華東交通大學路基路面課設報告

1、華東交通大學課程設計用紙存檔資料成績： 課 程 設 計（論 文）所屬課程名稱 路基路面工程 題導教目 指導教師 指導教師 學導教院 軟件學院 班導教級 軟件+橋梁工程2班學導教生 張曉軍 指導教師 楊成忠 輔導教師 2014 年 01月09 日課程設計（論文）任務書 軟件學院 學院 軟件工程+橋梁工程 專業(yè) 2 班級一、 課程設計（論文）題目 二、 課程設計（論文）工作自 2014 年 01 月 06 日起至 2014 年 01 月 12 日止。三、課程設計（論文）的內容要求：(1)根據所給資料,利用HPDS2011公路路面設計程序系統(tǒng)進行路面結構的設計(瀝青路面、水泥路面至少各3種不同的路面

2、結構設計，其中水泥路面結構手工完成一個方案的計算)。(2)編寫設計說明書,包括水泥混凝土路面及瀝青路面結構,厚度設計,水泥混凝土路面結構組合設計、板厚度設計、接縫設計等。(3)對所選定的路面結構方案,繪制路面結構圖,包括瀝青路面結構設計圖,水泥混凝土路面結構設計圖及其接縫設計圖等.需用A3圖紙打印。學生必須在教師指導下，獨立、準時完成設計任務（同學之間不得抄襲），并努力提高設計質量。設計的每個階段完成后，必須經指導教師審批后才能進行下一階段的設計。設計圖紙初步擬定后，圖紙要用國家統(tǒng)一的制圖標準，主次分明，圖面規(guī)范、清晰、美觀。 學生簽名： 年 月 日課程設計（論文）評審意見 評閱人 職稱 年

3、月 日華東交通大學課程設計（論文）任務書題目名稱 路基路面工程課程設計 院 （系） 軟件學院 專 業(yè) 軟件工程+橋梁工程 班 級 20112 2014年 01 月 06日 至 2014 年 01 月 12 日 共 1 周設計說明書摘 要本設計為某省某地擬設計路面屬某段高速公路（雙向四車道），路段位于平原微丘區(qū),公路自然區(qū)劃為2區(qū),地震烈度為六級,設計標高255.50m,地下水位距路床頂面為1.45m，土質為粘性土。主要進行瀝青路面與水泥路面設計。其中瀝青路面與水泥路面各設計三套方案，以備選用。設計路面為水泥混凝土剛性路面,主要包括路面結構組合設計、混凝土路面板尺寸設計、接縫設計以及施工設計.并

4、對水泥混凝土路面面層的配合比進行了設計.雖然瀝青路面具有修復快，乘坐舒服，對路基、地基變形或不均勻沉降的適應性強等一些特點。但水泥路面穩(wěn)定性好平整度的保持期長，使用年限長的特點同樣突出，在環(huán)境問題日益突出的今天，綜合考慮，我認為選用水泥混凝土路面更優(yōu)：最好選用水泥混凝土方案一，除此之外，也可考慮瀝青方案二。課程設計是是一次檢驗，一次練兵，它檢驗了我所學的道路工程知識，檢驗了我對楊老師所講指揮上的理解程度，讓我認識到自己路基路面知識的不足，同時，它也鍛煉了我的能力，檢驗了自己的專業(yè)知識，培養(yǎng)了專業(yè)素養(yǎng)。當涉及道路工程的設計時，該怎么去思考，我想這對我以后踏入工作崗位意義很大。目錄1 設計資料&#

5、183;·················································&#

6、183;·················································&#

7、183;·31.1工程概況···············································

8、·············································31.2設計資料···

9、3;·················································

10、3;······································31.2.1 確定材料參數·········

11、83;·················································

12、83;·······················41.2.2計算荷載疲勞應力························&

13、#183;·················································&

14、#183;···41.3 設計任務與內容············································&

15、#183;····································41.4交通量分析確認 ···········&

16、#183;·················································&

17、#183;························52 瀝青路面設計·······················

18、3;·················································

19、3;····················62.1 混凝土路面設計基準期···························&

20、#183;··········································62.1.1 自然地理條件·····

21、··················································

22、·····························62.1.2新建路基回彈模量的確定··················&

23、#183;·················································&

24、#183;······62.1.3交通分析·········································

25、83;·················································62.

