路基路面工程課程設(shè)計2

1、目 錄1 設(shè)計資料11.1 交通條件11.2 荷載條件11.3自然條件11.4路基條件11.5經(jīng)濟條件12 交通量的統(tǒng)計與預(yù)測及軸載換算23 按路基土組成與干濕類型確定回彈模量值23.1 確定路基干濕類型23.2 確定路基平均稠度23.3 確定土基回彈模量24 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計34.1 擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案34.2 擬定路面結(jié)構(gòu)層厚度34.3 各層材料設(shè)計參數(shù)35 諾莫圖求算路面厚度35.1 計算設(shè)計彎沉值35.2 確定待求層厚度35.3 驗算整體性材料層底部的最大彎拉應(yīng)力56 剪應(yīng)力驗算86.1 計算當量三層體系表面的剪應(yīng)力及主壓應(yīng)力86.2 計算破壞面上可能發(fā)生的剪應(yīng)力96.3 計算路表邊

2、緣處容許剪應(yīng)力97 防凍層厚度驗算108電算結(jié)果10致 謝14參考文獻151 設(shè)計資料1.1 交通條件 交通量年增長率=4.5%； 路面設(shè)計年限t=15年； 竣工后第一年雙向平均日交通量見表：表1 竣工后第一年雙向平均日交通量車型交通量（輛/d）后軸軸數(shù)系數(shù)c后軸輪組系數(shù)c后軸重（KN）前軸軸數(shù)系數(shù)c前軸輪組系數(shù)c前軸重（KN）解放CA-10B5001160.916.419.4黃河JN616.449.0躍進NJ-1311001138.216.420.2太湖XQ-641100116716.433太脫拉138S11002.2（3）18016.451.4黃海DD-69010

3、01110416.456日野KB21110011100.016.447.61.2 荷載條件標準軸載BZZ-1001.3自然條件路線經(jīng)過地區(qū)屬區(qū)，土質(zhì)為粉質(zhì)低液限粘土1.4路基條件 地下水位離地面1.5m，填土高度1.0m，路面距地下水位高度為，介于之間，屬中濕類路基； 平均稠度介于之間，取0.95，故土路基不必進行特殊處理； 考慮驗算面層剪切時屬夏季高溫月份，路基模量應(yīng)比春融時提高40%； 近十年平均凍結(jié)指數(shù)。1.5經(jīng)濟條件對可行結(jié)構(gòu)進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定采用最經(jīng)濟的路面結(jié)構(gòu)方案。2 交通量的統(tǒng)計與預(yù)測及軸載換算表2 軸載換算結(jié)果匯總表（以彎沉為標準時）車型解放CA-10B前軸19.416.4

4、500-后軸60.91150057.82黃河JN-150前軸49.016.4600172.5后軸101.611600642.8躍進NJ-131前軸20.216.4100-后軸38.2111001.5太湖XQ-130前軸3316.41005.1后軸671110017.5太脫拉138S1前軸51.416.410035.4后軸802.2（3）110083.3（113.6）黃海DD-690前軸5616.410051.4后軸10411100118.6日野KB211前軸47.616.410025.3后軸10011100100合計：16001311.2(1341.5)一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為15年，雙向

5、四車道系數(shù)，交通量年增長率則設(shè)計使用期累計交通量為3 按路基土組成與干濕類型確定回彈模量值根據(jù)“瀝規(guī)”并結(jié)合以上計算，確定路面等級為高級公路；面層類型為瀝青混凝土。3.1 確定路基干濕類型該路段處于區(qū)，路槽底距地下水位高度平均為，介于之間，屬中濕類路基。3.2 確定路基平均稠度查路基路面工程表可知路基平均稠度介于之間，取0.953.3 確定土基回彈模量查路基路面工程表可知，故土路基不必進行特殊處理。4 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計4.1 擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案由于次，查路基路面工程表12-1，得公路等級為高速、一級公路；路面等級為高級路面，宜選擇面層類型為瀝青混凝土，故采用雙層式結(jié)構(gòu)。4.2 擬定路面結(jié)構(gòu)層

