路面工程设计课程设计

1、课程名称：路面工程设计题目： 路面设计 院 系： 土木工程 专 业： 道路工程 年 级： 2009级 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩 指导教师 (签章)2012年 月 日西南交通大学峨眉校区第1章：配合比设计级配曲线图第2章 确定沥青最佳用量第3章沥青路面设计一基本资料1.自然地理情况四川松潘县至若尔盖修建一级公路，双为向四车道，采用沥青路面结构，沿线土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.1m，路基填土高度0.8m。属于潮湿状态；最高气温29最低气温22，平均冻结指数为270d，最大冻结指数为369 d。2土基回弹模量的确定设计路段处于潮湿状态，路基土为粉质土，查表确定

2、土基回弹模量设计值为。3. 经过调查，预期交通量平均年增长率为5.32%。沥青路面累计标准轴次按15年计。表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重（kn）前轴数前轴轮组数后轴重（kn）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河qd352551单1121双-540交通sh-141451单2982双3m330东风eq144401单2922双3m1404.轴载换算（1）当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时车型轴重（kn）轴数系数c1轮组系数c2换算系数总换算系数交通量（辆/日）当量轴次（辆/日）黄河qd352前轴5516.40.4752.112 5401140.112后轴112111.637交通

3、sh-141前轴4516.40.1982.030 330669.9后轴298211.832东风eq144前轴4016.40.1191.650 350577.5后轴2922.211.531罗曼sq9251前轴5016.40.3145.619 140723.66后轴3114315.305合计3111.172（2）当以半刚性材料层底拉应力为设计指标时车型轴重（kn）轴数系数c1轮组系数 c2换算系数总换算系数交通量（辆/日）当量轴次（辆/日）黄河qd352前轴55118.50.155 2.631 5401420.74后轴112112.476 交通sh-141前轴45118.50.031 1.733

4、330571.89后轴298211.702 东风eq144前轴40118.50.012 1.552 350543.2后轴292311.540 罗曼sq9251前轴50118.50.072 8.630 1401208.2后轴3114318.558 合计3744.03二初拟路面结构根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：方案一：3cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+36cm水泥稳定碎石+二灰稳定粗粒土?cm方案二：3cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+?cm密级配沥青碎石基层 +20cm级

5、配砂砾底基层三路面材料设计参数的确定结构层容许弯拉应力：沥青面层抗拉强度结构系数：无机结合料稳定集料抗拉强度结构系数：无机结合料稳定细粒土抗拉强度结构系数：方案一材料容许拉应力材料名称20抗压回弹模量15抗压回弹模量劈裂强度（mpa）抗拉强度结构系数容许拉应力（mpa）细粒式沥青混凝土150020001.43.1230.45中粒式沥青混凝土120016001.03.1230.32粗粒式沥青混凝土100012000.83.1230.26水泥稳定碎石150040000.52.1060.24二灰稳定粗粒土 80025000.242.1060.11方案二材料容许拉应力材料名称20抗压回弹模量15抗压回

6、弹模量劈裂强度（mpa）抗拉强度结构系数容许拉应力（mpa）细粒式沥青混凝土150020001.43.1230.45中粒式沥青混凝土140018001.03.1230.32粗粒式沥青混凝土100012000.83.1230.26密级配沥青碎石(基层)130014000.83.1230.33级配沙砾（基层）200200000四路面结构层厚度确定1.方案一的结构厚度计算该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0.设计弯沉值计算55 计算结果 56 路面设计弯沉值(0.01mm) 23.8757 路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 18.5270458 路面第 1层厚度(cm) 359 路

7、面第 2层厚度(cm) 560 路面第 3层厚度(cm) 861 路面第 4层厚度(cm) 3662 路面第 5层厚度(cm) 24.8000163 设计控制层厚度(cm) 24.8000164 第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 18.5270465 实际路面结构第 1层底最大拉应力(mpa) 066 第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 18.7519267 实际路面结构第 2层底最大拉应力(mpa) 068 第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 19.0480869 实际路面结构第 3层底最大拉应力(mpa) 070 第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)