26、1.4 設計軸載················································

27、3;·········································62.2基初擬路面結構·······

28、;··················································

29、;···························92.2.1軸載換算資料·····················

30、;··················································

31、;··············92.2.2方案分析··································&

32、#183;·················································&

33、#183;·····112.2.3計算依據··········································&#

34、183;···············································183 水泥混凝土路面設計&

35、#183;·················································&

36、#183;····························193.1 基本資料···················

37、83;·················································

38、83;···························193.2 標準軸載及軸載當量換算···················

39、3;·················································

40、3;··193.3 初擬路面結構·············································

41、3;············································203.3.1初擬路面結構方案···&

42、#183;·················································&

43、#183;························203.3.2軸載換算資料及厚度計算······················&

44、#183;··············································213.3.3方案分析·&#

45、183;·················································&#

46、183;·······································233.3.4接縫設計········

47、83;·················································

48、83;································304 參考文獻················&

49、#183;·················································&

50、#183;·····································315 方案比選···········

51、;··················································

52、;···········································326 總結體會·····

53、83;·················································

54、83;················································331 設計資料1

55、.1 工程概況擬設計路面屬某段高速公路（雙向四車道），路段位于平原微丘區(qū),公路自然區(qū)劃為2區(qū),地震烈度為六級,設計標高255.50m,地下水位距路床頂面為1.45m。1.2 設計資料1.2.1 土質所經地區(qū)多處為粘性土。1.2.2 交通量及組成根據最新路網規(guī)劃,預測使用初期2013年平均日交通量見下表： 表1-1車型交 通 量 （輛/晝夜）10小客車SH130922大客車SH141177躍進牌NJ130665東風牌EQ140326黃河牌JN150436日野KB22285太脫拉13897交通量年平均增長率（）7.23注：上表為雙向交通量調查結果1.3 設計任務與內容(1)根據所給資料,利用HPD

56、S2011公路路面設計程序系統(tǒng)進行路面結構的設計(瀝青路面、水泥路面至少各2種不同的路面結構設計，其中水泥路面結構手工完成一個方案的計算)。(2)編寫設計說明書,包括水泥混凝土路面及瀝青路面結構,厚度設計,水泥混凝土路面結構組合設計、板厚度設計、接縫設計等。(3)對所選定的路面結構方案,繪制路面結構圖,包括瀝青路面結構設計圖,水泥混凝土路面結構設計圖及其接縫設計圖等.需用A3圖紙打印。1.4 交通量分析確認公路工程技術標準規(guī)定：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 -55000 輛六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 45000 -8

57、0000 輛八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 60000 -100000 輛交通量及換算系數 表1-2車型小客車SH-130大客車SH-141躍進牌NJ-131東風牌EQ-140黃河牌JN-150日野KB222太拖拉138交通量（輛/日）9221776653264368587換算系數1.01.51.52.02.02.02.0換算交通量（pcu/d）922265.5997.5652872170174將上表折成小客車，對所給交通量進行換算：N= 922+（177+665）×1.5+（326+436+85+97）×2 =4073設計年限為30年時，N=

58、 Nd= N0×(1+)n-1 即N= Nd= 4073×(1+0.0723)30-1=30838遠期交通量30838輛.故設計為四車道高速公路即可滿足交通量要求。2瀝青路面設計2.1基本資料2.1.1自然地理條件新建高速公路地處2區(qū)，東北中部山前平原重凍區(qū),為雙向四車道，采用瀝青路面結構進行施工圖設計，沿線土質為粘性土，地下水位距路床頂面為1.45m，新建路基干濕狀態(tài)為中濕；年降水量為400600mm，最高氣溫35 ，最低氣溫-31，多年平均最大凍深120240cm,對于路段位于平原微丘區(qū)，采用瀝青路面，道路等級為一級公路，路面類型為瀝青混凝土。2.1.2 新建路基回彈模

59、量的確定設計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為中液限粘性土，根據室內試驗法確定新建路基回彈模量的設計值為40Mpa。2.1.3 交通分析根據最新路網規(guī)劃,預測使用初期2014年平均日交通量見下表： 表2-1車型交 通 量 （輛/晝夜）10小客車SH130922大客車SH141177躍進牌NJ130665東風牌EQ140326黃河牌JN150436日野KB22285太脫拉13897交通量年平均增長率（）7.23注：上表為雙向交通量調查結果預測交通量增長率前五年為7.23%，之后五年為7.23%，最后五年為7.23%。瀝青路面累計標準軸載按15年計。2.1.4 設計軸載累計軸次計算結果見表2-2，屬于

