路基路面工程课程设计68961

1、三江学院路基路面工程课程设计院 系： 土木工程学院专业：路桥学生姓名： 陆云涛学号：120120850022015年06月路基路面课程设计任务书 第一部分：交通分析一、交通资料二、确定道路等级1、折算交通量2、计算远景年平均日交通量第二部分：路基设计一、原地面处理二、路基断面形式的确定三、路基尺寸的确定1、路基宽度2、路基高度3、边坡坡度四、路基填料的选择五、路基干湿类型的确定六、土基回弹模量的确定七、路基施工1、施工前准备工作2、施工要点八、边坡防护第三部分：路面设计一、初拟路面结构组合方案二、确定交通等级1、A方案2、B方案三、A 方案路面结构详细设计1、初拟结构层厚度2、确定设计参数3、

2、路面结构层厚度设计4、验算防冻层厚度四、B方案路面结构详细设计1、初拟路面结构2、路面材料参数确定3、荷载疲劳应力4、温度疲劳应力5、接缝构造及配筋设计五、路面施工1、路面基层施工2、沥青路面面层施工第四部分：方案技术工程比较一、经济性二、使用性能第五部分：附属工程设计一、绿化设计二、排水设计1、路基排水设计2、路面排水设计参考文献第一部分：交通分析交通资料根据最新路网规划.近期交通组成与交通量见下表 1.交通量年平均增长率见表2。近期交通组成与交通量表1车型解放CA10B尼桑CK20L东风EQ140菲亚 特650E太脱 拉 138日野KB222吉尔130依发H6斯柯 达706R小轿 车辆/日

3、200160310200100160200150110800交通量年增长率T表2期限增长率T ( %期限增长率T ( %30年的前五年6.530年内的5-15年6.030年的前15-25年5.730年的后5年5.0Y =(6.5%*5+6.0%*4)/10=6.25%、确定道路等级 折算交通量：累计交通量 200+160+310+200+100+160+200+150+110+800=2390365Ni (1)t -1365 2390 (1 6.25%)10 -1Ne = = 0.4 = 4653663.552 = 4653663.5526.25%根据公路工程技术标准.确定公路等级的各汽车代表

4、车型和车辆折算系数规 定如下表所小表3汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.00 19座的客车和载质量0 2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t& 7t的 货车大型车2.0载质量 7t & 14t的货车拖挂车3.0载质量 14t的货车序号汽车车型日交通量折算系数折算交通量1解放CA10B2001.53002尼桑CK20L1602.03203东风EQ1403102.06204菲亚特650E2002.04005太脱拉1381002.02006日野KB2221601.52407吉尔1302002.04008H61501.01509斯柯达706R1101.516510小轿车80

5、01.0800合计3395折算交通量表4折算交通量系数如表所示.所得折算交通量为:200 1.5+160 2.0+310 1.5+200 1.5+100 2.0+160 2.0+200 1.5 +150 1.5+110 1.5+800 1.1=339513659远景年平均日交通量ADT=AADT=Q Qi =3395M（1+6.25%） =5858.686=5859365 i=1辆/日第二部分：路基设计一、原地面处理：采用换填土层法.将基底下一定深度范围的是软土层挖去.换以强度较大的碎 石.并予以压实。E11j平制 .14二、路基填料的选择：由题知.此地区土质是素填土层.下层粘性土.公路沿线有

6、小型采石场和石灰厂. 并查书表6-10.可选用粒径1055cm的碎石和适量石灰拌合作为路基填料三、路基断面形式的确定四、路基尺寸的确定1、路基宽度：公路工程技术标准JTGB012003规定：一级级公路、设计车速为 100km/h、车 道数为双向四车道时.路基宽度一般值为26.00m。故拟定路基宽度为26.00m。2、路基高度：路堤填高确定为2.5m。3、边坡坡度：考虑路基稳定性和工程经济等因素确定路基边坡坡度为1:1.5。五、路基干湿类型的确定：由地质资料可知.该区为V3区.粘性土.地下水埋深4.5m.设计路基高度为2.5m.因此路基临界高度H的范围为4.5-7.5m.H min=4.5m。查

