路基路面课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上 道路工程课程设计 一级公路沥青路面课程设计班级： 姓名： 学号： 1201指导老师： 完成时间： 2016.11.9专心-专注-专业目录一、设计资料1.设计标准：道路等级为一级，路面长度为7.9km，双向四车道；2.交通组成：经调查统计总交通量为5219辆/日，交通组成如下表所示，交通量年平均增长率；3.土壤地质情况：自然区划，起止桩号2+0309+030，填方段，路基土质为砂土，地下水位距路槽底面1.20.6m。 交通组成（辆/日）解放CA10B东风EQ140黄河JN150黄河JN253太脱拉138解放CA390日野ZM440日野KB222轴重<25KN汽车

2、1854323602061056058054622014 汽车参数型号轴重p（前/后）后轴数后轴轮组数后轴距解放CA10B19.4012060.85东风EQ14023.7012069.20黄河JN15049.00120101.60黄河JN25355.0022266.00太脱拉13851.4022280.00解放CA39035.0012070.15日野ZM44060.00222100.00日野KB22250.20120104.30 注：后轴距是象征性轴距，单后轴时为零（寓意无轴距），后轴距<3m时为2（寓意轴距<3m）二、设计要求按照公路沥青路面设计规范设计1交通分析，计算累计当量轴

3、次；2拟定路面结构，并说明选用该路面结构的原因；确定材料参数；3计算或验算路面结构层厚度；4绘制路面结构图，明确标出各结构层的材料、厚度和设计时使用的模量值；5编写设计说明书。三、轴载分析我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表2-1确定。表3-1 标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）15d1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数：式中： 以

4、设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）； C1 被换算车型的轴数系数。 C2 被换算车型的轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； 被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：式中：m轴数。表3-2 轴载换算结果C1C2交通量n轴重p前后轴距当量次数总次数型号16.418519.40 0.9 22 解放CA10B1118560.85 21.3 16.443223.70 5.3 92 东风EQ1

5、401143269.20 87.1 16.436049.00 103.5 489 黄河J60 385.7 16.420655.00 97.9 172 黄河JN2532.2120666.00 74.4 16.410551.40 37.2 125 太脱拉1382.2110580.00 87.5 16.460535.00 40.2 170 解放CA3901160570.15 129.4 16.480560.00 558.4 2329 日野ZM4402.21805100.00 1771.0 16.446250.20 147.5 702 日野KB22211462104.30 5

6、54.9 合计4102 注：小于25KN的轴载不计。则其设计年限内一个车道上的累计量轴次： 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数； t 设计年限，由材料知，t=15年； 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次； 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，=0.045； 车道系数。（按下表取值）表3-3 车道系数车 道 特 征车道系数双向单车道1.0双向两车道0.60.7双向四车道0.40.5双向六车道0.30.4双向八车道0.250.35根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是0.40.5,取0.45，交通量平均增长系数4.5%。2当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，

7、各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数：式中： 以半刚性材料层的拉应力为设计指标时的标准轴载的当量次数； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）； 被换算车型的轴数系数； 被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算：=1+2(m-1)式中：m轴数。表3-4轴载换算结果交通量n轴重p前后轴距当量次数总次数型号118.518519.400.0000.03解放CA10B1118560.85 0.019 3.5 118.543223.70 0.000 0.1

8、23 东风EQ1401143269.20 0.053 22.7 118.536049.00 0.003 22.1 431 黄河J60 1.135 408.7 118.520655.00 0.008 31.9 54 黄河JN2533120666.00 0.036 22.3 118.510551.40 0.005 9.5 62 太脱拉1383110580.00 0.168 52.8 118.560535.00 0.000 2.5 38 解放CA3901160570.15 0.059 35.5 118.580560.00 0.017 250.1 2665 日野ZM44031

9、805100.00 1.000 2415.0 118.546250.20 0.004 34.5 681 日野KB22211462104.30 1.400 647.0 合计3958 则其设计年限内一个车道上的累计量轴次为：表3-5累计交通轴次综合表 换算方法弯沉值和沥青层的层底拉力半刚性材料的层底拉力累计交通轴次次次交通量根据规范中下表的规定划分交通等级：表3-6 交通等级交通等级BZZ-100累计标准轴次（次/车道）轻交通中等交通重交通特重交通根据上表交通等级划分为重交通。四、拟定结构组合与材料选取4.1选择结构的拟定原则根据公路沥青路面设计规范，选用的各结构层需满足以下要求：细粒式沥青混凝土

10、最小厚度20mm，适宜厚度25-60mm； 中粒式沥青混凝土最小厚度40mm，适宜厚度50-100mm； 粗粒式沥青混凝土最小厚度70 mm，适宜厚度80-120mm； 水泥稳定集料最小厚度150mm，适宜厚度180-200mm；石灰稳定集料最小厚度150mm，适宜厚度180-200mm4.2 选择原因：根据公路自然区划标准，湿热、多雨是IV区最主要的自然特征，由此对路基路面的设计要求为：为减轻沥青材料在热季泛油和雨季粘聚力降低，沥青材料宜选用较高标号，保证其垫层稳定性。渣油路面应提高其抗滑性能并注意封闭表面，以提高公路的水稳性。在区公路设计中尤其应加强公路的排水系统。根据以上特点，由公路沥青