60、中等交通。軸載換算與累計軸載 表2-2序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數后軸輪組數后軸距（m）交通量（輛/D）1小客車SH13016.5023.00129222大客車SH14125.5550.10121773躍進牌NJ13020.2038.20126654東風牌EQ14023.7069.20123265黃河牌JN15049.00101.60124366日野KB22250.20104.3012857太脫拉13850.542*80.002213297換算方法彎沉及瀝青層拉應力指標半剛性層拉應力指標累計交通軸次39240203033343具體計算：根據公路瀝青路面設計規(guī)范規(guī)定。路面設計以

61、雙輪組單軸載 100KN為標準軸載。標準軸載的計算參數按表2-3確定 標準軸載計算參數 表2-3-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）15d（1）軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應力分析）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25kN的各級軸載的作用次數均換算成標準軸載的當量作用次數。已知參數：設計年限 15 年 車道系數 = 0.45 交通量平均年增長率 = 7.23 式中： 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； 被換算車

62、型的各級軸載換算次數（次/日）； 標準軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； C1 輪組系數，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； C2 軸數系數。 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，雙軸或多軸的軸數系數按下面公式計算：式中：m軸數。（2） 設計年限累計當量標準軸載數則其設計年限內一個車道上的累計量軸次： 式中 設計年限內一個車道的累計當量次數； t 設計年限，由材料知，t=15年； 設計端竣工后一年雙向日平均當量軸次； 設計年限內的交通量平均增長率，由材料知，=0.0723； 車道系數，由材料知=0.45。則：（3） 軸載換

63、算（半剛性層彎拉應力分析）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均按下式換算成標準軸載的當量作用次數。式中： 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； 被換算車型的各級軸載換算次數（次/日）； 標準軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 輪組系數，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 軸數系數；（4） 設計年限累計當量標準軸載數則其設計年限內一個車道上的累計量軸次： 式中 設計年限內一個車道的累計當量次數； t 設計年限，由材料知，t=15年； 設計端竣工后一年雙向日平均當量軸次； 設計年限內的交通量平均增長率，由材

64、料知，=0.0723； 車道系數，由材料知=0.45。則其設計年限內一個車道上的累計量軸次為： 2.2初擬路面結構 根據本地區(qū)的路用材料，結合已有的工程經驗與典型結構，擬定了三個結構組合方案。按計算法確定方案一、方案二、案三的路面厚度。根據結構層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能等因素，初步確定路面結構組合與各層厚度如下：方案一 表2-4層位結 構 層 材 料 名 稱厚度(cm)1細粒式瀝青混凝土32中粒式瀝青混凝土43粗粒式瀝青混凝土64水泥穩(wěn)定碎石基層305水泥石灰砂礫土層 ？以水泥石灰砂礫土層為設計層方案二 表2-5層位結 構 層 材 料 名 稱厚度(cm)1細粒式瀝青

65、混凝土32中粒式瀝青混凝土63密集配瀝青碎石124水泥穩(wěn)定砂礫?5級配砂礫15以水泥穩(wěn)定砂礫為設計層 方案三 表2-6層位結 構 層 材 料 名 稱厚度(cm)1細粒式瀝青混凝土52中粒式瀝青混凝土43水泥穩(wěn)定碎石204石灰土205粗砂？以水泥石灰穩(wěn)定碎石為設計層 新建路基及路面材料的回彈模量及各強度值列于下表中材料名稱抗壓回彈模（MPa）劈裂強度（MPa）2015細粒試瀝青混泥土140020001.2中粒試瀝青混泥土120018001粗粒試瀝青混泥土100014000.8密集配瀝青碎石120017000.6 水泥穩(wěn)定碎石32000.6水泥穩(wěn)定砂礫26000.5水泥石灰砂礫土16000.4新建

66、路基402.2.1軸載換算資料軟件計算設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 后軸輪組數 后軸距(m) 交通量 1 SH-130 16.5 23 1 雙輪組 922 2 交通SH-141 25.55 50.1 1 雙輪組 177 3 躍進NJ131 20.2 38.2 1 雙輪組 665 4 東風EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 326 5 黃河JN150 49 101.6 1 雙輪組 436 6 日野KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 85 7 太脫拉138 50.54 80 2 雙輪組 <3 97 設計年限 15

