道路工程设计计算书2

1、道路工程设计计算书21、课程设计目的及要求课程设计是高等学校学生在校学习专业课的一个重要环节，也是学生综合运用所学的知识解决实际问题和独立钻研的良好机会。课程设计在教学上的要求是：1、培养综合运用所学知识、解决实际问题的独立工作能力；2、系统巩固并提高基础理论课与专业知识；3、掌握路线、路面结构的设计计算方法；4、了解道路整体设计与个体设计的有机联系；5、加强与提高设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能；6、对木专业某些理论性或技术性问题进行比较深入的探讨。12、设计背景资料23、路线设计3、1点绘地面高程首先标出控制点标高，然后每20m个桩号求出桩点的高程。对于高程的确定，有等高线的地方，根

2、据测量学的相关知识先定出相邻等高线的高差，两等高线之间桩点的高程采用线性内插值求得；对于平原地区的高程，根据相应区域的代表高程取值。求出高程后在米格纸描出相应桩号点的高程位置，然后将相邻点高程连接起来，得到地面线。3、2设计竖曲线3.2.1拉坡首先是试坡，试坡以“控制点”为依据，考虑平纵结合、挖方、填方以及排水沟设置等众多因素初步拟订坡度线。然后进行计算，看拉的坡满不满足控制点的高程，满不满足规范耍求，如不满足就进行调坡。调坡时应结合选线意图，对照标准所规定的最大纵坡、坡长限制以及考虑平纵线形组合是否得当进行调坡。在纵断面设计时，由于设计区域桩号k95+540左边为丘陵，右边为平原段，再加本设

3、计为课程设计，控制点设计高程为规定值（控制点设计高程:k95+000处为94.00, k96+400处为83.00），所以在拉坡时不能做到“平包竖”，在线形上存在不足，但经计算，其他方面都满足标准。根据沿线地形情况进行试坡，并进行调整，确定纵坡值,控制点k95+400,高程87.00设计指标如下：3.2.2变坡点设计竖曲线长度：l?r?或rl3竖曲线切线长：t?lr?22t2e?2r竖曲线外距：x2y?2r竖曲线上任一点竖距h:高程计算：对于凸形竖曲线，设计标高=切线高程-y 对于凹形竖曲线，设计标高=切线高程+y变坡点桩号k95+400,变坡点高程h=87.00m,两相邻路段的纵坡为i=-1

4、.75%和2=-0.4%，竖曲线半径29629.63m，设计竖曲线： ?=i2?il=-0.4%-（-1.75%）=0.0135>0,为凹形曲线 il l?r?29629.63?0.0135?400m 400t= =?200m22 竖曲线切线长：竖曲线长度：t22002e?0.67m2r2?29629.63 竖曲线外距：95+400）-200= k95+200 起点桩号？（ k起点高程=87.00+200?0.0135?89.70m95+400）+200= k95+600 终点桩号?（ k终点高程=87.00+200?0.0004?87.08mx2x2竖曲线上任一点竖距h: h?

5、2r59259.263、3计算设计高程和填挖值1）直线段高程计算h=ix0 +h式中：h 一设计高程i 一一纵坡度x0 一计算点桩号与控制点的桩号差h 一控制点高程2）竖曲线上设计高程的计算计算切线高程：hl?ho?（t?x）?4式中：ho变坡点高程；hl 一一计算点切线高程；i一一纵坡度。x 一计算点桩号与竖曲线起点的桩号差；计算设计高程：h=hl?yx2其中 y? ； 2r h一一设计高程；“？” 一一当为凹形竖曲线时取“ + ”，当为凸形竖曲线时取“一”。3）填挖值计算：?h?h设?h地式中：？h计算点填挖值；h设一一计算点设计高程；一一计算点地面线高程；h地?卜为“ + ”值时表示填土

6、高度，为值时表示挖土高度。3、4绘制纵断诎图在米格纸上定出控制点标高，对于直线段连接两端相应控制点即可;对于竖曲线段，先画出坡度线，确定变坡点，和切点的位置，然后再在变坡点和切点间圆弧段各定一点，根据所求的五个点圆滑的描绘竖曲线，最 后得到所设计的纵断面设计路线图（见附表图一、图二）4、水泥混凝土路面结构设计4、1收集并分析交通资料（1）水泥标准荷载的作用次数水泥混凝土路面结构设计以100kn的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。?p?ns?ini?i?100?i?l16?0.43（公式 1）; ?i?2.22?103p （公式 2） i?

7、0.22?0.22（公式 3） ; ?i?2.24?10?8p（公式 4） ?i?1.07?10?5piins100kn的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；pi单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型j级轴载的总重（kn）;n轴型和轴载级位数；ni一一各类轴型i级轴载的作用次数；?i轴-轮型系数，？单轴-双轮组时，i=l;单轴-单轮时，按式（2）计算;双轴-双轮组时，按式（3）计算；三轴-双轮组时，按式（4）计算。轴载换算结果表（弯沉）6查公路水泥砼路面设计规范otgd40-2002），高速公路一级，设计使用年限为30年，安全等级为一级。取交通量年平均增长率为6%。由公 路水泥砼路面设计规范（

8、tg d40-2002）取轮迹横向分布系数为0.22,可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数ne为：ne?ns?l?l?365?365?4043.51366?1?0.06?1?0.22?2.57?107 次=0.062000 0000次，此路面属特重交通。依据参照公路水泥砼路面设计规范（hgd40-2002）：参考一 304、2初拟路面结构相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路重交通等级和低级变异水平等级查表4.4.6初批普通混凝土面m厚度h=0.26m,碾压混凝土基层0.16m，底基层选用水泥稳定碎石，厚hl=0.18m，垫层为h2=0.15m低剂量无机结合也灰粉煤灰稳定土。

