东北大学《路基路面工程》课程设计模板

1、 东北大学路基路面工程课程设计指导书东北大学资源与土木工程学院2011年 05月 20日1 课程设计的思想、效果及课程目标路基路面的课程设计是对路基路面工程课堂教学的必要补充和深化, 通过设 计 让学生可以更加切合实际地和灵活地掌握路基路面的基本理论,设计理论体系,加深对 路基路面设计方法和设计内容的理解, 进而提高和培养学生分析、 解决工程实际问题的能力。 课程设计分路基设计和路面设计两部分内容。以教师提供的设计资料为主, 学生在查阅相关文献资料的基础上, 结合当地的气候条件、 地质条件、 水文条件 以及给定的交通条件, 拟定路基路面的设计方案, 对路基的稳定性、 路面结构厚 度的计算和验算

2、。 课程设计要求设计计算条理清晰, 计算的方法和结果能符合我 国现阶段路基路面设计规范的要求。课程设计方式是在教学周内安排 2周独立进行课程设计, 安排指导老师专门 指导。本课程设计分路基工程课程设计和路面工程课程设计。2 路基工程课程内容路基课程设计是, 以挡土墙设计为主的设计内容, 以浸水高填路堤、 基坑开 挖与支护、加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤设计为主的稳定分析内容。 2.1 设计资料某新建公路 K2+345K2+379路段采用浆砌片石重力式路堤墙,具体设计资 料如下:1.路线技术标准,山岭重丘区一般二级公路,路基宽 8.5m ,路面宽 7.0m 。 2.车辆荷载,计算荷载为汽车 -20级

3、,验算荷载为挂车 -100。 3.横断面原地面实测值及路基设计标高如表 1所列。4. K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式如图 1所示(注:参考尺寸:11.4b =m, dl =0.40m,d h =0.60m 。5.填料为砂性土,其密度 =18KN/m3,计算内摩擦角 =35,填料与墙背 间的摩擦角 =2/。6.地基为整体性较好的石灰岩,其允许承载力 0=450KPa,基地摩擦系 数为 f =0.45。7.墙身材料采用 5号砂浆砌 30号片石,砌体 a =22KN/m3,砌体容许压应 力为 600=a KPa ,容许剪应力 =100KPa,容许拉应力 wl =60 KPa。横断面原地面实测值

4、及路基设计标高 表 1 图 1 K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式示意图2.2 设计要求挡土墙设计包括挡土墙的平面、 立面、 横断面设计, 其中挡土墙横断面设计 以 K2+361横断面设计为例。大致步骤如下:1.挡土墙平面、立面布置2.挡土墙横断面布置,并拟定断面尺寸(图 1供参考3.计算主动土压力4.验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性5.验算基底应力及偏心距6.验算墙身截面强度7.挡土墙的伸缩缝与沉降缝,以及排水设施设计8.绘制挡土墙平面、立面、横断面图9.编写设计说明书2.3 稳定性分析要求浸水高填路堤、 基坑开挖与支护、 加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤边坡稳定性分析, 详见 PPT 。2.4 设

5、计完成后应提交的文件浸水高填路堤、基坑开挖与支护、加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤的稳定性分析报告。以挡土墙设计为主的设计内容计算与稳定性分析说明书。3 路面工程课程设计3.1 设计资料东北某地 (II4 拟建一级公路,全长 40km(K0+000K40+000,除由于 K31+150K33 +350路段纵坡较大 (一般为 5%左右 , 采用水泥混凝土路面外, 其余均采用沥青类路面, 其 中 K15+600K 22+440路段为老路改造,采用补强措施,有关资料如下(见表 2和 3所 列 :公路技术等级为一级公路,路面宽度为 9.0m 。交通状况,经调查交通量为 4100辆 /日,交通组成如表 2所示

6、,交通量年平均增长率 = 4.9%。交通组成 表 2 路基土质为粘性土,干湿状态为潮湿,道路冻深为 160cm 。 K15+600K22+440路段原路面为沥青路面,沥青面层厚度 h =3cm ,路面实测弯沉 值分别为:72、 81、 78、 64、 66、 65、 68、 75、 72、 71、 66、 73、 68、 77、 74、 74、 81、 82、 78、 79(0.01mm等共 20测点,弯沉测定采用标准轴载,测定时路表温度为 27.5,前 5小 时的平均温度为 25 (注:季节影响系数以 K l =1.08,温度影响系数 K 2=1.0。3.2 设计要求(1 交通分析;(2 拟