6、厚度為了充分利用當?shù)刭Y源，體現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計理念，瀝青路面結(jié)構(gòu)擬采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）結(jié)合普通瀝青混凝土作為面層，水泥穩(wěn)定碎石及水泥粉煤灰碎石土作為基層和底基層。如圖1所示中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫土 ?圖1 實際路面結(jié)構(gòu)4.3 各層材料設(shè)計參數(shù)土基及路面材料的回彈模量和各強度值列于下表中表3 土基及路面材料設(shè)計參數(shù)材料名稱抗壓回彈模（Mpa）劈裂強度（Mpa）20°C15°C中粒式瀝青混凝土130019000.9粗粒式瀝青混凝土90010000.8水泥碎石13000.4水泥石灰砂礫土8000.35土 基38.5-5 諾

7、莫圖求算路面厚度5.1 計算設(shè)計彎沉值根據(jù)路基路面工程表12-9，表12-10，表12-11，查得：一級公路，取，面層為瀝青混凝土取，基層類型為半剛性基層。5.2 確定待求層厚度 根據(jù)，求理論彎沉系數(shù) ， 對于BZZ-100， 計算待求層厚度 將該多層體系換算成當量三層體系如圖2，其中中間層厚度H由組合而成，其計算方法如下： 中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫土 ?(連續(xù)) （連續(xù)） H (a) 實際路面結(jié)構(gòu) (b) 當量三層體系 圖2 多層結(jié)構(gòu)當量換算計算H 由，查路基路面工程圖12-10，得。 由，,查路基路面工程圖12-10，得由，得。再由，及，查

8、得再由公式，計算： 5.3 驗算整體性材料層底部的最大彎拉應(yīng)力 確定各土層底部的容許拉應(yīng)力因為，則a 中粒式瀝青混凝土容許拉應(yīng)力 ，b 粗粒式瀝青混凝土容許拉應(yīng)力 ，c 水泥碎石容許拉應(yīng)力，d 水泥石灰砂礫土容許拉應(yīng)力 ， 確定各土層底部的最大拉應(yīng)力（驗算層底彎拉應(yīng)力15°C的抗壓回彈模量）a 確定中粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應(yīng)力 將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系，如圖3所示 由， 由路基路面工程圖12-18，得,表明該層層底受彎曲壓應(yīng)力，滿足要求中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫土 27cm(連續(xù)) （連續(xù)） H (a) 實際路面結(jié)構(gòu) (b) 當

9、量三層體系 圖3 多層結(jié)構(gòu)當量換算b 確定粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應(yīng)力 將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系，如圖4所示 由， 由路基路面工程圖12-18，得,表明該層層底受彎曲壓應(yīng)力，滿足要求中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫 27cm (a) 實際路面結(jié)構(gòu) (b) 當量三層體系 圖4 多層結(jié)構(gòu)當量換算c 確定水泥碎石層層底的彎拉應(yīng)力 將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系，如圖5所示 由，查圖12-18由，查得，中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫 27cm (滿足要求) (連續(xù)) （連續(xù)） H=27cm (a) 實際路面結(jié)構(gòu)

10、 (b) 當量三層體系 圖5 多層結(jié)構(gòu)當量換算d 確定水泥石灰砂礫層層底的彎拉應(yīng)力 由，查圖12-19由，查得，（滿足要求） 將多層結(jié)構(gòu)換算為當量三層體系，如圖6所示 中粒瀝青混凝土 4cm粗粒瀝青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂礫 27cm(連續(xù)) （連續(xù)） H=27cm (a) 實際路面結(jié)構(gòu) (b) 當量三層體系 圖6 多層結(jié)構(gòu)當量換算綜上所述，關(guān)于各層層底最大彎拉應(yīng)力驗算匯總?cè)绫?所示：表4 最大彎拉應(yīng)力驗算表結(jié)構(gòu)層底部的容許拉應(yīng)力計算彎拉應(yīng)力是否滿足要求中粒式瀝青混凝土0.335為負值，受壓是粗粒式瀝青混凝土0.270為負值，受壓是水泥碎石0.2090.042是水泥石灰砂礫土

