路基路面工程課程設計2

1、目 錄1 設計資料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 路面結構組合設計34.1 擬定路面結構組合方案34.2 擬定路面結構層厚度34.3 各層材料設計參數(shù)35 諾莫圖求算路面厚度35.1 計算設計彎沉值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力56 剪應力驗算86.1 計算當量三層體系表面的剪應力及主壓應力86.2 計算破壞面上可能發(fā)生的剪應力96.3 計算路表邊

2、緣處容許剪應力97 防凍層厚度驗算108電算結果10致 謝14參考文獻151 設計資料1.1 交通條件 交通量年增長率=4.5%； 路面設計年限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)，土質為粉質低液限粘土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，路基模量應比春融時提高40%； 近十年平均凍結指數(shù)。1.5經(jīng)濟條件對可行結構進行技術經(jīng)濟比較，確定采用最經(jīng)濟的路面結構方案。2 交通量的統(tǒng)計與預測及軸載換算表2 軸載換算結果匯總表（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計年限為15年，雙向

5、四車道系數(shù)，交通量年增長率則設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 路面結構組合設計4.1 擬定路面結構組合方案由于次，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，故采用雙層式結構。4.2 擬定路面結構層

6、厚度為了充分利用當?shù)刭Y源，體現(xiàn)創(chuàng)新設計理念，瀝青路面結構擬采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）結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 實際路面結構4.3 各層材料設計參數(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) 實際路面結構 (b) 當量三層體系 圖2 多層結構當量換算計算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力 確定各土層底部的容許拉應力因為，則a 中粒式瀝青混凝土容許拉應力 ，b 粗粒式瀝青混凝土容許拉應力 ，c 水泥碎石容許拉應力，d 水泥石灰砂礫土容許拉應力 ， 確定各土層底部的最大拉應力（驗算層底彎拉應力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力 將多層結構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) 實際路面結構 (b) 當

9、量三層體系 圖3 多層結構當量換算b 確定粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力 將多層結構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) 實際路面結構 (b) 當量三層體系 圖4 多層結構當量換算c 確定水泥碎石層層底的彎拉應力 將多層結構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) 實際路面結構

10、 (b) 當量三層體系 圖5 多層結構當量換算d 確定水泥石灰砂礫層層底的彎拉應力 由，查圖12-19由，查得，（滿足要求） 將多層結構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) 實際路面結構 (b) 當量三層體系 圖6 多層結構當量換算綜上所述，關于各層層底最大彎拉應力驗算匯總如表4所示：表4 最大彎拉應力驗算表結構層底部的容許拉應力計算彎拉應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 剪應力驗算將多層體系換算成當量三層體系，計算剪應力時面層為計算層，應采用高溫時得參數(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力及主壓應力 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)生的剪應力時6.3 計算路表邊緣處容許剪應力時綜上所述，關于緊急制動時面層剪應力得驗算匯總如表5：表5 緊急制動面層剪應力驗算表容許剪應力計算的可能剪應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構符合要求，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電算結果* *新建路面設計成果文件匯總* *軸載換算及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(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 當以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1501 設計年限內(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力驗算時 :路面竣工

14、后第一年日平均當量軸次 : 1304 設計年限內(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 路面設計彎沉值 : 27.3 (0.01mm)層位 結 構 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 .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 新建路面結構厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 27.3 (0.01mm) 路面設計層層位

15、: 4 設計層最小厚度 : 15 (cm)層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度 抗壓模量 抗壓模量 容許應力 (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 按設計彎沉值計算設計層厚度 : 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、許拉應力驗算設計層厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 20.2 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 20.2 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 20.2 cm(同時考慮彎沉和拉應力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 50 cm 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, 最后得到路面結構設計結果如下: - 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 結構層材料名稱 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 計算應力2 粗粒式瀝青混凝土 8 900 1000 計算應力3 水泥碎石土 25 1300 1300 計算應力4 水泥石灰砂礫土 21 800 800 計算應力5 土基 38.5 計算新建路面各結構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) 計算新建路面各結構層底面最大拉應力 :第 1 層底面最大拉應力 ( 1 )=-.204 (MPa)第 2 層底面最大拉應力 ( 2 )=-.065 (MPa)第 3 層底面最大拉應力 ( 3 )= .086 (MPa)第 4 層底面最大拉應力 ( 4 )= .117 (MPa)致 謝 在經(jīng)歷了近一個月的課程設計中，不僅使我對課本上的理論知識有了新的感官的認識