水泥混凝土路面结构设计说明

1、 . 21/23 . 指导老师:红燕学生班级：2008级2班学号:3080219124XX:王利中国民航飞行学院空通管理学院2010年11月20日目录TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc279074302一、课程设计目的与要求 PAGEREF _Toc279074302 h 1HYPERLINK l _Toc279074303二、课程设计的容与其要求 PAGEREF _Toc279074303 h 1HYPERLINK l _Toc279074304三、课程设计步骤与方法 PAGEREF _Toc279074304 h 1HYPERLINK l _Toc2790743

2、051.水泥混凝土路面结构设计具体步骤如下： PAGEREF _Toc279074305 h 1HYPERLINK l _Toc2790743062 课程设计容和时间安排（自己安排的时间是8天完成） PAGEREF _Toc279074306 h 2HYPERLINK l _Toc2790743073 评价标准; PAGEREF _Toc279074307 h 3HYPERLINK l _Toc279074308四、课程设计背景资料 PAGEREF _Toc279074308 h 3HYPERLINK l _Toc279074309水泥混凝土路面设计 PAGEREF _Toc279074309

3、 h 3HYPERLINK l _Toc279074310五、课程设计背景资料高速公路水泥混凝土路面设计（据学号选题如下） PAGEREF _Toc279074310 h 5HYPERLINK l _Toc279074311六、设计步骤 PAGEREF _Toc279074311 h 6HYPERLINK l _Toc2790743121.选定高速公路路面设计资料 PAGEREF _Toc279074312 h 6HYPERLINK l _Toc2790743132.轴载换算 PAGEREF _Toc279074313 h 6HYPERLINK l _Toc2790743143.路面板厚度计算

4、 PAGEREF _Toc279074314 h 8HYPERLINK l _Toc2790743154.确定结构层设计参数 PAGEREF _Toc279074315 h 15HYPERLINK l _Toc2790743165.设计路面结构图绘制（CAD截图）如下： PAGEREF _Toc279074316 h 15HYPERLINK l _Toc2790743176.接缝设计 PAGEREF _Toc279074317 h 17HYPERLINK l _Toc279074318七、设计过程的个人见解 PAGEREF _Toc279074318 h 19HYPERLINK l _Toc2

5、79074319八、参考资料 PAGEREF _Toc279074319 h 20路基路面课程设计任务一、课程设计目的与要求路基路面课程设计是交通工程专业在校进修专业课的一个重要环节，也是学生综合运用所学知识解决现实问题和独立钻研的好机会.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，通过设计让我们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容的理解，加强设计、计算、绘图与编制说明书的基本技能，进而提高和培养了分析、解决工程实际问题的能力。二、课程设计的容与其要求课程设计容分路基设计和路面设计两部分容，在路面设计容里还包括机场道面设

6、计容。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、水文条件以与给定的交通条件，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。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和机场道面设计规的要求。水泥混凝土路面设计是本人与本报告的主要容。任务：水泥混凝土路面结构设计三、课程设计步骤与方法课程设计首先要熟悉课程设计的指导书，研读路面结构设计与计算的有关例题，认真分析设计任务书所提供的设计依据1.水泥混凝土路面结构设计具体步骤如下：第一：（1）水泥标准荷载的作用次数（EXCEL完成计算）（2）确定交通量分级，

7、选定设计年限与轮迹横向分布系数（3）计算设计使用年限累计当量轴次第二：（4）初拟路面结构，包括结构层次、类型和材料组成，各层的厚度、面板平面尺寸和接缝构造（5）确定材料参数，确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量（6）计算荷载疲劳应力a.查应力计算图得最大荷载应力b.定接缝传荷系数，综合系数c.计算荷载疲劳应力d.计算温度应力第三（7）由自然区划选最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的翘曲温度应力，最后计算温度疲劳应力（8）检验初拟路面结构按 (0.95fcmp+t1.03fcm)公式检验，如不满足，重拟路面结构，重

8、新计算，直到满足要求为止。计算厚度取整至厘米。第四 画图（9）画出最后选定的路面结构图第五 整理报告（10）编写设计说明书2课程设计容和时间安排（自己安排的时间是8天完成）（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。 1天2010年11月18日查找资料1课本2水泥路面设计 人民交通2003年6月 第一版 黄晓明主编3公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)校网上有分享， HYPERLINK :/share.renren /share/234101645/4115573432 share.re