7、定路面结构,并说明选用该种路面结构的原因;确定材料参数及水泥混凝土路面 板的平面设计;(3计算或验算路面结构层厚度;沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式,并分析其结果以及说明理由; 拟定几种沥青路面厚度, 采用计算机计算, 分析沥青面层变化对基层厚度的影响, 基 层厚度变化对底基层厚度的影响;对于水泥混凝土路面采用手工计算。(4 绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图,接缝构造图;(5 编写设计说明书。3.3 提交的设计文件路面结构图;水泥混凝土路面平面布置图,接缝构造图;设计计算说明书。4 课程组织形式与教师指导方法4.1 课程组织形式第一步, 根据设计题目, 利用各种途径查阅专业资料

8、, 如设计规范、 教材等。 第二步,根据设计指导书及老师的现场答疑指导进行各部分的设计计算。 第三步,编制设计计算说明书,并将其提交给指导老师检查认可。课程设计组织形式:首先把布置设计任务,每天安排指导老师到教室进行整体答疑 23课时, 学生将在设计过程中遇到的问题集中, 向老师提问, 如果问题具有普遍性, 老师 将向全体学生解答, 答疑结束后学生继续完成各自的设计计算, 每隔两天指导老 师检查学生完成设计的情况, 再根据完成的情况指导老师统一意见后继续指导学 生做后续的设计。学生应在指导教师的指导下, 独立完成设计内容; 内容上要求条理清晰, 尽 量采用简图和表格形式;外观上要求字体工整,纸

9、张和封面统一。具体要求如下:(1 初步掌握路基路面工程设计的内容、设计计算步骤及方法;(2 能够比较全面地收集和查询有关技术资料;(3 合理拟定路基路面的设计方案;(4 独立完成路基稳定性和路面结构设计的计算和验算;(5 能够分析路基路面设计时存在的问题并能加以解决。4.2 课程设计内容和时间安排(1 布置设计任务。教师提供路基路面课程设计的基本资料,并交待课程设 计的目的、方法、要求等。 0.5天(2 路基设计资料分析、设计方案的拟定。 0.5天(3 路基结构形式设计、绘制,路基边坡稳定性验算;路基挡土墙的设计、 绘制,挡土墙稳定性的计算及验算。 1.0天(4 整理及编写整理路基工程课程设计

10、的设计报告、计算书整理。 0.5(5 路面设计资料分析、确定路面等级和面层类型。 1.0天(6 路面结构设计、路面结构参数及设计参数确定,应拟定三种可能的路面 结构组合与厚度方案; 路面厚度计算和应力验算, 提出合理路面合理的路面结构 型式。 1.0天(7整理及编写整理路面工程课程设计的设计报告、计算书整理。 0.5天5 考核内容与方法5.1 课程设计考核方式课程设计成绩以设计成果的质量为主, 结合平时的考差进行评定。 凡成绩不 及格者, 必须重修。 平时考查主要检查学生的出勤情况、学习态度、 是否独立完 成设计等几方面。 设计成果的检查, 着重检查设计图纸和计算书的完整性和正确 性。 成绩的

11、评定要按课程的目的要求, 突出学生独立解决工程实际问题的能力和 创新性的评定。课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级评定。 5.2 课程设计成绩评定标准(1 优能够熟练综合运用所学知识, 全面独立完成设计任务, 设计过程中能够 提出自己的见解; 设计方案合理, 设计计算正确, 数据可靠; 图面质量整洁, 能很好地表达设计意图;计算书表达清楚,文字通顺,书写工整。(2 良能综合运用所学知识, 全面完成设计任务; 设计方案合理, 设计计算 基本正确; 图面质量整洁, 能够较好地表达设计意图;计算书表达清楚, 文 字通顺,书写工整。(3 中能运用所学知识,按期完成设计任务;能基本掌握设计

