HPDS计算道路工程设计道路任务书论文附图

1、课 程 设 计 任 务 书题 目 新建沥青路面设计 学 院 河北大学工商学院 专 业 土木工程 班 级 土木二班 姓 名 薛松 学 号 2013482012 指导教师 杨三强 年 月 日设计内容及要求1、路基干湿类型及路基回弹模量的确定；2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算新建沥青路面设计资料某段桩号为37K+30038K+460，全长2264m。该路段地处5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，平均最低气温为-10，最高气温32，年平均降雨量为600mm，潮湿系数为0.51.00，地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土，据调查和设计要求，路床表面距地

2、下水位平均为2.0m。沿线有碎石、水泥、石灰建筑材料，并可从就近火电厂运取足够粉煤灰。二、交通资料序号汽车车型前轴重KN后轴重KN后轴数后轴组数后轴距 m作用次数次日1跃进NJ13120.2038.201双4952三菱T653B29.3048.001双1893黄河JNl62A62.28116.221双3424汉阳HY48070.0095.02双31445鞍山AS917023.5080.402双>3168交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。计算说明书 路基干湿类型及路基回弹模量的确定当进行新路设计时，土基

3、的回弹模量，此时路基尚未建成。土基的回弹模量，要通过预估某路段路基修筑后，可能出现的路基土的平均稠度，辩证地确定土基的回弹模量值。实际中是适用查表法。1、由路床表面至地下水位的高度H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。2、由土基的干湿类型，查设计规范得路基土的平均稠度C。3、由路基土的平均稠度，查设计规范得土基回弹模量E0。4、如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0提高15%-30%。根据公路所处地区及路基填土土质、路基填土高度情况，确定路基干湿类型及回弹模量。沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算1、根据所给交通量和交通组

4、成，计算累计轴载作用次数，结合公路等级，确定路面等级，计算设计弯沉值；2、根据当地筑路材料情况及自然气候特点，拟定路面结构方案，确定路面材料的设计参数；3、根据设计弯沉值计算路面厚度。需要时应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，采取相应措施进行调整后再重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。4、对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，应验算防冻厚度是否满足要求。5、根据公路等级情况，需要时还应确定路肩的路面结构。6、要求应附厚度计算，拉应力验算的微机计算结果。新建路面沥青设计路基干湿类型及路基回弹模量的确定按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段

5、长度不应小于500米)确定各路段土基弹性模量。路基干湿类型的确定该路段地处5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，年平均地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土。据调查和设计要求，路床表面距地下水位平均为2.0m。查道路工程表2-2-3路基临界高度参考值表得：粘性土路基的临界高度为: 已知： 查道路工程表2-2-2路基路基干湿类型表得：该路段属于中湿类型。路床表面以下80cm深度内平均稠度查道路工程表2-2-1土基干湿状态的稠度建议值表得：该路段的分界稠度为： 内插法得 土基回弹模量的确定查规范表格内插法得： 得：由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基

6、回弹模量提高15%-30%。沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算交通资料序号汽车车型前轴重KN后轴重KN后轴数后轴组数后轴距 m作用次数次日1跃进NJ13120.2038.201双4952三菱T653B29.3048.001双1893黄河JNl62A62.28116.221双3424汉阳HY48070.0095.02双31445鞍山AS917023.5080.402双>3168交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算1、轴载换算轴载换算采用如下公式： 式中：N标准轴

7、载的当量轴次，次/日 被换算车型的各级轴载作用次数，次/日 标准轴载， 被换算车型的各级轴载， 轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： 轴数； 轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。a 越进NJ131次b. 三菱T653Bc. 黄河JNl62A d. 汉阳HY480e. 鞍山AS9170插入轴载换算汇总表轴载换算结果表车型Pi(KN)C1C2ni跃进NJ131前轴20.2016.44959.2后轴38.2011495三菱T653B前轴29.3016.418915.63后轴48.0

8、011189黄河JNl62A前轴62.2816.4342897.75后轴116.2211342汉阳HY480前轴70.0016.4144423.36后轴95.02.21144鞍山AS9170前轴23.5016.4168124.45后轴80.40311681470.392、累积当量轴次。根据设计规范，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数。交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年， 2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。2005年的交通量为：2065.79次2010年的交通量为：设计年限内一个车道的累积当量轴次为： 故属于高级路面，该值可以用来计算路面的设计弯沉