9、基层与底层之间采用防水土工布隔开。普通混凝土板的水平尺、为宽6m，长4 m。纵缝采用拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。碾压混凝土不设纵缝，横缝设假缝，间距（板长）4m。4、3确定材料参数取普通混泥土面层的弯拉强度标准值fr?5mpa,相应弯拉弹性模量标准值为ec?31gpa。碾压混凝土弯拉强度标准值为4.0mpa,相应弯拉弹性模量标准值为27gpa。査附录f.1,路基土回弹模量取30mpa;査附录f.2,石灰粉煤灰稳定粒料1300mpa。7计算基层顶面当量回弹模量如下：2hl2el?h2e20.182?1300?0.152?1300ex?1300mpa2222hl?h20.18?0.15（公式6

10、）3?h?h?l?l）?l（公式 7）elhl3e2h2dx?12（12124elhle2h221300?0.1831300?0.153?0.18?0.15?11?121241300?0.181300?0.15?2?l?3.89mnm（公式8）hx?dxl2?3.89?0.330mexl300 （公式 9）?0.45?0.45?ex?1300?a?6.22?l?1.51?6.22?l?1.51?4.497（公式 10） ?e?30?0?exb?l?1.44?e?0bx?0.55?1300?l?1.44?30?0.55?0.8188（公式11）?ex?et?ahe0?e?0?4.479?0.33

11、00.8188?1300?30?30?191mpa（公式12）33eheheheh(h?h)2dg?kul2124(eclh01?ec2h02)31000?0.26327000?0.16331000?0.26?27000?0.16?（0.26?0.16）2?12124?（31000?0.26?27000?0.16）?54.621（mn?m）（公式13）复合式混凝土 iif层的相对刚度半径计算为r?dget?1.23?54.621?0.810m（公式 14） 1914、4计算疲劳应力4.4.1荷载疲劳应力计算标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为（公式15）因纵缝为设拉平缝，查表10_21课本

12、p300,接缝传荷能力的应力折减系？ps?0.077r0.6h?2?0.077?0.7350.6?0.26?2?0.947mpa8数kr?0.87o考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数?2.644（公式16）;碾压混凝土基层，考虑设计基准期内的荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数kf?nen?2.57?107根据公路等级，由公路水泥砼路面设计规。范（jtg d40-2002）附录b，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc?1.30。依椐参照公路水泥砼路面设计规范citgd40-2002）：参考六普通混凝土面层的荷载疲劳应力计算为?prl?krkfkc?ps?0.87?

13、2.644?1.30?0.834?2.494mpa （公 式？0.057kf?nen?2.57?107?0.065?3.03117）碾压混凝土基层的荷载疲劳应力计算为?pr2?krkfkc?ps?3.031?1.30?0.477?1.880mpa18）（公式4.4.2温度疲劳应力该路段处于中南地区，选取广州，属iv5区最大温度梯度区86-92°c/m， 取值为 86°c/m。板长 l?4m, l/r?4/0.810?4.938（公式17）可查普通混凝土板厚h?0.26m,bx?0.51,按式（b.2.2）,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为?l?cxheh0.32?

14、0.81ln(01cl?2.501)h01ec2h02?0.940.32?0.81?ln(0.26310000.26?2.5?)0.16270000.16?1.07bxl?lbx?1.07?0.51?0.55?tm?cechtg2（公式18）温度疲劳应力系数k1,计算为l?10?5?31000?0.26?86bxl?0.55?1.9mpa2 cl.323?5?tm?frl.9?a?kt?b?0.841?0.058?0.463?tm?fr?5?i 9?參9（公式19）计算温度疲劳应力为?tr?kt?tm?0.463?1.9?0.880mpa（公式20） 4、5检验初拟路面结构由公路水泥砼路面设计

15、规范（hgd40-2002）表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查表确定可靠度系 数?r?1.33,按式（3.0.3），普通混凝土面层?r?pr?tr?1.33?2.494?0.880?4.49mpa?fr?5.0mpa21）碾压混凝土基层（公式?r?pr?tr?1.33?1.880?0?2.50mpa?fr?4.0mpa因而所选的普通混凝土面层厚度h?0.26m=26cm和厚度0.16m的碾压混凝土基层组成的分离式复合路面，可以承受设计基准期a荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。4、6完成接缝构造

16、设计与板块尺寸划分、边缘角隅补强图。接缝构造图见附表三板块板块尺寸划分图见附表四边缘角隅补强图见附表五4、7画出最后选定的路诎结构图。路面结构图见附表六105、结束语 课程设计首先要熟悉课程设计的指导书，研读路面结构设计与计算的有关例题，认真分析设计任务书所提供的设计依据。 设计过程的开始要对整个设计过的流程有清晰的思路，并且尽可能的能画出设计的流程图或者局部的思路图，能帮助从整体上把握好整个设计的安排。 需要结合自己平时的生活经历和社会的观察。 这次是整个路基路而工程学习的综合输出过程，对课本知识的吸收和掌握能力会对本设计的指导起到很明显的效应。 中国现在正在进行大规模的基础设施建设阶段，考虑到路基路面工程设计的要实现的功能效应：承载能力，稳定性，耐久性，表面平整度，表面抗滑性能等等宏观和微观的效应，应该综合考虑些新型优质