7、书本路基品&面工程可知.该地区H=1.71.9m.可见H>H.确定路基干湿类型为干燥。六、土基回弹模量的确定：查书表3-4.知V区干燥状态的粘质土的 口=1.081.20.取初=1.15。查书得.确定V3区粘质土飙=1.15时的土基回弹模量为39.5MPa.采用重型击实标准.提高20%.39.5m(1+20%) =47.4MPa >45MPa .取土基回弹模量E。=45MPa。七、路基施工：1、施工前准备工作(1)组织准备工作：建立和健全施工队伍和管理机构.明确施工任务.制定必要的规章制度.确立施工所能达到的目标等；(2)技术准备工作：施工单位在熟悉设计文件和设计交底的基础

8、上进行施 工现场勘查.核对并在必要时修改设计文件.发现问题及时根据有关程序提出修改建 议.编制施工计划.恢复路线.施工放样与清除施工场地.做好临时工程的各项工作；(3)物质准备工作：包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运 与储存以及生活后勤供应等。2、施工要点(1)做好排水.保持施工现场干燥；(2)路基填筑范围内的地表障碍物应予以清理拆除；(3)确定路堤填筑方案为：分层平铺.逐层压实.竖向填筑；(4)施工前先进行击实试验以确定填土的最佳含水量.施工时应确保填土在 最佳含水量状态；(5)采用静碾压式压实机具压实.对于压不倒的边角应辅以人力或小型机具 压实；(6)压实过程遵循“先轻后重.先

9、慢后快.先边缘后中间”的原则；(7)压实程度应达到规范规定的压实度。据规范.一级公路填方的土质路堤 压实度标准如表3.1所示表5压实度标准路床顶面以下深度(cm>压实度(080>9680150>94>150>93八、路基压实：查书表15-36.初压采用钢筒式压路机以 3km/h的速度匀速压实.复压采用钢筒式压路机以4km/h的速度匀速压实.终压采用钢筒式压路机以 5km/h的速度匀速压 实。九、边坡防护：根据气象资料.该路所处自然区划为V 3区.所处地区气候属亚热带湿润季风气候 区,气候干燥炎热,冬无严寒,少云多日照,年平均气温为15.3- 19.6 C ,年月平

10、均最高 气温在26.90 C .月平均最低气温在5.70 C .雨水充沛，雨季主要集中在410月.雨量 多集中在1100-1300毫米之间，年平均降雨量为1179.90毫米。灾害性气候主要为干 旱和暴雨。为了保护路基边坡表面免受雨水冲刷.减缓温差及湿度变化的影响.防止和 延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程.保护路基边坡的整体稳定性.宜采用 种草、铺草皮、植树等植物防护措施防护坡面.同时还可美化路基和协调自然环境。第三部分：路面设计一、初拟路面结构组合方案：初步设计采用两种方案A方案：半刚性基层沥青路面B方案：水泥混凝土路面二、计算标准轴载累计交通量 Ne.确定交通等级：1.A方案：半刚

11、性基层弯拉应力验算二 _'' P 8Ns 八 CiCznU)i IPNe计算表表6车辆前轴后轴,CiC 2PC1C 2P日交逋量解放CA10B1.01.019.401.01.060.85200尼桑CK20L1.01.049.851.01.0100.00160东风EQ-1401.01.023.701.01.069.20310菲亚特650E1.01.033.001.01.072.00200太脱拉1381.01.051.401.03.080.00100日野KB-2221.01.050.201.01.0104.30160吉尔1301.01.025.751.01.059.50200H61

12、.01.045.501.01.086.50150斯柯达706R1.01.050.001.01.090.00110小轿车1.01.0151.01.025800由表6计算Ni :19.4、8jN 1 前=1.0x1.0x200 父()8=4.01 父10 100/2前=1.0 M1.0M160M(95)8=0.61 100，237 83N3前=1.0父1.0父310父()=3.09 父10 10033、8N4前=1.0x1.0x200x()8=0.28 100，5140、8N5前=1.0x1.0x100x(-) =0.4910050.20,8N6前=1.0父1.0父160父()=0.6510060

