课程设计最终版本

1、.目 录一、沥青路面设计21.基本资料22.初拟路面结构组合33.标准轴载累计交通量44.计算设计弯沉和结构强度系数55.确定设计参数66.计算确定容许弯拉应力67 使用HPDS2003计算软件计算结果6二、水泥混凝土路面设计321.基本资料322.交通分析323.初拟路面结构334.路面材料参数确定335荷载疲劳应力346温度疲劳应力35三、路基设计351.挡土墙设计351.1.基本资料351.2材料选择361.3挡土墙计算36 公 路 沥 青 路 面 设 计1基本资料新建一级公路，公路设计基准年为2011年，使用年限15年， 拟选沥青路面结构路面进行路面结构设计。公路技术等级为一级公路，为

2、双向六车道。预测前五年交通量年增长率为 = 8后十年 = 6%1.1 气象资料该公路处于4区1.2 地质资料与筑路资料 由于路线地处平原4区，土基为低液限粉土桩号设计标高地面标高水位标高K0+0008.101 7.030 5.000 +507.740 7.140 5.000 +1006.871 7.256 5.000 +1506.321 7.278 5.000 +2007.000 7.130 5.000 +3007.921 7.213 5.000 +8008.923 7.134 5.000 K2+00010.034 6.101 5.000 K3+00012.126 5.980 5.000 1.

3、3 交通资料表1-1 交通组成与交通量车型辆/日前轴重后轴重后轴数CA10B1200 19.40 60.85 1 EQ140800 23.70 69.20 1 JN162500 59.50 115.00 1 138S300 45.40 90.00 2 SH1411300 25.55 51.10 1 SH361100 60.00 110.00 2 2.初拟路面结构组合潮湿过湿情况下新建沥青路面 - 细粒式沥青混凝土 30 mm - 中粒式沥青混凝土 70 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 石灰粉煤灰土 ？ - 新建路基干燥

4、情况下新建路面结构厚度计算 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 石灰粉煤灰土 ？ - 新建路基3.标准轴载累计交通量车道系数0.4A用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的Ne（A）：表1-2 汽车参数及交通量换算表车型辆/日前轴重C1C2Ni后轴重后轴数C1C2NiCA10B1200 19.40 6.40 1.00 0.02 60.85 1 1.00 1.00 22.56 EQ140800 23.70 6.40 1.00 0.05 69.20 1 1.00 1.00 4

5、2.07 JN162500 59.50 6.40 1.00 50.27 115.00 1 1.00 1.00 1529.51 138S300 45.40 6.40 1.00 3.47 90.00 2 1.00 2.20 284.11 SH1411300 25.55 6.40 1.00 0.15 51.10 1 1.00 1.00 6.04 SH361100 60.00 6.40 1.00 10.75 110.00 2 1.00 2.20 471.59 SH361100 60.00 6.40 1.00 69.36 110.00 2 1.00 2.20 333.03 路面营运第一年双向日平均当量轴

6、次 : 2569 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9329915 属中等交通等级B用于半刚性基层弯拉应力验算的Ne(B)：表1-3 汽车参数及交通量换算表车型辆/日前轴重C1C2后轴重后轴数C1C2NiCA10B1200 19.40 18.5 1.00 60.85 1 1.00 1.00 22.56 EQ140800 23.70 18.5 1.00 69.20 1 1.00 1.00 42.07 JN162500 59.50 18.5 1.00 115.00 1 1.00 1.00 1529.51 138S300 45.40 18.5 1.00 90.00 2 1.00 2.20 28

7、4.11 SH1411300 25.55 18.5 1.00 51.10 1 1.00 1.00 6.04 SH361100 60.00 18.5 1.00 110.00 2 1.00 2.20 471.59 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2823 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.025238* 属中等交通等级一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 1680 ,属重交通等级4.计算设计弯沉和容许应力公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm) (沥青面层) （水稳，二灰稳定碎石） （二灰土）层位结

8、 构 层 材 料 名 称 20平均抗压15平均抗压容许应力1细粒式沥青混凝土 14002000 .39 2中粒式沥青混凝土12001600.333粗粒式沥青混凝土10001200.264水泥稳定碎石15001500.295水泥稳定碎石15001500.296石灰粉煤灰土750750.085.确定设计参数查表得4区低液限粉土桩号H1H2H3H土质类型WcE0K0+0002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H1>H>H2中湿0.9-1.0531.0 +502.6-2.82.1-2.31.4-1.6H1>H>H2中湿0.9-1.0531.0 +1002.6-2.82.1

9、-2.31.4-1.6H3>H过湿0.750 24.5 +1502.6-2.82.1-2.31.4-1.6H3>H过湿0.750 24.5 +2002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H3>H过湿0.750 24.5 +3002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H2>H>H3潮湿o.75-0.924.5 +8002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H>H1干燥1.050 43.0 K2+0002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H>H1干燥1.050 43.0 K3+0002.6-2.82.1-2.31.4-1.6H>H1

10、干燥1.050 43.0 6使用HPDS2006计算软件计算结果一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1200 2 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 800 3 黄河JN162 59.5 115 1 双轮组 500 4 太脱拉138S 45.4 90 2 双轮组 <3 300 5 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 1300 6 交通SH361 60 110 2 双轮组 <3 100 设计年限 15 车道

11、系数 .4 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 10 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1680 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2569 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9329915 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2823 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.025238E+07 属中等交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面

12、设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 .39 2 中粒式沥青混凝土 1 .33 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .26 4 水泥稳定碎石 .6 .29 5 水泥稳定碎石 .6 .29 6 石灰粉煤灰土 .2 .08 二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm) 路面设计层层位 : 6 设计层最小厚度 : 200 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差

13、容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .39 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 .33 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 .26 4 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 .29 5 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 .29 6 石灰粉煤灰土 ? 750 0 750 0 .08 7 新建路基 31 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.2 (0.01mm) H( 6 )= 200 mm LS= 20.2 (0.