67、車道系數 .45 序號 分段時間(年) 交通量年增長率 1 5 7.23 2 5 7.23 3 5 7.23 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= 504 ,屬輕交通等級 當以設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 : 934 設計年限內一個車道上的累計當量軸次 : 3924020 屬中等交通等級 當以半剛性材料結構層層底拉應力為設計指標時 : 路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 722 設計年限內一個車道上的累計當量軸次 : 3033343 屬中等交通等級路面設計交通等級為中等交通等級2.2.2方案分析方案一 公路等級 高速公路 公路

68、等級系數 1 面層類型系數 1 路面結構類型系數 1 路面設計彎沉值 : 28.8 (0.01mm) 層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.2 .47 2 中粒式瀝青混凝土 1 .39 3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .31 4 水泥穩(wěn)定碎石 .5 .28 5 水泥石灰砂礫土 .4 .17 新建路面結構厚度計算 公 路 等 級 : 高速公路 新建路面的層數 : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 28.9 (0.01mm) 路面設計層層位 : 5 設計層最小厚度 : 200 (mm) 層位 結 構 層 材 料

69、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 30 1991 201 2680 344 .47 2 中粒式瀝青混凝土 40 1425 105 2175 187 .39 3 粗粒式瀝青混凝土 60 978 55 1320 60 .31 4 水泥穩(wěn)定碎石 300 3188 782 3188 782 .28 5 水泥石灰砂礫土 ? 1591 250 1591 250 .17 6 新建路基 40 按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= 28.9 (0.01mm) H( 5 )= 2

70、00 mm LS= 20.7 (0.01mm) 由于設計層厚度 H( 5 )=Hmin時 LS<=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 5 )= 200 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力計算設計層厚度 : H( 5 )= 200 mm(第 1 層底面拉應力計算滿足要求) H( 5 )= 200 mm(第 2 層底面拉應力計算滿足要求) H( 5 )= 200 mm(第 3 層底面拉應力計算滿足要求) H( 5 )= 200 mm(第 4 層底面拉應力計算滿足要求) H( 5 )= 200 mm(第 5 層底面拉應力計算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 5 )= 200 mm(僅考慮

71、彎沉) H( 5 )= 200 mm(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 500 mm 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以及設計人員對路面厚度進一步的修改,最后得到路面結構設計結果如下: - 細粒式瀝青混凝土 30 mm - 中粒式瀝青混凝土 60 mm - 粗粒式瀝青混凝土 60 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 300 mm - 水泥石灰砂礫土 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 : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100 層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓

72、 標準差 15平均抗壓 標準差 綜合影響系數 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 30 1991 201 2680 344 1 2 中粒式瀝青混凝土 40 1425 105 2175 187 1 3 粗粒式瀝青混凝土 60 978 55 1320 60 1 4 水泥穩(wěn)定碎石 200 3188 782 3188 782 1 5 水泥石灰砂礫土 250 1591 250 1591 250 1 6 新建路基 40 1 計算新建路面各結構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= 23.5 (0.01mm) 第 2 層路

73、面頂面交工驗收彎沉值 LS= 25.5 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 28 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 31.6 (0.01mm) 第 5 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 76.1 (0.01mm) 路基頂面交工驗收彎沉值 LS= 232.9 (0.01mm)( 根據“公路瀝青路面設計規(guī)范”公式計算) LS= 292.5 (0.01mm)( 根據“公路路面基層施工技術規(guī)范”公式計算) 計算新建路面各結構層底面最大拉應力 :(未考慮綜合影響系數) 第 1 層底面最大拉應力 ( 1 )=-.32 (MPa) 第 2 層底面最大拉應力

74、( 2 )=-.014 (MPa) 第 3 層底面最大拉應力 ( 3 )=-.039 (MPa) 第 4 層底面最大拉應力 ( 4 )= .251 (MPa) 第 5 層底面最大拉應力 ( 5 )= .155 (MPa)方案二 公路等級 高速公路 公路等級系數 1 面層類型系數 1 路面結構類型系數 1 路面設計彎沉值 : 28.8 (0.01mm) 層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.2 .47 2 中粒式瀝青混凝土 1 .39 3 密級配瀝青碎石 .6 .24 4 水泥穩(wěn)定砂礫 .5 .28 5 級配砂礫 新建路面結構厚度計算 公 路 等 級 : 高速公路 新建路面的層數 : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 28.8 (0.01mm) 路面設計層層位 : 4 設計層最小厚度 : 200 (mm) 層位 結 構 層