12、与计算方法; 图面质量一般, 能较好地表达设计意图; 计算书表达一般, 有多处不够确切。 (4 及格基本能运用所学知识, 按期完成设计任务; 设计与计算没有原则性错 误; 图面质量不够完整, 基本能表达设计意图; 计算书表达一般, 有多处错 误存在。(5 不及格运用所学知识能力差, 不能按期完成设计任务; 设计与计算有严重错 误;图面不整洁,不能表达设计意图;计算书不完整,有多处错误存在。 路基路面工程课程设计指导书 高速公路沥青路面设计东北大学资源与土木工程学院2009年 05月 20日一、高速公路路面设计资料主要技术指标,全线按平原丘陵山区高速公路修建。路基宽度为 52.5m ,双 向 6

13、车道,中央分隔带 3.0m 。土路肩为 2×0.75m ,硬路肩为 2×3.00m ,行车道 为 6×3.75m ,中央两左侧路缘带 2×0.75m 。设计车速:80100km/h。根据交通 量情况及公路性质设计机动车道的路面结构。设计交通标准轴载为 BZZ-100。交 通组成如下表所示,交通量年平均增长率 =9.5%。二、设计要求(1 交通分析;(2 拟定路面结构, 并说明选用该种路面结构的原因; 确定材料参数及水泥 混凝土路面板的平面设计;(3计算或验算路面结构层厚度;沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式, 并分析其结果以及说明理 由;拟定几种沥

14、青路面厚度(干燥、中湿、潮湿、过湿状态 ,采用计算机计 算,分析沥青面层变化对基层厚度的影响,基层厚度变化对底基层厚度的影响; 对于水泥混凝土路面采用手工计算。(4 绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图,接缝构造图;(5 编写设计说明书。 高速公路沥青路面设计实例一、设计资料:本公路等级为高速公路, 经调查得, 近期交通量如下表所示。 交通量年平均 增长率为 9.5%,设计年限为 15年,该路段处于 2区。二、交通分析:轴载分析路面设计以 BZZ-100为标准轴载。1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次(1累计当量轴次 注:轴载小于 25KN 的轴载作用不计。(2累计

15、当量轴次根据公路沥青路面设计规范,高速公路沥青路面的设计年限取 15年,六车 道的车道系数 取 0.30.4,取 0.3。交通量平均增长率为 9.5%。 2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次(1轴载换算 注:轴载小于 50KN 的轴载作用不计(2累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范,高速公路沥青路面的设计年限取 15年,六车 道的车道系数 取 0.30.4,取 0.3。交通量平均增长率为 9.5%。 三、设计指标的确定1、计算设计弯沉值 Ld该公路为高速公路,公路等级系数取 1.0,面层为沥青混凝土,面层类型系 数取 1.0,半刚性基层,底基层总厚度大于 20,基层类型系数取 1.0。

16、 设计弯沉值为: 2、抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层 对无机结合料稳定集料类 对无机结合料稳定细粒土类 四、设计计算(一干燥状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中表 5.1.4-1“土基干湿状 态的稠度建议值”土质类型 :粉质土路基干湿状态:干燥状态土基土质稠度: Wc = 1.10根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中附表 F.0.3“二级自然区 划各土组土基回弹模量参考值 (MPa”公路自然区划: 2区土基回弹模量: E0 = 48.5 MPa2、路面参数设计(1确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次 N e =2.3

17、6×107次,由公路沥青路面设计规 范, 该路交通等级为重交通, 高速公路路面等级为高级路面, 面层类型为沥青混 凝土。(2结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据 公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006 表 4.1.3-1及附录 E 确定各层 材料设计参数。 3、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足 设计弯沉指标要 求的水泥稳定碎石 基层厚度为 17cm (取整 。计算结果路面设计弯沉值 (0.01mm 20.12路面结构的实测弯沉值 (0.01mm 19.93818设计控制层厚度 (cm 16.3第 1结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 19.93818实际路面结构

18、第 1层底最大拉应力 (MPa 0第 2结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 21.70816实际路面结构第 2层底最大拉应力 (MPa 0第 3结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 24.57569实际路面结构第 3层底最大拉应力 (MPa 0第 4结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 28.63524实际路面结构第 4层底最大拉应力 (MPa 3.739316E-02第 5结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 15.58239实际路面结构第 5层底最大拉应力 (MPa .1280616第 6结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 168.4614土基层顶面施工控制弯沉 (0.01m