14、01mm) 由于设计层厚度 H( 6 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 6 )= 200 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 6 )= 200 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 6 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H(

15、6 )= 200 mm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 200 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 700 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 石灰粉煤灰土 200 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模

16、量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 1 4 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 5 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 6 石灰粉煤灰土 200 750 0 750 0 1 7 新建路基 31 1 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 20.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 21.9

17、(0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.5 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 28.5 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 51.1 (0.01mm) 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 138.5 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 300.5 (0.01mm) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.186 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.019 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.033 (

18、MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .024 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .082 (MPa) 第 6 层底面最大拉应力 ( 6 )= .07 (MPa) * *公路新建路面设计成果文件汇总* *一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1200 2 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 800 3 黄河JN162 59.5 115 1 双轮组 500 4 太脱拉138S 45.4 90 2 双轮组

19、<3 300 5 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 1300 6 交通SH361 60 110 2 双轮组 <3 100 设计年限 15 车道系数 .4 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 10 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1680 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2569 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9329915 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2823 设计年限内一个车道

20、上的累计当量轴次 : 1.025238E+07 属中等交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 .39 2 中粒式沥青混凝土 1 .33 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .26 4 水泥稳定碎石 .6 .29 5 水泥稳定碎石 .6 .29 6 石灰粉煤灰土 .2 .08 二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 2

21、4.2 (0.01mm) 路面设计层层位 : 6 设计层最小厚度 : 200 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .39 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 .33 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 .26 4 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 .29 5 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 .29 6 石灰粉煤灰土 ? 75

22、0 0 750 0 .08 7 新建路基 43 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.2 (0.01mm) H( 6 )= 200 mm LS= 17.8 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 6 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 6 )= 200 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 6 )= 200 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 4 层底面拉应力计算

23、满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 200 mm(第 6 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 6 )= 200 mm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 200 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 700 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 石灰粉煤灰土

24、200 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 1 4 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 5 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 6 石灰粉煤灰土 200 750 0 750 0 1 7 新建路基 43 1 计

25、算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 17.8 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 19.2 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 21.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.7 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 43.5 (0.01mm) 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 113.4 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 216.6 (0.01mm) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1

26、 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.178 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.014 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.031 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .023 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .077 (MPa) 第 6 层底面最大拉应力 ( 6 )= .064 (MPa)改建道路沥青路面设计改建路段原路面当量回弹模量计算 原路面实测弯沉值(0.01mm)7482.179.263.470.978.980.172.368.371.481.394.8舍去的过大或过小弯沉值为 : L( 12 )= 94.8 原

27、路面有效弯沉数 : 11 原路面平均弯沉值 : 75 (0.01mm)原路面弯沉值标准差 : 6 (0.01mm)测定汽车轴载 :100 kN改建公路等级 二级公路与保证率有关的系数 :1.5 原路面沥青面层厚度 :50 (mm)季节影响系数1.2湿度影响系数 1温度修正系数 1原路面计算弯沉值 : 101 (0.01 mm)原路面当量回弹模量 : 162.4 (MPa) 原路面实测弯沉值(0.01mm)81.394.8101.4111120.3119.4118.3117.4113.8114.3舍去的过大或过小弯沉值为 : L( 1 )= 81.3 L( 2 )= 94.8 L( 3 )= 1

28、01.4 原路面有效弯沉数 : 7 原路面平均弯沉值 : 116 (0.01mm)原路面弯沉值标准差 : 3 (0.01mm)测定汽车轴载 100 kN改建公路等级 二级公路与保证率有关的系数 1.5 原路面沥青面层厚度 50 (mm)季节影响系数1.2湿度影响系数 1温度修正系数 1原路面计算弯沉值 : 145 (0.01 mm)原路面当量回弹模量 : 113.1 (MPa)使用HPDS2006计算软件计算结果 * *公路改建路面设计成果文件汇总* * 一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1

29、 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1200 2 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 800 3 黄河JN162 59.5 115 1 双轮组 500 4 太脱拉138S 45.4 90 2 双轮组 <3 300 5 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 1300 6 交通SH361 60 110 2 双轮组 <3 100 设计年限 15 车道系数 .4 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 10 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量 Nh= 1680 ,属重交通等级 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时

30、: 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2569 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9329915 属中等交通等级 当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 : 路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2823 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.025238E+07 属中等交通等级 路面设计交通等级为重交通等级 公路等级 一级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 .39 2 中粒式沥青混凝土 1 .

31、33 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .26 4 水泥稳定碎石 .6 .29 5 石灰粉煤灰土 .2 .08 二、改建路面加铺补强层厚度计算 加铺路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 150 (mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .39 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 .33 3 粗粒式沥青混凝土 8