13、.85、8 N 1 后=1.0父1.0父200m()8=3.76100$2后=1.0x1.0x160x()8 = 160 100，69.2、8N3 后=1.0父1.0父310父()=16.30100728N 诟二1.0 m 1.0 父 200父()8 = 14.44100 808N5后=1.0M1.0x100x (上)=16.78100 104.30、8N 6后=1.0父1.0父160父()=224.07100，25.75、a°，59.5、aN 7前=1.0 M1.0M200 父()8=3.87 父10 N 7后=1.0 父 1.0 父 200父()8=3.14100100，45.5

14、、8N8前=1.0m1.0m150m()=0.28100N9前=1.0 1.0 110 (处)8=0.43100N 8后=1.0x1.0x150x(8638=47.01 100N'9后=1.0父1.0父110M(-90)8=47.35100小轿车换算标准轴载作用次数过小.可以忽略不计 标准轴载作用次数为KpN s 八 C；C'2ni()8=4.01 104 3.76 0.61 160 3.09 10工16.3 0.028 14.44 0.49 yP316.78 0.65 224.07 3.87 103.14 0.28 47.01 0.43 47.35=535.35累计标准轴载作

15、用次数Ne =365N1 (1 十* t 1“二 =365M535.35 m(1 +6.25% )1° 10.6250.4=1.042 106一 ，60.85、16N1 后=()父 200=0.071100N后=()16X160=160100N3后=(69)16父 310=0.86100查表6-11得.为轻交通 2.B方案：水泥混凝土路面的轴载换算nP ”比八Ni(左)i=1100.由表6计算19.4、16.10N1 前=()父200=8.05 父10 100N2 前=(495)16 160=2.32 10” 10023 7、16工心前=(-3)310=3.07 1010033、16

16、672、16N4前=()x 200=3.96 x10-N4后=(一)x 200=1.0410010051.40,16工80、化N5前二()父100=2.37 父10 N5后=()16x100=2.8110010050.20 x 163104.30 x 16N6前二()1160=2.60 父10 Ne后=()1160=313.81100100一 ，25.75、168 一 59.5 16N7前=()2 200=7.47 父 10 N 7后=()2 200=0.049100100N8前=(455)16 M150=5.06 父104 N8后=(86)16 x 150=14.7310010050、163

17、90、16N9 前=()=<110=1.68x10N9 后=()=<110=20.38100100小轿车换算标准轴载作用次数过小.可以忽略不计Ns=8.05 10° 0.071 2.32 10，160 3.07 10 0.86 3.96 10上 1.043 _二 _8 _/， 一2.37 102.81 2.60 10313.81 7.47 100.049 5.06 1014.733N = 365N1 (1)t-1=e1.68 1020.38=513.75365 513.75625%6.250/j0T。%四 106查书表6-12得为重交通三、A 方案路面结构详细设计1、初拟

18、结构层厚度4cmffl粒式沥青混凝土 +6cm粒式沥青混凝土 +8cmffl粒式沥青混凝土 +休泥稳定 碎石基层+天然砂砾垫层16cm,以水泥稳定碎石基层为设计层2、确定设计参数表7路面结构层设计参数材料名称20 c抗压回弹模量e (MPa15c弯拉模量(MPa15c弯拉强度(MPa细粒式沥青混凝土150021001.5中粒式沥青混凝土130019001.1粗粒式沥青混凝土100013000.9水泥稳定碎石基层160038000.6天然砂砾1803、路面结构层厚度设计I、计算路面设计弯沉值l dld =600&。2人入熊其中.Ac=1.0,As=1.0,=1.0ld = 600(1.0

19、42 106严 1.0 1.0 1.0 = 37.55(0.01mm)II、计算容许弯拉应力_ 二 sp°RF.其中.Ks = 0.09京.22/凡= 0.09 (1.042 106)0.22/1.0 = 1.90(沥青混凝土面层)Ks = 0.35NF1 / Ac = 0.35" (1.042" 106)0.11 /1.0 = 1.61(无机结合料稳定集料面层)表8结构层容许应力表材料名称极限弯拉强度仃 s(MPi)结构强度系数Ks容许弯拉应力仃 d(MP) R细粒式沥青混凝土1.51.900.79中粒式沥青混凝土1.11.900.58粗粒式沥青混凝土0.91.

