精品毕业设计毕业论文路基路面课程设计高速公路水泥混凝土路面设计

1、 路基路面课程设计说明书课 程 名 称: 路基路面 题 目: 路基路面课程设计说明书专 业: 土木工程 目 录第一章 高速公路水泥混凝土路面设计- 1 -1、设计原始资料- 1 -第二章 水泥混凝土路面设计- 1 -2.1 交通分析- 1 -2.2 初拟路面结构- 4 -2.4荷载疲劳应力- 7 -2.5温度疲劳应力- 8-2.6电算混凝土路面设计- 10 -第三章 高速公路沥青路面设计- 13 -3.1初拟路面组合- 13 -3.2交通分析- 14-3.3路面设计弯沉值- 16 -3.4各种材料的容许层底拉应力- 19 -3.5电算沥青路面设计- 20 -第四章 主要参考文献- 28 -一、

2、设计原始资料沿线可采集各种砂、石料，附近有矿渣、炉渣可利用；水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。车型解放CA10B解放CA30A东风EQ140黄河JN150黄河JN162黄河JN360长征XD160交通SH141交通量21015014090190100190120二、水泥混凝土路面设计2.1 交通分析（1）标准轴载。我国公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D402002）规定：在水泥混凝土路面设计时，以双轮组单轴轴载100KN（BZZ-100）作为标准轴载。其他各级轴载均应换算成标准轴载。然后在进行混凝土路面设计。对于单轴荷载以其实际作用次数和轴重计，对于双轴荷载，后轴经过一次可视为作用一次，轴

3、重以双轴的总重计。（2）轴载换算：式中：Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi 各级轴载的单轴重或双轴总重（KN）；i轴载系数，单轴时，i=1；双轴时，i=2.22×103Pi-0.43。计算结果如下：表二 标准轴载作用次数计算表车型Pi（KN）Ni（辆/d）标准轴载作用次数Ns解放CA10B前轴19.402100.0742后轴60.85解放CA30A前轴29.501503.37×10-5后轴2×36.75东风EQ140前轴23.701400.387后轴69.20黄河JN-150前轴49.0090116.023后轴101.60黄河JN162前轴59.

4、501901777.995后轴115.00黄河JN360前轴50.00100918.996后轴2×110.00长征XD160前轴42.619029.297后轴2×85.20交通SH141前轴25.551208.662×后轴55.10合计：Ns=2842.78（3） 交通分级：混凝土路面承受的交通，按使用初期（道路竣工通车后第一年）设计车道每日通过的标准轴载次数Ns（次/d），可分为特重、重、中等及轻四级，以便相应提出不同的技术要求。表三 交通分级(4)累计作用次数。设计使用年限内标准轴载（在所求荷位处）的累计作用次数Ne。可按照下式计算确定：t设计使用年限（参考表

5、五）；交通量的平均年增长率；表四 轮迹横向分布系数表五 可靠度设计标准由以上计算和表格知，该水泥混凝土路面拟设计为三车道高速公路，安全等级属于一级，设计基准期为30年，交通量年均增长6.5%，轨迹横向分布系数取为0.22。各级标准荷载换算成标准轴载后，设计车道每日累计作用次数为2842.78次/d，设计使用年限内标准轴载累计作用次数为，属于重交通。2.2 初拟路面结构 由2.1节内容知，高速公路变异水平等级为低，交通等级为重，所以根据表六初拟路面面层260mm，基层采用水泥稳定粒料厚度为180mm,垫层采用低剂量无机结合料稳定土厚度为150mm。表六 水泥混凝土面层厚度的参考范围2.3 路面材

6、料参数确定按照表七知，水泥混凝土路面弯拉强度标准值取为5.0Mpa，相应弯拉弹性模量为31Gpa。按照表八知，路基回弹模量=30Mpa，。按照表九知，基层的回弹模量取为=1300Mpa，垫层的回弹模量取为=600Mpa。设计基准期内设计车道标准轴载累计作用次数为表七 混凝土弯拉强度标准值表八 表九 下面计算公路的基层顶面当量回弹模量： 2.4 荷载疲劳应力 据公路水泥混凝土路面设计规范（JTGG40-2002）规定：标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力，可由该式确定 。（1）的计算。（2）设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数计算。2.5 温度疲劳应力混凝土面板内的温度沿其截面成非线

7、性分布。它一方面使混凝土面板由于板顶和板底的温度差而产生翘曲应力，另一方面初于板截面的平面变形而产生内应力。温度梯度作用在板边缘中点处产生的温度疲劳应力，可按下式计算确定：表十二 回归系数a、b、c因此，该路面结构能够承受设计基准期内荷载应力和温度应力综合疲劳作用。2.6 电算水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.25 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车 辆 名 称