11、0.1420.040是6 剪應(yīng)力驗算將多層體系換算成當量三層體系，計算剪應(yīng)力時面層為計算層，應(yīng)采用高溫時得參數(shù)，其余各層則采用抗壓回彈模量，按式計算當量層厚度。6.1 計算當量三層體系表面的剪應(yīng)力及主壓應(yīng)力 由，查路基路面工程圖12-21,12-22，得到了，；由，查路基路面工程圖12-21,12-22，得到了，；由，查路基路面工程圖12-21,12-22，得到了，；由此得出：緊急制動時（）6.2 計算破壞面上可能發(fā)生的剪應(yīng)力時6.3 計算路表邊緣處容許剪應(yīng)力時綜上所述，關(guān)于緊急制動時面層剪應(yīng)力得驗算匯總?cè)绫?：表5 緊急制動面層剪應(yīng)力驗算表容許剪應(yīng)力計算的可能剪應(yīng)力是否滿足緊急制動0.492

12、0.39是 7 防凍層厚度驗算查路基路面工程表12-2，瀝青混凝土路面最小防凍層厚度可知，防凍層得厚度均滿足要求。通過計算可確定本方案所擬定得路面結(jié)構(gòu)符合要求，即中粒式瀝青混凝土：4cm；粗粒式瀝青混凝土：8cm；水泥碎石：25cm；水泥石灰砂礫土：27cm；（滿足要求） 8電算結(jié)果* *新建路面設(shè)計成果文件匯總* *軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)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 解放 CA10B 19.4 60.85 1 雙輪組 500 2 黃河 JN150 49 101.6 1 雙輪組 600 3 躍進 NJ131 20.

13、2 38.2 1 雙輪組 100 4 太湖 XQ641 33 67 1 雙輪組 100 5 太脫拉 138S 5.4 90 2 雙輪組 <3 100 6 黃海 DD690 56 104 2 雙輪組 >3 100 7 日野 KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 100 設(shè)計年限 15 車道系數(shù) .45 序號 分段時間(年) 交通量年增長率 1 5 4.5 2 5 4.5 3 5 4.5 當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1501 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 5124086 當進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工

14、后第一年日平均當量軸次 : 1304 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 4451571 公路等級 一級公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 27.3 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 中粒式瀝青混凝土 .9 .33 2 粗粒式瀝青混凝土 .8 .27 3 水泥碎石土 .4 .17 4 水泥石灰砂礫土 .35 .14 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 27.3 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位

15、: 4 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度 抗壓模量 抗壓模量 容許應(yīng)力 (20) (15)1 中粒式瀝青混凝土 4 1300 1900 .33 2 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1000 .27 3 水泥碎石土 25 1300 1300 .17 4 水泥石灰砂礫土 ? 800 800 .14 5 土基 38.5 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 27.3 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 27.4 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 24.8 (0.01mm) H( 4 )= 20.2 cm(僅考慮彎沉) 按容

16、許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 20.2 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 50 cm 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: - 中粒式瀝青混凝土 4

17、cm - 粗粒式瀝青混凝土 8 cm - 水泥碎石土 25 cm - 水泥石灰砂礫土 21 cm - 土基 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計算信息 (20) (15)1 中粒式瀝青混凝土 4 1300 1900 計算應(yīng)力2 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1000 計算應(yīng)力3 水泥碎石土 25 1300 1300 計算應(yīng)力4 水泥石灰砂礫土 21 800 800 計算應(yīng)力5 土基 38.5 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉

18、值 :第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 26.8 (0.01mm)第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 29.8 (0.01mm)第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 35.7 (0.01mm)第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 111.4 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 303.2 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 242 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式) 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-.204 (MPa)第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.065 (MPa)第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )= .086 (MPa)第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .117 (MPa)致 謝 在經(jīng)歷了近一個月的課程設(shè)計中，不僅使我對課本上的理論知識有了新的感官的認識