20、900.47水泥稳定碎石基层0.61.610.37天然砂砾-III、计算路表弯沉和层底拉应力E1=1500MPaE2=1300MPaE0=45MPa,h=4cm,H=?,Is= 100022_： cFEi其中= 10.65, p = 0.7 F =1.63()0.38(国严6 ,2000、p令 Is = Id =37.55F =1.63(3755)0.38(丝严6 :0.662000 10.650.7LEi2000p F37.55 1500= 5.722000 0.7 10.65 0.66hEcEn一=0.381 =0.87,0 =0.035,12K1 =1.31,二= 5.7，计算 K2LE

21、二 0.512000pz ： K1查诺谟图得旦=4.3 H o二 46cmEk1000160018024=6 8 24h4 2416 24,E21300，13001300h = 17.2cmIV、计算上层底面弯拉应力（垫层不计算）EE：i en 1h 八 hkk ,H - 0.9换算公式:k=1 k Eik=i 1 .2100MPa4cm1900MPa6cm1300MPa8cm3800MPa17.2cmE0 =45MPa表9路面厚度设计表.第一层换算作一层.下三层换算作一层2100MPahcm1900MPaHcmEo =45MPah=4cmn -1H -0.9k=i 1 ；EkEi 15二&#

22、39;hkk=20.9 Ek =6 1 8E21300 n17.2 019003800 八人48.40 1900hHE2E00.38,4.54,=0.90,=0.023、.、E1E2查诺谟图.仃不存在.满足要求.第一第二层换算作一层.第三第四层换算做一层5八hk k 2n -1 H = "0.9k=i 10.9 Ek =8 1 17.2 0.9E33800 _1300 一64.62cm-=0.95,H =6.07, E2 =0.68,E0 =0.035.5 EE1E2查诺谟图.仃不存在.满足要求第一第二第三层换算做一层.第四层换算做一层1300MPahcm3800MPaHcmE0 =

23、45MPah = £ hk4k=1Ei2100=4 4' ：6 4; ：8 1 = 19.11cm190013001300H = 17.2cmh HE2E01.79,1.62,=2.92,=0.012、:E1E2查诺谟图.仃不存在.满足要求表10结构厚度计算结果厅P材料名称抗压粳里(MPa弯拉模量(MPa弯拉强度(MPa厚度(cm)劈裂强度容许弯拉应力(MPa1细粒式沥目混凝土150021001.541.20.792中粒式沥青混凝土130019001.161.00.583粗粒式沥青混凝土100013000.980.80.474水泥稳定碎后基层160038000.617.20.

24、60.375天然砂砾180-16-6土基40-4、验算防冻层厚度该地区最低气温为5.70 0 C.且气候干燥炎热.冬无严寒.所以不需要防冻验算四、B方案路面结构详细设计1、初拟路面结构根据规范.初拟水泥混凝土面板为0.24m.基层为0.18m水泥稳定料.垫层为0.15m石灰粉煤灰稳定土水泥混凝土面板0.24m水泥稳定料0.18m石灰粉煤灰稳定土0.15m普通混凝土板的平面尺寸为：宽 3.75m.长4.5m纵缝为设拉杆平缝.横缝为设传力杆的假缝。2、路面材料参数确定交通等级为重交通.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标准值为29000MPa路基回弹模量取45MPa