8、 19.7941271 实际路面结构第 4层底最大拉应力(mpa) 7.261537e-0272 第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 23.5037173 实际路面结构第 5层底最大拉应力(mpa) .109806974 土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 266.1563利用设计程序算出满足设计弯沉指标的二灰稳定粗粒土底基层厚度为24.8取为25m，此时路面计算弯沉为18.53mm），验算结果见下表：材料名称层底拉应力(mpa)厚度（cm）容许拉应力(mpa)细粒式沥青混凝土030.45中粒式沥青混凝土050.32粗粒式沥青混凝土080.26水泥稳定碎石0.07262360.2

9、4二灰稳定粗粒土 0.1098250.11由上表可知，层底拉应力均小于容许应力（），计算弯沉小于设计弯沉，满足要求。2.方案二的结构厚度计算该结构为柔性基层，沥青路面的基层类型系数为1.6.设计弯沉值计算53 计算结果 54 路面设计弯沉值(0.01mm) 38.1955 路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 38.0617356 路面第 1层厚度(cm) 357 路面第 2层厚度(cm) 558 路面第 3层厚度(cm) 859 路面第 4层厚度(cm) 19.5999960 路面第 5层厚度(cm) 2061 设计控制层厚度(cm) 19.5999962 第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.

10、01mm) 38.0617363 实际路面结构第 1层底最大拉应力(mpa) 064 第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 42.6407165 实际路面结构第 2层底最大拉应力(mpa) 066 第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 48.5164267 实际路面结构第 3层底最大拉应力(mpa) 068 第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 17.280369 实际路面结构第 4层底最大拉应力(mpa) .249835770 第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 219.945471 土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 266.1563利用设计程序算出满

11、足设计弯沉指标的密集配沥青碎石基层厚度为20.04cm，取为20cm，此时路面计算弯沉为38.06(0.01mm)验算结果见下表：材料名称层底拉应力(mpa)厚度（cm）容许拉应力(mpa)细粒式沥青混凝土030.45中粒式沥青混凝土050.32粗粒式沥青混凝土080.26密级配沥青碎石（基层）0.025200.33级配沙砾（底基层）0200由上表可知，层底拉应力均小于容许应力（），计算弯沉小于设计弯沉，满足要求。第4章 混凝土路面设计四川松潘县至若尔盖修建一级公路，所在地区自然区划属vii5区。沿线土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.1m，路基填土高度0.8m。属于潮湿状态

12、； 经过交通调查，设计轴载，最重轴载。经过调查，预期交通量平均年增长率为5.32%。表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重（kn）前轴数前轴轮组数后轴重（kn）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河qd352551单1121双-540交通sh-141451单2982双3m330东风eq144401单2922双3m140轴载换算车型轴重（kn）(pi/100)16当量系数总换算系数交通量（次/日）当量轴次（辆/日）黄河qd352前轴550.000 0.000 6.130 5403310.2 后轴1126.130 6.130 交通sh-141前轴450.000 0.000 1.448 330

13、477.87 后轴2980.724 1.448 东风eq144前轴400.000 0.000 0.527 350184.45 后轴2920.263 0.527 罗曼sq9251前轴500.000 0.000 24.412 1403378.88 后轴31148.137 24.412 合计7352.4 设计车道使用初期标准轴载日作用次数：一级公路设计基准期为30年，安全等级为一级。临界荷位车辆轮迹横向分布系数为0.2。计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：属于重交通荷载等级。初拟路面结构施工变异等级取低等级。根据一级公路重交通荷载等级和低变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为24cm，

14、基层材料水泥稳定砂砾22cm，底基层材料级配砾石24cm。单向路幅宽度为23.75m（行车道）+2.75m（硬路肩），行车道水泥混凝土面板尺寸取4.753.75，纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。硬路肩面层采用与行车道面层等厚的混凝土，并设拉杆与行车道板相连。路面材料参数确定查表3.0.8和附录e.0.3，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0mpa，相应的弯拉弹性模量与泊松比为31gpa,0.15。玄武岩粗集料混凝土的线膨胀系。取低液限粉土的回弹模量为90mpa，地下水位1.9m时的湿度调整系数为0.88，因此，路床顶综合回弹模量取900.88=79.2mpa。取水泥稳定砂砾基层材料的回弹模量为2200mpa，泊松比取0.2；级配砾石底基层材料的回弹模量取250mpa，泊松比取0.35.计算板底地基综合回弹模量如下：混凝土面层板的弯曲刚度、半刚性基层板的弯曲刚度、路面结构总相对刚度半径为：荷载应力由公式计算标准轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为：按照公式计算面层荷载疲劳