19、m 192.0715满足要求。(二中湿状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中表 5.1.4-1“土基干湿状 态的稠度建议值”土质类型 :粉质土路基干湿状态:中湿状态土基土质稠度: Wc = 1.00根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中附表 F.0.3“二级自然区 划各土组土基回弹模量参考值 (MPa”公路自然区划: 2区土基回弹模量: E0 = 42.5 MPa2、路面参数设计(1确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次 N e =2.36×107次,由公路沥青路面设计规 范, 该路交通等级为重交通, 高速公路路面

20、等级为高级路面, 面层类型为沥青混 凝土。(2结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据 公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006 表 4.1.3-1及附录 E 确定各层 材料设计参数。 3、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足 设计弯沉指标要 求的水泥稳定碎石 基层厚度为 19cm (取整 。计算结果路面设计弯沉值 (0.01mm 20.12路面结构的实测弯沉值 (0.01mm 20.0985设计控制层厚度 (cm 18.3第 1结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 20.0985实际路面结构第 1层底最大拉应力 (MPa 0第 2结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 21.851

21、31实际路面结构第 2层底最大拉应力 (MPa 0第 3结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 24.6571实际路面结构第 3层底最大拉应力 (MPa 0第 4结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 28.55338实际路面结构第 4层底最大拉应力 (MPa 3.899089E-02第 5结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 14.95647实际路面结构第 5层底最大拉应力 (MPa .1245208第 6结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 183.7254土基层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 219.1875满足要求。(三潮湿状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范 (J

22、TG D50-2006中表 5.1.4-1“土基干湿状 态的稠度建议值”土质类型 :粉质土路基干湿状态:中湿状态土基土质稠度: Wc = 0.90根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中附表 F.0.3“二级自然区 划各土组土基回弹模量参考值 (MPa”公路自然区划: 2区土基回弹模量: E0 = 36.5 MPa2、路面参数设计(1确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次 N e =2.36×107次,由公路沥青路面设计规 范, 该路交通等级为重交通, 高速公路路面等级为高级路面, 面层类型为沥青混 凝土。(2结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据 公路沥

23、青路面设计规范 (JTG D50-2006 表 4.1.3-1及附录 E 确定各层 材料设计参数。 3、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足 设计弯沉指标要 求的水泥稳定碎石 基层厚度为 16cm (取整 。计算结果路面设计弯沉值 (0.01mm 20.12路面结构的实测弯沉值 (0.01mm 19.93864设计控制层厚度 (cm 15.59999第 1结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 19.93864实际路面结构第 1层底最大拉应力 (MPa 0第 2结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 21.57448实际路面结构第 2层底最大拉应力 (MPa 0第 3结构层顶面施工控制弯沉 (

24、0.01mm 24.14809实际路面结构第 3层底最大拉应力 (MPa 0第 4结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 27.67547实际路面结构第 4层底最大拉应力 (MPa 3.293055E-02第 5结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 14.30912实际路面结构第 5层底最大拉应力 (MPa .1202179第 6结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 118.0143土基层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 255.2184满足要求。4、防冻厚度验算根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006表 5.2.4“最小防冻厚度” 土质类型 :粉质土路基干湿状态:潮湿状态路面

25、结构材料层:稳定土类道路多年最大冻深:>200cm路面最小防冻厚度:6070cm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求。(四过湿状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中表 5.1.4-1“土基干湿状 态的稠度建议值”土质类型 :粉质土路基干湿状态:中湿状态土基土质稠度: Wc = 0.8根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006中附表 F.0.3“二级自然区 划各土组土基回弹模量参考值 (MPa”公路自然区划: 2区土基回弹模量: E0 = 31.0 MPa2、路面参数设计(1确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次 N e =2

26、.36×107次,由公路沥青路面设计规 范, 该路交通等级为重交通, 高速公路路面等级为高级路面, 面层类型为沥青混 凝土。(2结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据 公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006 表 4.1.3-1及附录 E 确定各层 材料设计参数。 3、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足 设计弯沉指标要 求的水泥稳定碎石 基层厚度为 19cm (取整 。计算结果路面设计弯沉值 (0.01mm 20.12路面结构的实测弯沉值 (0.01mm 20.09002设计控制层厚度 (cm 18.3第 1结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 20.09002实际路面