25、低剂量无机结合料稳定土垫层回弹 模量取800MPa水泥稳定粒料基层回弹模量取 1600MPa泊松比取0.15匚hi2Eih2E2匕一h2h2基层顶面当量回弹模量：= 1272.13MPa0.182 1600 0.152 8000.182 0.152nhx 八 hi =0.18 0.15 = 0.33m i 1:-0.86 0.26ln hx =0.86 0.26ln 0.33 =0.57地基综合回弹模量Et =(Ex) ：E0 =(1272.13)0.57 45 = 302.32MPaE0453、荷载疲劳应力普通混凝土面层得相对刚度半径：DcEcho12(1 c)29000 0.24312 (

26、1-0.152)= 34.18Dc34.18r =1.213=1.213= 0.59m Et 302.32设计轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力:c-ps =1.47 10 与r0.70hPs0.94 =1.47 10， 0.590.70 0.24/ 1000.94 psc s= 1.34MPa 确定三个修正系数取kr =0.87,公路为一级公路，kc = 1.10路面材料为普通混凝土 . =0.057kf = Ne' =(1.001 106 )0.057 =2.20计算荷载疲劳应力二 pr =krkck产 ps = 0.87 1.10 2.20 1.34= 2.82MPa4、

27、温度疲劳应力L 5由书表9-8得.V区温度梯度最图取88 C;板长为5m.t =上=3-=8.5r 0.59板厚h=0.24m.查诺谟图得Bl = 0.64最大温度应力：根据书表9-28得%=1.0父105.表9-8得Tg =88C5" t,max cEchcTg2Bl 二_ 5 _1.0 1029000 0.24 88X,20.64 =1.96MPa温度疲劳应力系数温度区为V区.at =0.871,bt =1.287,ct =0.071kt = admax9 -q卜黑0.871（196）1.287 -0.071 = 0.52max fr1.965.0 计算温度疲劳应力:5r =kt

28、ot,max = 0.52 父 1.96 = 1.02MPa5、接缝构造及配筋设计混凝土面层是由一定厚度的混凝土面板组成的.具有热胀冷缩的性质。由于一年四 季气温的变化.混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。而在一昼夜后.白天气温升高.混凝土板顶面温度较低面为高.这种温度坡差会使板的中部形成隆起的趋势。夜间气 温降低.混凝土板顶面温度较低面为低.会使板的周围和角隅发生翘起的趋势。这种变形会受到面板与基础质检的摩阻力和黏结力.以及板自重和车轮荷载等得约束.致使板内产生过大的应力.造成板的断裂或拱胀等破坏。为了避免这些缺陷.水泥混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝。把整个路面分割成为许多板块。

29、水泥混凝土路面的接缝可分为纵缝和横缝两大类。与路线中 线平行的接缝为纵缝.与路线垂直的接缝为横缝。接缝设计应能：控制收缩应力和 翘曲应力所引起的裂缝出现的位置；通过接缝提供足够的荷载传递；防止坚硬的 杂物落入接缝缝隙内。纵缝接缝纵向接缝的布设视路面宽度和施工铺筑而定：因一次铺筑宽度小于路面宽度.设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式.上部锯切槽口 .深度为30mm宽度为8mm槽内 灌塞填缝料。纵向接缝的拉杆采用螺纹钢筋.设在板厚的中央.并对拉杆中部100mme围内做防锈 处理.拉杆直径为10mm长度为700mm间距为700mm最外侧拉杆距横向接缝距离为 100mm构造如下图所示：填缝料srn防

30、锈涂料I1-/、O1 >N 拉杆, .横缝接缝每日施工结束或因临时原因中断施工时 .必须设置横向施工缝.其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。施工缝采用加传力杆的平缝形式。横向缩缝采用假缝等间距设置。传力杆采用光面钢筋.传力杆直径为32mm长度为450mm间距为300mm最外则拉杆 距自由边的距离为150mm横向接缝的细部构造见下图所示：填缝料然、防锈涂料c气 二传力杆五、路面施工1、路面基层施工、材料控制进场的原材料必须是级配碎石（0 40）.并严格控制碎石含泥重.材料进场后必 须进行试验.并进行粒经级配试验。、拌和、运输水泥稳定碎石混合料.采用750型搅拌机拌和.搅拌配合比严格按照试验配合