11、路面设计规范，可选用细粒式沥青混凝土作为面层上层，以满足磨耗要求，防止雨水渗入路面结构层、土基；可选用中粒式沥青混凝土作为面层中层，以抵抗水平力产生的剪应力；可选用粗粒式沥青混凝作为面层下层，以抵抗汽车荷载的疲劳（弯曲）作用；可选用水泥稳定类集料（碎石或沙砾）作为基层，以满足强度、扩散应力、水稳性的要求；底基层材料应注重当地材料的利用，选用砾石或碎石；在水文土质不良的路段，可设置排水垫层。结合已有工程经验与经典构造，拟定了如下方案，根据结构层的压实最小厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能因素，初步确定路面结构组合与各厚度如下：30mm细粒式沥青混凝土 50mm中粒式沥青混凝土 80mm粗

12、粒式沥青混凝土200mm水泥稳定碎石 ？mm水泥石灰沙砾土路基五、路面材料配合比设计和设计参数的确定5.1沥青材料设计参数根据规范，沥青材料抗压回弹模量及劈裂强度查表确定如下：表5-1 沥青混合料材料设计参数材料名称抗压模量（MPa）15劈裂强度（MPa）2015密集配细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120018001.0密集配粗粒式沥青混凝土100012000.85.2基层及底基层材料设计参数根据规范，基层及底基层材料抗压回弹模量及劈裂强度查表确定如下：表5-2基层及底基层、垫层材料设计参数材料名称抗压模量E(MPa)（弯沉计算用）抗压模量E（MPa）（拉应力计算用）劈

13、裂强度（MPa）水泥稳定碎石150036000.5水泥石灰沙砾土100018000.355.3土基回弹模量的确定根据规范查表法估计土基回弹模量参考值的步骤如下：确定临界高度：临界高度是指在不利季节，路基分别处于干燥、中湿和潮湿状态时，路床顶面距地下水位或地表积水水位的最小高度，可根据土质、气候条件按当地经验确定。当缺乏实测资料时，可查表选用为（路床至地下水位）（路床至地表长期积水位）拟定路基土平均稠度：根据路基临界高度判断各路段路基的干湿类型，查规范得到各路段路基土的平均稠度值，由设计资料知不利季节路床顶面距地下水或地表积水水位的的高度为0.6，故判断路基干湿类型为潮湿，估判断，由设计资料知为

14、砂土，继续查表得土基模量参考值为30.5-33.5。根据公路沥青路面设计规范，潮湿状态的路基，应采取换填砂、砂砾、碎石渗水性材料处理地基，或采取掺入消石灰，固化材料处理，设置土工合成材料，加强路基排水等，进行综合处置。规范也要求重交通公路土基回弹模量值应大于40MPa。综上，对于地区，应采取各种措施处理路基，取路基回弹模量为40MPa。六、设计指标的确定6.1设计弯沉值公路为一级，则公路等级系数取1.1；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数取1.0。式中： 设计弯沉值（0.01mm） 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 公路等级系数，

15、一级公路为1.0 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 路面结构系数，半刚性基层沥青路面为1.0所以：6.2各层材料按容许层底拉应力沥青混凝土层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时，材料的容许拉应力应按下式计算：式中 ： 路面结构层材料的容许拉应力（MPa）；沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度（MPa）； 抗拉强度结构系数。对细粒式沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数： 对中粒式沥青混凝土面层：对粗粒式沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数： 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：对水泥稳定碎石对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数： 水泥石灰沙砾土： 表2-6-1 结构层容许弯拉

16、应力材料名称细粒沥青混凝土1.43.360.417中粒沥青混凝土1.03.360.298粗粒沥青混凝土0.83.360.238水泥稳定碎石0.52.140.234水泥石灰沙砾土0.352.750.1276.3计算路表弯沉和底层拉应力路面结构层厚度的确定应满足结构的整体刚度与沥青层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求。1. 轮隙中心处路表计算弯沉值应小于或等于设计弯沉值，即：2. 轮隙中心或单圆荷载中心处的底层拉应力应小于或等于容许拉应力，即： 具体到公式计算，对于轮隙中心路表回弹弯沉的计算，按下式其中： 式中： 路表计算弯沉值（0.01mm）；弯沉综合修正系数；，标准车型的轮胎接地压强（MPa

17、）和当量圆半径（cm）；理论弯沉系数；，土基抗压回弹模量值（MPa）；，各层材料抗压回弹模量（MPa）；，各结构层厚度（cm）。对于层底拉应力的计算，应以单圆中心及双圆轮隙中心为计算点，并取较大值作为层底拉应力，按下式计算式中，理论最大拉应力系数。七、沥青路面结构设计程序HMPD 利用HMPD代替手算，运行程序得到如下结果：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 : 22.33 (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（mm）20平均抗压模量(MPa)标准

18、差 (MPa)15平均抗压模量(MPa)标准差(MPa)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土301400.000200000.4172中粒式沥青混凝土501200.000180000.2983粗粒式沥青混凝土801000.000120000.2384水泥稳定碎石2001500.000150000.2345水泥石灰砂砾土？1000.000100000.1276新建路基40.0000按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 22.33 (0.01mm) H( 5 )= 250 mm LS= 22.9 (0.01mm) H( 5 )= 300 mm LS= 20.8 (0.01mm) H( 5 )= 263 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 5 )= 263 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 263 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 263 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 263 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 2