27、结构第 1层底最大拉应力 (MPa 0第 2结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 21.68821实际路面结构第 2层底最大拉应力 (MPa 0第 3结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 24.16145实际路面结构第 3层底最大拉应力 (MPa 0第 4结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 27.47129实际路面结构第 4层底最大拉应力 (MPa 3.479101E-02第 5结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 13.69618实际路面结构第 5层底最大拉应力 (MPa .1146381第 6结构层顶面施工控制弯沉 (0.01mm 127.1239土基层顶面施工控制弯沉 (0.0

28、1mm 300.499满足要求。4、防冻厚度验算根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006表 5.2.4“最小防冻厚度” 土质类型 :粉质土路基干湿状态:潮湿状态路面结构材料层:稳定土类道路多年最大冻深:>200cm路面最小防冻厚度:6070cm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求。五、确定结构层设计参数根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006的建议值取定路面各结构层 适宜厚度,设计沥青混凝土路面方案如下,并按照上面方法进行验算符合要求。 沥青路面结构层参数与方案建议 路基路面工程课程设计指导书 高速公路水泥混凝土路面设计东北大学资源与土木工程学院2009年 05月

29、 20日一、高速公路路面设计资料主要技术指标,全线按平原丘陵山区高速公路修建。路基宽度为 52.5m ,双 向 6车道,中央分隔带 3.0m 。土路肩为 2×0.75m ,硬路肩为 2×3.00m ,行车道 为 6×3.75m ,中央两左侧路缘带 2×0.75m 。设计车速:80100km/h。根据交通 量情况及公路性质设计机动车道的路面结构。设计交通标准轴载为 BZZ-100。交 通组成如下表所示,交通量年平均增长率 =9.5%。二、设计要求(1 交通分析;(2 拟定路面结构, 并说明选用该种路面结构的原因; 确定材料参数及水泥 混凝土路面板的平面设计

30、;(3计算或验算路面结构层厚度;沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式, 并分析其结果以及说明理 由;拟定几种沥青路面厚度(干燥、中湿、潮湿、过湿状态 ,采用计算机计 算,分析沥青面层变化对基层厚度的影响,基层厚度变化对底基层厚度的影响; 对于水泥混凝土路面采用手工计算。(4 绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图,接缝构造图;(5 编写设计说明书。公 路 交 通 量 资 料 (一 公 路 交 通 量 资 料 (二 公 路 交 通 量 资 料 (三 公 路 交 通 量 资 料 (四 高速公路水泥混凝土路面设计实例一、轴载换算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

31、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。161100nis i i i P N N =(1 ; 30.432.2210iiP -= (250.221.0710i iP -= (3 ; 80.222.2410iiP -= (4Ns 100KN 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 i 级轴载的总重(KN ;n 轴型和轴载级位数;iN 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 =1; 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

32、计算。轴载换算 上表为双车道双向交通调查结果, 取交通量年平均增长率为 9.5%。小于 和等于 40KN(单轴 和 80KN (双轴的轴载可略去。调查分析双向交通的分布情 况,选取交通量方向分布系数,一般取 0.5,车道数为 6,所以交通量车道分布 系数取 0.6。Ns= 0.5×0.6×5693.4073=1708.02次查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 ,此路面属重交通,设计使 用年限为 30年。由公路水泥砼路面设计规范 (JTG 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 N e 为:(36511-+

33、=s e N N次19985088.9=22. 0%5. 93651%5. 91(02. 170830-+=二、路面板厚度计算路基的强度和稳定性同路基的干湿状态有密切关系, 并在很大程度上影响路 面结构的设计,路基按干湿状态不同,分为四类:干燥、中湿、潮湿和过湿。为 了保证路基路面结构的稳定性一般要求路基处于干燥或中湿状态, 当处于过湿状 态时, 路基不稳定, 冰冻区春融翻浆, 非冰冻区弹簧, 路基经处理后方可铺筑路 面。下面对潮湿、中湿、干燥 3种状态分别讨论。 (一干燥状态 1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 4.4.6,初拟普通水泥混 泥土路面层厚度

34、为 h=0.26m, 基层选用水泥稳定碎石(水泥用量为 5% ,厚为 h 1=0.22m。 底基层厚度为 h 2=0.20m的级配碎石。 普通水泥混凝土板的平面尺寸宽 为 3.75m, 长为 5.0m 。纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆假缝。 2、材料参数的确定(1混凝土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.6,取普通混泥土面 层的弯拉强度标准值 MPa f r 5=, 相应弯拉弹性模量标准值为 GPa E c 31=(2土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 附录 F ,路基回弹模量取MPa E 420=。 查

