水泥混凝土路面结构设计

1、指导老师师:刘红燕学生班级级：20008级2班班学号:33080021991244姓名:王王利中国民航航飞行学学院空中中交通管管理学院院20100年111月20日目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc279074302 一、课程程设计目目的及要要求 PAGEREF _Toc279074302 h 1 HYPERLINK l _Toc279074303 二、课程程设计的的内容及及其要求求 PAGEREF _Toc279074303 h 1 HYPERLINK l _Toc279074304 三、课程程设计步步骤与方方法 PAGEREF _Toc279074304 h

2、 1 HYPERLINK l _Toc279074305 1.水泥泥混凝土土路面结结构设计计具体步步骤如下下： PAGEREF _Toc279074305 h 1 HYPERLINK l _Toc279074306 2 课程程设计内内容和时时间安排排（自己己安排的的时间是是8天完成成） PAGEREF _Toc279074306 h 2 HYPERLINK l _Toc279074307 3 评价价标准; PAGEREF _Toc279074307 h 3 HYPERLINK l _Toc279074308 四、课程程设计背背景资料料 PAGEREF _Toc279074308 h 3 HYP

3、ERLINK l _Toc279074309 水泥混凝凝土路面面设计 PAGEREF _Toc279074309 h 33 HYPERLINK l _Toc279074310 五、课程程设计背背景资料料高速公公路水泥泥混凝土土路面设设计（据据学号选选题如下下） PAGEREF _Toc279074310 h 5 HYPERLINK l _Toc279074311 六、设计计步骤 PAGEREF _Toc279074311 h 66 HYPERLINK l _Toc279074312 1.选定定高速公公路路面面设计资资料 PAGEREF _Toc279074312 h 6 HYPERLINK l

4、 _Toc279074313 2.轴载载换算 PAGEREF _Toc279074313 h 66 HYPERLINK l _Toc279074314 3.路面面板厚度度计算 PAGEREF _Toc279074314 h 88 HYPERLINK l _Toc279074315 4.确定定结构层层设计参参数 PAGEREF _Toc279074315 h 155 HYPERLINK l _Toc279074316 5.设计计路面结构图图绘制（CADD截图）如下： PAGEREF _Toc279074316 h 15 HYPERLINK l _Toc279074317 6.接缝缝设计 PAGE

5、REF _Toc279074317 h 117 HYPERLINK l _Toc279074318 七、设计计过程的的个人见见解 PAGEREF _Toc279074318 h 199 HYPERLINK l _Toc279074319 八、参考考资料 PAGEREF _Toc279074319 h 220路基路面面课程设设计任务务一、课程程设计目目的及要要求路基路面面课程设设计是交交通工程程专业在在校进修修专业课课的一个重重要环节节，也是是学生综综合运用用所学知知识解决决现实问问题和独独立钻研研的好机机会.路基路面面的课程程设计是是对路基基路面工工程课堂堂教学的的必要补充充和深化化，通过过设

6、计让让我们可以以更加切切合实际际地和灵灵活地掌掌握路基基路面的的基本理理论，设设计理论论体系，加深对对路基路路面设计计方法和和设计内内容的理理解，加加强设计计、计算算、绘图图及编制制说明书书的基本本技能，进而提提高和培培养了分析、解决工工程实际际问题的的能力。二、课程程设计的的内容及及其要求求课程设计计内容分路路基设计计和路面面设计两两部分内内容，在在路面设设计内容容里还包包括机场场道面设设计内容容。以教教师提供供的设计计资料为为主，学学生在查查阅相关关文献资资料的基基础上，结合当当地的气气候条件件、地质质条件、水文条条件以及及给定的的交通条条件，拟拟定路基基路面的的设计方方案，对对路基的的稳

7、定性性、路面面结构厚厚度的计计算和验验算。课程设计计要求设设计计算算条理清清晰，计计算的方方法和结结果能符符合我国国现阶段段路基路路面设计计和机场场道面设设计规范范的要求求。水泥混凝凝土路面面设计是是本人及及本报告告的主要要内容。任务：水水泥混凝凝土路面面结构设计计三、课程程设计步步骤与方方法课程设计计首先要要熟悉课课程设计计的指导导书，研研读路面面结构设设计与计计算的有有关例题题，认真分分析设计计任务书书所提供供的设计计依据1.水泥泥混凝土土路面结结构设计计具体步步骤如下下：第一：（1）水水泥标准准荷载的的作用次次数（EXCCEL完完成计算算）（2）确确定交通通量分级级，选定定设计年年限及轮

8、轮迹横向向分布系系数（3）计计算设计计使用年年限内累累计当量量轴次第二：（4）初初拟路面面结构，包括结结构层次次、类型型和材料料组成，各层的的厚度、面板平平面尺寸寸和接缝缝构造（5）确确定材料料参数，确定混混凝土的的设计弯弯拉强度度和弹性性模量，基层垫垫层和路路基的回回弹模量量，基层层顶面的的当量回回弹模量量和计算算回弹模模量（6）计计算荷载载疲劳应应力a.查应应力计算算图得最最大荷载载应力b.定接接缝传荷荷系数，综合系系数c.计算算荷载疲疲劳应力力d.计算算温度应应力第三（7）由由自然区区划选最最大温度度梯度；按路面面结构和和板平面面尺寸计计算最大大温度梯梯度时的的翘曲温温度应力力，最后后计