8、组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 单后轴货车 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 210 2 双后轴货车 1 29.5 0 0 1 73.5 0 0 150 3 单后轴货车 1 23.7 1 69.2 0 0 0 0 140 4 单后轴货车 1 49 1 101.6 0 0 0 0 90 5 单后轴货车 1 59.5 1 115 0 0 0 0 190 6 双后轴货车 1 50 0 0 1 220 0 0 100 7 双后轴货车 1 42.6 0 0 1 170.4 0 0 190 8 单后轴货车 1 25.55

9、 1 55.1 0 0 0 0 120 行驶方向分配系数 1 车道分配系数 .7 轮迹横向分布系数 .22 交通量年平均增长率 6.5 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 88 /m 接缝应力折减系数 .87 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 180 1300 2 石灰粉煤灰土 150 600 3 土基 30 基层顶面当量回弹模量 ET= 165.5 MPaHB= 240 r= .738 SPS= 1.11 SPR=

10、3.15 BX= .64 STM= 2.09 KT= .53 STR= 1.1 SCR= 4.25 GSCR= 5.31 RE= 6.2 %HB= 249 r= .766 SPS= 1.06 SPR= 3 BX= .61 STM= 2.07 KT= .52 STR= 1.08 SCR= 4.08 GSCR= 5.1 RE= 2 %HB= 252 r= .775 SPS= 1.04 SPR= 2.95 BX= .58 STM= 2 KT= .51 STR= 1.03 SCR= 3.98 GSCR= 4.98 RE=-.4 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 1411 路面的设计基准期 :

11、30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 9786557 路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 165.5 MPa混凝土面层设计厚度 : 252 mm验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 500 mm新建基(垫)层总厚度 330 mm验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 普通混凝土面层 252 mm - 水泥稳定粒料 180 mm - 石灰粉煤灰土 150 mm - 土基 三、沥青路面设计3.1 初拟路面组合 根据该地区的拟建道路的道路等级、使用要求和地质条件，综合考虑材料供应、自然环境因素，拟定合

12、理的路面组合。表十三 3.2 交通分析（1）轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。以设计弯沉值为指标及验算沥青层底拉应力中的累计当量轴次。轴载换算采用如下的计算公式：车型Pi（KN）niN解放CA10B前轴19.4016.42101.072后轴60.851121024.197解放CA30A前轴29.5016.41504.742后轴2×36.75111503.855东风EQ-140前轴23.7016.41401.708后轴69.201114028.222黄河JN-150前轴49.0016.49025.869后轴101.6119096.434黄河JN-162前轴59.501

13、6.4190127.082后轴115.0011190348.971黄河JN-360前轴50.0016.410031.383后轴2×110.0011100302.753长征XD-160前轴42.6016.419029.707后轴2×85.211190189.320交通SH-141前轴25.5516.41202.030后轴55.10111208.978累计1226.323累计当量轴次按照下式计算：车道系数车道特征车道特征双向单车道1.0双向六车道双向两车道双向八车道双向四车道3.3 路面设计弯沉值 路面设计弯沉值是路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的主要依据。设计弯沉值根据

14、公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型按照下式计算确定： 因此计算路面设计弯沉值为：表十六 结果二3.4 各层材料的容许层底拉应力3.5电算沥青路面设计* *新建路面设计成果文件汇总* * 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 210 2 解放CA30A 29.5 36.75 2 双轮组 >3 150 3 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 140 4 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 90 5 黄河JN

15、162 59.5 115 1 双轮组 190 6 黄河JN360 50 110 2 双轮组 >3 100 7 长征XD160 42.6 85.2 2 双轮组 >3 190 8 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 120 设计年限 15 车道系数 .35 交通量平均年增长率 6.5 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1226 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3787448 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1302 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 4022232 公路等级

16、 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 29 (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 .56 2 中粒式沥青混凝土 1 .4 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .29 4 石灰粉煤灰碎石 .6 .32 5 石灰土 .25 .1 6 天然砂砾 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 29 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 20 (cm) 层位 结 构 层 材

17、料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .56 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 .4 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 .29 4 石灰粉煤灰碎石 20 1500 1500 .32 5 石灰土 ? 550 550 .1 6 天然砂砾 15 150 150 7 土基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 29 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 29 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯

18、沉计算已满足要求 . H( 5 )= 20 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 20 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 20 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 20 cm(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 40 cm 验算结果表明 ,路

19、面总厚度满足防冻要求 . 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 计算应力 4 石灰粉煤灰碎石 20 1500 1500 计算应力 5 石灰土 20 550 550 计算应力 6 天然砂砾 15 150 150 不算应力 7 土基 36 计算新

20、建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.6 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 40.7 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 101.5 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 287.2 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 258.8 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.28 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.122