9、nren./share/234101645/4115573432（3）路基结构形式设计、绘制，路基边坡稳定性验算。 1天2010年11月19日（4）整理与编写整理路基工程课程设计的设计报告、计算书整理。 1天2010年11月20日（5）路面设计资料分析、确定路面等级和面层类型。 1天2010年11月22日（6）路面结构设计、路面结构参数与设计参数确定；路面厚度计算和应力验算，提出合理的路面合理的路面结构型式；作图。 2天2010年11月23 24日（7）整理与编写整理路面工程课程设计的设计报告、计算书整理。 2天2010年11月25 27日3评价标准; 参照优秀的标准：能够熟练综合运用所学知识

10、，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。四、课程设计背景资料水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计（双向4车道高速公路）路面结构设计图、水泥混凝土路面分块布置图、水泥混凝土路面接缝设计图，至少完成其一（一A3图纸）水泥混凝土路面设计计算书。双向四车道：共有四条车道，比如往南有两条车道，相向往北也有两条，就是双向四车道。按国家颁布的相关标准，同时也和全世界通用标准相差无几，城市道路每车道宽度为3.75米，交叉路口分流车道每车道为2.3-2.5米，干线公路（包括高速公路）每车道宽为3.7

11、5米，路肩（高速公路紧急停车带）为1.5-2.5米。2.设计任务书和指导报告要求：交通量根据学生班级与学号尾数按照表1采用，若学号尾数超过34，则35号选用5号的资料，36号选用6号的资料，依此类推。（选定红色的）表1 交通量（辆/昼夜）路基中湿，E35MPa路基干燥，E50MPa学生学号尾数0102030405060708091011121314151617小客车31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客车SH1306006587007568008348699001000600658700756

12、8008348691100大客车CA50720691650631530501458410305720691650631530501458210小货车BJ13015001534160016251700172517681800190015001534160016251700172517682000中货车CA50810781720705610585556510550810781720705610585556450中货车EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大货车JN150800772700776850798726650600

13、800772700776850798726780特大车日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃8085885158606265658085885158606258交通量年平均增长率（%）10.211.512.311.18.99.19.49.79.910.211.512.311.18.99.19.411.0水泥混凝土路面设计交通量与土基资料注：上表为双车道双向交通量调查结果，学生采用相应的交通量与路基资料。表1（续） 水泥混凝土路面设计交通量与土基资料交通量（辆/昼夜）路基干燥，E50MPa路基中湿，E35

14、MPa学生学号尾数1819202122232425262728293031323334小客车31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客车SH13060065870075680083486990010006006587007568008348691100大客车CA5017201691165016311530150114581410130517201691165016311530150114581210小货车BJ130150015341600162517001725176818001900150015

15、34160016251700172517682000中货车CA50810781720705610585556510550810781720705610585556450中货车EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大货车JN150800772700776850798726650600800772700776850798726780特大车日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃80858851586062656580858851586

16、06258交通量年平均增长率（%）10.211.512.311.18.99.19.49.79.910.211.512.311.18.99.19.411.0水泥混凝土路面设计交通量与土基资料注：上表为双车道双向交通量调查结果，学生采用相应的交通量与路基资料。五、课程设计背景资料高速公路水泥混凝土路面设计（据学号选题如下）设计资料：本公路等级为高速公路，双向四车道，据表得，交通量年平均增长率为11.1%，查得设计年限为30年，该路段处于中南地区，选取，属7区。表1 交通量（辆/昼夜）路基中湿，E35MPa路基干燥，E50MPa学生学号尾数010203040506070809101112131415

17、1617小客车31003018290026542700262025802500230031003018290026542700262025802100中客车SH13060065870075680083486990010006006587007568008348691100大客车CA50720691650631530501458410305720691650631530501458210小货车BJ13015001534160016251700172517681800190015001534160016251700172517682000中货车CA5081078172070561058555651

18、0550810781720705610585556450中货车EQ1407506408005318508648979009507506408005318508648971000大货车JN150800772700776850798726650600800772700776850798726780特大车日野KB222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃8085885158606265658085885158606258交通量年平均增长率（%）10.211.512.311.18.99.19.49.79.910.211.5

19、12.311.18.99.19.411.0水泥混凝土路面设计交通量与土基资料注：上表为双车道双向交通量调查结果，学生采用相应的交通量与路基资料。六、设计步骤1.选定高速公路路面设计资料主要设计指标：全线按照平原丘陵山区公路修建，路基宽度为24m，双向4车道，中央分隔带3.0m，土路肩为23.00m，行车道为43.75m，中央两左侧路缘带20.75m。设计车速：80100km/h。根据交通量情况和公路性质设计机动车道的路面结构。设计交通量标准轴载为BZZ-100。交通组成如下表所示，交通量年增长率r=11% 。2.轴载换算（1）水泥标准荷载的作用次数 (EXCEL完成计算)水泥混凝土路面结构设计