9、及沥青层底拉应力。半刚性基层层底拉应力验算1、轴载换算轴载换算采用如下公式： 式中： 轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： 轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。a. 越进NJ131b. 三菱T653Bc黄河JNl62Ac. 汉阳HY480e鞍山AS9170插入轴载换算汇总表轴载换算结果表车型Pi(KN)C1C2ni跃进NJ131前轴20.2016.44950.25后轴38.2011495三菱T653B前轴29.3016.41890.757后轴48.0011189黄河JNl6

10、2A前轴62.2816.43421225.56后轴116.2211342汉阳HY480前轴70.0016.4144404.68后轴95.02.21144鞍山AS9170前轴23.5016.416856.78后轴80.40311681688.0272、累积当量轴次。a. 2005年的交通量为：b. 2010年的交通量为：设计年限内一个车道的累积当量轴次为： 故该值可用来计算半刚性基层层底的拉应力验算。路面的设计弯沉值的计算路面的设计弯沉值的大小随路面等级、交通量、轴型、面层和基层类型等因素而异。根据大量的调查观测资料，经数学加工整理，可得如下经验公式： 式中：路面设计弯沉值（0.01mm）；公路

11、等级系数。高速公路、一级公路为1.00；二级公路为1.10；三、四级公路为1.20；面层类型系数。沥青混凝土为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、沥青贯入式、沥青上拌下贯式为1.10；沥青表面处治为1.10；低级路面为1.3。基层类型系数。对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，；若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，可取1.0；柔性基层、底基层；当柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时，可取1.6.；设计年限内一个车道上的累积当量轴次。路面结构的组合与厚度方案路面结构方案初定及初定方案各层拉应力计算路面结构见表-1 路

12、面结构细粒式沥青砼中粒式沥青砼粗粒式沥青砼石灰粉煤灰碎石石灰土劈裂强度1.41.10.90.60.25路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界破坏状态时容许的最大拉应力。式中：容许拉应力（Mpa）； 沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期的劈裂强度（MPa）； 抗拉强度结构系数。对于沥青混凝土面层： 对于无机结合料稳定集料类： 对于无机结合料稳定细粒土类： 已知： 细粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：中粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：粗粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：石灰粉煤灰碎石层底容许拉应力计算： 石灰土层底容许拉应力计算：新建沥青路面方案的电算结果 轴载换

13、算及设计弯沉值和容许拉应力计算 交通量年增长率分段数据沥青路面车辆与交通量参数沥青路面材料参数沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序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 跃进NJ131 20.2 38.2 1 双轮组 4952 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组 189 3 黄河JN162A 62.28 116.22 1 双轮组 342 4 汉阳HY480 70 95 2 双轮组 <3 144 5 鞍山AS9170 23.5 80.4 2 双轮组 >3 168 设计年限 15 车

14、道系数 0.5 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 12 2 10 7 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= 422 ,属轻交通等级 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 : 1542 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 8334142 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 : 1781 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9625879 属中等交通等级 路面设计交通等级为中等交通等级 公路等级 一级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数

15、1 路面设计弯沉值 : 24.8(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 1.4 0.44 2 中粒式沥青混凝土 1 0.34 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.28 4 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.287 5 石灰土 0.25 0.09 新建路面结构厚度计算沥青路面结构参数调整沥青路面设计新建路面结构厚度计算新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 150 (

16、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 50 1400 0 2000 0 .44 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 .34 3 粗粒式沥青混凝土 70 900 0 1200 0 .28 4 石灰粉煤灰碎石 250 1500 0 1500 0 .287 5 石灰土 250 550 0 550 0 .09 6 新建路基 44.97 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.8 (0.01mm) H( 5 )= 15

17、0 mm LS= 25.1 (0.01mm) H( 5 )= 200 mm LS= 23.2 (0.01mm) H( 5 )= 157 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 5 )= 157 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 157 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 157 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 157 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 157 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 157 mm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 1

18、57 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 400 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 5 cm - 中粒式沥青混凝土 6 cm - 粗粒式沥青混凝土 7 cm - 石灰粉煤灰碎石 25 cm - 石灰土 25 cm - 土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算沥青路面结构参数调整竣工验算设计程序交工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100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 50 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 70 900 0 1200 0 1 4 石灰粉煤灰碎石 250 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 250 550 0 550 0 1 6 新建路基 44.97 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