算結果 56 路面設計彎沉值(0.01mm) 23.8757 路面結構的實測彎沉值(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 設計控制層厚度(cm) 24.8000164 第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.5270465 實際路面結構第 1層底最大拉應力(mpa) 066 第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 18.7519267 實際路面結構第 2層底最大拉應力(mpa) 068 第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 19.0480869 實際路面結構第 3層底最大拉應力(mpa) 070 第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm)

8、 19.7941271 實際路面結構第 4層底最大拉應力(mpa) 7.261537e-0272 第 5結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 23.5037173 實際路面結構第 5層底最大拉應力(mpa) .109806974 土基層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 266.1563利用設計程序算出滿足設計彎沉指標的二灰穩(wěn)定粗粒土底基層厚度為24.8取為25m，此時路面計算彎沉為18.53mm），驗算結果見下表：材料名稱層底拉應力(mpa)厚度（cm）容許拉應力(mpa)細粒式瀝青混凝土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，層底拉應力均小于容許應力（），計算彎沉小于設計彎沉，滿足要求。2.方案二的結構厚度計算該結構為柔性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.6.設計彎沉值計算53 計算結果 54 路面設計彎沉值(0.01mm) 38.1955 路面結構的實測彎沉值(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 設計控制層厚度(cm) 19.5999962 第 1結構層頂面施工控制彎沉(0.

10、01mm) 38.0617363 實際路面結構第 1層底最大拉應力(mpa) 064 第 2結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 42.6407165 實際路面結構第 2層底最大拉應力(mpa) 066 第 3結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 48.5164267 實際路面結構第 3層底最大拉應力(mpa) 068 第 4結構層頂面施工控制彎沉(0.01mm) 17.280369 實際路面結構第 4層底最大拉應力(mpa) .249835770 第 5結構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利用設計程序算出滿

11、足設計彎沉指標的密集配瀝青碎石基層厚度為20.04cm，取為20cm，此時路面計算彎沉為38.06(0.01mm)驗算結果見下表：材料名稱層底拉應力(mpa)厚度（cm）容許拉應力(mpa)細粒式瀝青混凝土030.45中粒式瀝青混凝土050.32粗粒式瀝青混凝土080.26密級配瀝青碎石（基層）0.025200.33級配沙礫（底基層）0200由上表可知，層底拉應力均小于容許應力（），計算彎沉小于設計彎沉，滿足要求。第4章 混凝土路面設計四川松潘縣至若爾蓋修建一級公路，所在地區(qū)自然區(qū)劃屬vii5區(qū)。沿線土質為粉質土，在春季不利季節(jié)調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、； 經過交通調查，設計軸載，最重軸載。經過調查，預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eq144401單2922雙3m140軸載換算車型軸重（kn）(pi/100)16當量系數(shù)總換算系數(shù)交通量（次/日）當量軸次（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7352.4 設計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù)：一級公路設計基準期為30年，安全等級為一級。臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)為0.2。計算得到設計基準期內設計車道標準荷載累計作用次數(shù)：屬于重交通荷載等級。初擬路面結構施工變異等級取低等級。根據(jù)一級公路重交通荷載等級和低變異水平等級，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，縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。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度標準值為5.0mpa，相應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時的濕度調整系數(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；級配礫石底基層材料的回彈模量取250mpa，泊松比取0.35.計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、路面結構總相對剛度半徑為：荷載應力由公式計算標準軸載和極限荷載在臨界荷位處產生的荷載應力為：按照公式計算面層荷載疲勞