35、附录 F.2, 水泥稳定粒料基层回弹模量取 MPa E 15001=, 级配碎石回弹模量取 MPa E 2502=。按式(B.1.5计算基层顶面当量回弹模量如下:MPahh E h E h E x 389. 93420. 022. 025020. 0150022. 022222221222121=+=+=(1221122132231111(41212-+=h E h E h h h E h E D x(MNm413. 320. 0250122. 015001420. 022. 01220. 02501222. 015001233=+=-mE D h xx x 353. 0389. 934413

36、. 312123=895. 342389. 93451. 1122. 651. 1122. 645. 045. 00=-= -=-E E a x 739. 042389. 93444. 1144. 1155. 055. 00=-= -=-E E b x165. 21142389. 93442353. 0895. 3739. 0300=E E E ah E x b xt MPa普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2计算为m E E h r tc 735. 0165. 2113100026. 0537. 0537. 0=3、荷载疲劳应力计算按式(B.1.3 ,标准轴载在临界荷位处产生的荷载

37、应力计算为MPa hrps947. 026. 0735. 0077. 0077. 026. 026. 0=-因纵缝为设拉平缝, 接缝传荷能力的应力折减系数 87. 0=r k 。 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 (601. 219985088.9057. 0=n e f N k 。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 30. 1=c k按式(B.1.2 ,荷载疲劳应力计算为MPa k k k psc f r pr791. 2947. 030. 1601. 287. 0=4、温度疲

38、劳应力由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.8,区最大温度梯 度区 88 /m 。 板长 m l 5=, 808. 6735. 0/5/=r l 由图 B.2.2可查普通混凝土板 厚 m h 26. 0=, 59. 0=x B , 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MPa B hT E x gc c tm 057. 259. 028826. 03100010125=-温度疲劳应力系数 t k,按式(B.2.3计算为490. 0058. 05057. 2841. 0057. 25323. 1=- =- =b fa f k c rtmt

39、m r t 再由式(B2.1计算温度疲劳应力为MPak tm t tr 009. 1057. 2490. 0=5、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 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,查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.3,确定可靠度系数 26. 1=r , 按式(3.0.3(MPa f MPa r tr prr 0. 579. 4009. 1791. 226. 1=+=+因而所选的普通混凝土面层厚度 m h 26. 0=,可以承

40、受设计基准期内荷载应 力和温度应力的综合疲劳作用。 (二中湿状态 1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 4.4.6,初拟普通水泥混 泥土路面层厚度为 h=0.26m, 基层选用水泥稳定碎石(水泥用量为 5% ,厚为 h 1=0.22m。 底基层厚度为 h 2=0.20m的级配碎石。 普通水泥混凝土板的平面尺寸宽 为 3.75m, 长为 5.0m 。纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆假缝。2、材料参数的确定(1混泥土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.6,取普通混泥土面 层的弯拉强度标准值 MPa f r 5

41、=, 相应弯拉弹性模量标准值为 GPa E c 31=(2土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 附录 F ,路基回弹模量取MPa E 350=。 查附录 F.2, 水泥稳定粒料基层回弹模量取 MPa E 15001=, 天然砂砾回弹模量取 MPa E 2502=。按式(B.1.5计算基层顶面当量回弹模量如下:MPahh E h E h E x 389. 93420. 022. 025020. 0150022. 022222221222121=+=+=(1221122132231111(41212-+=h E h E h h h E h E D x(MNm413.

42、 320. 0250122. 015001420. 022. 01220. 02501222. 015001233=+=-mE D h xx x 353. 0389. 934413. 312123=078. 435389. 93451. 1122. 651. 1122. 645. 045. 00=-= -=-E E a x 764. 035389. 93444. 1144. 1155. 055. 00=-= -=-E E b xMPaE E E ah E x bx t 44. 19235389. 93435353. 0078. 41764. 0100= =普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1

43、.3-2计算为m E E h r tc 760. 044. 1923100026. 0537. 0537. 0=3、荷载疲劳应力计算按式(B.1.3 ,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为MPa hrps966. 026. 0760. 0077. 0077. 026. 026. 0=-因纵缝为设拉平缝, 接缝传荷能力的应力折减系数 87. 0=r k 。 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 (601. 219985088.9057. 0=n e f N k 。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