20、以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。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。 （(公式1） ；（公式2） （(公式3） ； （(公式4）Ns100KN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-双轮组轴型级轴载的总重（KN）；轴型和轴载级位数；各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数，单轴-双轮组时，=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)计算。表2水泥（EXCEL）轴载换算结果表（弯沉）车型(KN)(次/日)小客车前轴16.5665265417649100后轴231265426540中客

21、车前轴25.555517564165560.00014SH130后轴45.117567560.0022大客车前轴28.7524.2631330770.20.0007CA50后轴68.216316311.382小货车前轴13.4727.3162511818630BJ130后轴27.41162516250中货车前轴28.7524.27053695610.00078CA50后轴68.217057051.54中货车前轴23.7569.1531302192.10EQ140后轴69.215315311.47大货车前轴49416.57763232043.57JN150后轴101.617767761000.3

22、7特大车日野前轴50.2412.1756311547.65.067KB222后轴104.317567561482.76拖挂车前轴60381.75119466.75.492五十铃后轴100（3轴）051002501.655轴载换算结果表注：轴载小于25KN的轴载作用不计。上表为四车道双向交通调查结果， 取交通量年平均增长率为11.1。小于和等于40KN(单轴)和80KN（双轴）的轴载可略去(设计过程中能够提出自己的见解)。调查分析双向交通的分布情况，车道数为4。课本P283查公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)，高速公路一级，设计使用年限为30年。P297由公路水泥砼路面设计规(JT

23、G D40-2002)取轮迹横向分布系数为0.22，可计算得到设计年限标准轴载累计作用次数Ne为：(公式5)2000 0000次，此路面属特重交通。依据参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002):参考一3.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。 本设计报告标准为干燥状态依据参照公路水泥砼路面设

24、计规(JTG D40-2002):参考二、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)表4.4.6校网上有分享， HYPERLINK :/share.renren /share/234101645/4115573432 share.renren./share/234101645/4115573432依据参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002):参考三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h1=0.22m。底基层厚度为h2=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

25、缝，横缝为设传力杆假缝。、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(JTG D40-2002)表3.0.6，参考四取普通混泥土面层的弯拉强度标准值,课本P298表10-19相应弯拉弹性模量标准值为。（2）土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)附录F，设计要求路基回弹模量取。查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取，级配碎石回弹模量取。依据参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002):参考五计算基层顶面当量回弹模量如下： (公式6) (公式7) (公式8) (公式9)(公式10) (公式11) (公式12)普通混凝土面层的相对

26、刚度半径计算为 (公式13)、荷载疲劳应力计算标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为(公式14)因纵缝为设拉平缝，查表10-21课本P300，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数(公式15)根据公路等级，由公路水泥砼路面设计规(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。依据参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002):参考六荷载疲劳应力计算为(公式16)、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)表3.0.8，参考七该路段处于中南地区，选取，属7区最大温度梯度区86-92/，取值为8

27、8/。板长，(公式17)依据参照公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002):参考八 图B.2.2可查普通混凝土板厚, 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(公式18)温度疲劳应力系数K1，计算为(公式19)计算温度疲劳应力为(公式20)、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规(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(JTG D40-2002)表3.0.3，参考九确定可靠度系数,(公式21)因而所选的普通混凝土面层厚度=26cm

28、，可以承受设计基准期荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。4.确定结构层设计参数根据公路水泥砼路面设计规(JTG D40-2002)的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。水泥混凝土路面各种设计方案列表如下路基状态结构层层 厚（cm）干 燥水泥混凝土面层26水泥稳定碎石基层22级配碎石底基层20 板的平面尺寸 水泥混凝土路面设计采用矩形水泥混凝土板，纵向和横向接缝垂直相交，其纵向两侧的横缝不得互相错位。(1)纵缝间距过宽容易产生纵向断裂，因而规规定板宽不超过4.5m，由于单侧行车道路面宽7.5m，故设计板宽取为3.75m。(2)横缝间距取为5.0m，使混凝土板尽可能接近正方形，以改善受力状态。(3)为使混凝土路面使用寿命较长，设计水泥混凝土板厚为20cm。5.设计路面结构图绘制（CAD截图）如下：图1水泥路面设计平面图图2水泥路面设计剖面图上未显示出的图形容如下纵向和横向施工缝：6.接缝设计、纵缝设计一次铺筑宽度为3.75m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为35mm，宽度为6mm