31、比配 料.自动配料斗计量进料.（重量比）自卸汽车运输.并直接运入施工现场。、摊铺和碾压A、水泥稳定碎石层采用挖机摊铺.人工配合整平.测定高度.摊铺厚度。B、摊 铺时厚度要根据试验后确定压实度多少.来测定摊铺实际厚度.摊铺时应掌握“宁高勿 低、宁铲勿补”的原则.摊铺后的混合料必须在2小时内碾压完毕.采用CA14S动式压 路机压实。雨水井周围用平板震动器或人工整实 .碾压时要掌握先静后振.先边后中. 轮迹重叠应1/3.碾压遍数根据现场试验后确定（但不能少于 3静3振）。混合料的碾压 时间应掌握在接近最佳含水量时进行.严禁在刚压实或正在碾压的路段上进行压路机 或送料车的转弯、调头、急刹车等.保证基层

32、质量。、质量及平整度控制A、路中及两侧位置分别每5米打一高程桩.设立方格网.方格网更有利于检测和 发现偏差情况。B、严格掌握搅拌时水灰比.因为水灰比的大小直接对压实平整有 直接因果关系。C、每层初压后用3米直尺检查平整段.并及时进行铲修整平。D、摊铺时采用半幅路基一次成型方案。避免纵向接缝.若不可避免产生时.要采用直接缝.并压实接缝线上严禁斜接.上下层的垂直接缝要错开.横向接缝亦采用垂直接缝形式 . 严禁斜接. 垂直接缝的制作要严格按规范执行。、 养生水泥稳定碎石层碾压成型后. 采用阳模覆盖. 必须保持洒水养护. 时间不少于7天 .以利强度得到正常发展. 特别是在施工后1 周内. 稳定层表面要

33、保持湿润. 养生期间严禁一切车辆通行。2 、沥青路面面层施工（ 1）施工准备与施工温度控制铺筑试验路段：通常为100200m.并选择在正线上铺筑施工温度控制：普通沥青结合料的施工温度宜通过135及175条件下测定的粘度温度曲线按书上表15-28 的规定确定。沥青标号为90号 . 沥青结合料的加热温度和改性沥青的加工温度不得超过175。（ 2）沥青混合料拌和沥青混合料必须在沥青拌和厂采用拌和机械拌和. 拌和机械采用间歇式拌和机。（ 3）沥青混合料的运输热拌沥青混合料应采用较大吨位的运料车运输. 但不得超载运输. 或急刹车、急弯掉头。（ 4）沥青混合料的摊铺采用沥青摊铺机缓慢、均匀、连续不间断地摊

34、铺。不要停下摊铺机. 不要碰撞摊铺机。（ 5）沥青路面的压实成型压路机的碾压路线及碾压方向不应突然改变. 碾压区长度应大体稳定。碾压温度应符合要求。初压：初压应紧跟摊铺机后碾压. 保持较短的初压区长度；通常采用钢轮压路机静压 12 遍 . 注意碾压顺序；初压后应检查平整度、路拱。复压：密级配沥青混凝土复压宜采用重型的轮胎压路机；粗集料为主的较大粒径的混合料复压优先采用振动压路机；采用三轮钢筒式压路机时. 总质量不小于12t.相邻碾压带重叠宽度应符合要求；大型压路机难于碾压的部位. 可采用小型振动压路机或振动夯板补充碾压。终压： 终压可选双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压. 遍数一般不少于 2 遍。第四部分：方案技术工程比较一、经济性1.A方案：4cmffl粒式沥青混凝土 +6cmF粒式沥青混凝土 +8cmfi粒式沥青混凝土 +17.2cmC泥稳定石¥石基层+天然砂砾垫层16cm沥青平均价格：4000/1水泥稳定碎石价格：400/1砂砾价格130/m33333沥青密度：1.2父10 kg/m水泥稳定