44、影响的综合系数 30. 1=c k按式(B.1.2 ,荷载疲劳应力计算为MPa k k k psc f r pr848. 2966. 030. 1601. 287. 0=4、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.8,区最大温度梯 度区 88 /m 。 板长 m l 5=, 582. 6760. 0/5/=r l 由图 B.2.2可查普通混凝土板 厚 m h 26. 0=, 58. 0=x B , 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MPa B hT E x gc c tm 057. 258. 028826. 0310001

45、0125=-温度疲劳应力系数 t k,按式(B.2.3计算为490. 0058. 05057. 2841. 0057. 25323. 1=- =- =b fa f k c rtmtm r t 再由式(B2.1计算温度疲劳应力为MPak tm t tr 009. 1057. 2490. 0=5、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 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,查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.3,确定可靠度系数 26. 1=r

46、 , 按式(3.0.3(MPaf MPa r trprr0. 586. 4009. 1848. 226. 1=+=+因而所选的普通混凝土面层厚度 m h 26. 0=,可以承受设计基准期内荷载应 力和温度应力的综合疲劳作用。 (三潮湿状态 1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 4.4.6,初拟普通水泥混泥土路面层厚度为 h=0.26m, 基层选用水泥稳定碎石(水泥用量为 5% ,厚为 h 1=0.22m。 底基层厚度为 h 2=0.20m的级配碎石。 普通水泥混凝土板的平面尺寸宽 为 3.75m, 长为 5.0m 。纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆假缝。 2

47、、材料参数的确定(1混泥土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.6,取普通混泥土面 层的弯拉强度标准值 MPa f r 5=, 相应弯拉弹性模量标准值为 GPa E c 31=(2土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 附录 F ,路基回弹模量取MPa E 260=。 查附录 F.2, 水泥稳定粒料基层回弹模量取 MPa E 15001=, 天然砂砾回弹模量取 MPa E 2502=。按式(B.1.5计算基层顶面当量回弹模量如下:MPah h E h E h E x 389. 93420. 022. 025020

48、. 0150022. 022222221222121=+=+=(1221122132231111(41212-+=h E h E h h h E h E D x(MNm413. 320. 0250122. 015001420. 022. 01220. 02501222. 015001233=+=-mE D h xx x 353. 0389. 934413. 312123=346. 426389. 93451. 1122. 651. 1122. 645. 045. 00=-= -=-E E a x 799. 026389. 93444. 1144. 1155. 055. 00=-= -=-E E

49、 b xMPaE E E ah E x bx t 09. 16226389. 93426353. 0895. 33739. 000= =普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2计算为m E E h r tc 805. 009. 1623100026. 0537. 0537. 03=3、荷载疲劳应力计算按式(B.1.3 ,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为MPa hrps000. 126. 0805. 0077. 0077. 026. 026. 0=-因纵缝为设拉平缝, 接缝传荷能力的应力折减系数 87. 0=r k 。 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 (601

50、. 219985088.9057. 0=n e f N k 。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 30. 1=c k按式(B.1.2 ,荷载疲劳应力计算为MPa k k k psc f r pr948. 2000. 130. 1601. 287. 0=4、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.8,区最大温度梯 度区 88 /m 。 板长 m l 5=, 216. 6805. 0/5/=r l 由图 B.2.2可查普通混凝土板 厚 m h 26. 0=, 57.

51、 0=x B , 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MPa B hT E x gc c tm 021. 257. 028826. 03100010125=-温度疲劳应力系数 t k,按式(B.2.3计算为485. 0058. 05021. 2841. 0021. 25323. 1=- =- =b fa f k c rtmtm r t 再由式(B2.1计算温度疲劳应力为MPak tm t tr 979. 0021. 2485. 0=5、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 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,查公路水泥砼路面设计规范 (JTG D40-2002 表 3.0.3,确定可靠度系数 26. 1=r , 按式(3.0.3(MPaf MPa r trprr0. 594. 4979. 0948. 226. 1=+=+因而所选的普通混凝土面层厚度 m h 26. 0=,可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。 三、连续配筋混凝土面层纵