9、算温温度疲劳劳应力（8）检检验初拟拟路面结结构按 (0.95ffcmp+t1.003fccm)公式检检验，如如不满足足，重拟拟路面结结构，重重新计算算，直到到满足要要求为止止。计算算厚度取取整至厘厘米。第四 画画图（9）画画出最后后选定的的路面结结构图第五 整理报报告（10）编写设设计说明明书2课程设设计内容容和时间间安排（自己安安排的时时间是88天完成）（1）布布置设计计任务。教师提提供路基基路面课课程设计计的基本本资料，并交待待课程设设计的目目的、方方法、要要求等。0.55天（2）路路基设计计资料分分析、设设计方案案的拟定定。 1天20110年111月118日查找资料料1课本本2水泥路路面

10、设计计 人民民交通出出版社220033年6月月 第一一版 黄黄晓明主主编3公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)校内网网上有分分享， HYPERLINK /share/234101645/4115573432 httpp:/shaare.rennrenn.coom/ssharre/223411016645/4111557734332（3）路路基结构构形式设设计、绘绘制，路路基边坡坡稳定性性验算。 1天20110年111月119日（4）整整理及编编写整理理路基工工程课程程设计的的设计报报告、计计算书整整理。 1天天20110年111月220日（5）路路面设计计资料分分析

11、、确确定路面面等级和和面层类类型。 1天天20110年111月222日（6）路路面结构构设计、路面结结构参数数及设计计参数确确定；路路面厚度度计算和和应力验验算，提提出合理理的路面面合理的的路面结结构型式式；作图图。 2天20110年111月223 224日（7）整整理及编编写整理理路面工工程课程程设计的的设计报报告、计计算书整整理。 2天20110年111月225 227日3评价标标准; 参照照优秀的标标准：能够熟熟练综合合运用所所学知识识，全面面独立完成成设计任任务，设设计过程程中能够够提出自自己的见见解；设计方方案合理理，设计计计算正正确，数数据可靠靠；图面质质量整洁洁，能很很好地表表达

12、设计计意图；计算书书表达清清楚，文文字通顺顺。四、课程程设计背背景资料料水泥混凝凝土路面面设计水泥混凝凝土路面面设计（双向44车道高高速公路路）路面面结构设设计图、水泥混混凝土路路面分块块布置图图、水泥泥混凝土土路面接接缝设计计图，至至少完成成其一（一张AA3图纸纸）水泥泥混凝土土路面设设计计算算书。双双向四车车道：共共有四条条车道，比如往往南有两两条车道道，相向向往北也也有两条条，就是是双向四四车道。按国家颁颁布的相相关标准准，同时时也和全全世界通通用标准准相差无无几，城城市道路路每车道道宽度为为3.775米，交叉路路口分流流车道每每车道为为2.33-2.5米，干线公公路（包包括高速速公路）

13、每车道道宽为33.755米，路路肩（高高速公路路紧急停停车带）为1.5-22.5米米。2.设计计任务书书和指导导报告要要求：交通量根根据学生生班级及及学号尾尾数按照照表1采采用，若若学号尾尾数超过过34，则355号选用用5号的的资料，36号号选用66号的资资料，依依此类推推。（选选定红色色的）表1 交通量（辆/昼昼夜）路基中湿湿，E35MMPa路基干燥燥，E50MMPa学生学号号尾数0102030405060708091011121314151617小客车3100030188290002654427000262002580025000230003100030188290002654427000

14、262002580021000中客车SSH13306006587007568008348699001000060065870075680083486911000大客车CCA500720691650631530501458410305720691650631530501458210小货车BBJ13301500015344160001625517000172551768818000190001500015344160001625517000172551768820000中货车CCA500810781720705610585556510550810781720705610585556450中货车EE

15、Q144075064080053185086489790095075064080053185086489710000大货车JJN1550800772700776850798726650600800772700776850798726780特大车日日野KBB2222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃铃8085885158606265658085885158606258交通量年平均增增长率（%）10.2211.5512.3310.2211.5512.339

16、.411.00水泥混凝凝土路面面设计交交通量与与土基资资料注：上表表为双车车道双向向交通量量调查结结果，学学生采用用相应的的交通量量与路基基资料。表1（续续） 水水泥混凝凝土路面面设计交交通量与与土基资资料交通量（辆/昼昼夜）路基干燥燥，E50MMPa路基中湿湿，E35MMPa学生学号号尾数1819202122232425262728293031323334小客车3100030188290002654427000262002580025000230003100030188290002654427000262002580021000中客车SSH13306006587007568008348699

17、001000060065870075680083486911000大客车CCA5001720016911165001631115300150111458814100130551720016911165001631115300150111458812100小货车BBJ13301500015344160001625517000172551768818000190001500015344160001625517000172551768820000中货车CCA500810781720705610585556510550810781720705610585556450中货车EEQ144075064080

18、053185086489790095075064080053185086489710000大货车JJN1550800772700776850798726650600800772700776850798726780特大车日日野KBB2222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃铃8085885158606265658085885158606258交通量年平均增增长率（%）10.2211.5512.3310.2211.5512.339.411.00水泥混凝凝土

19、路面面设计交交通量与与土基资资料注：上表表为双车车道双向向交通量量调查结结果，学学生采用用相应的的交通量量与路基基资料。五、课程程设计背背景资料料高速公公路水泥泥混凝土土路面设设计（据据学号选选题如下下）设计资料料：本公路等等级为高高速公路路，双向向四车道道，据表表得，交交通量年年平均增增长率为为11.1%，查得设设计年限限为300年，该该路段处处于中南南地区，选取广广州，属属7区。表1 交通量（辆/昼昼夜）路基中湿湿，E35MMPa路基干燥燥，E50MMPa学生学号号尾数0102030405060708091011121314151617小客车310003018829000265442700

20、0262002580025000230003100030188290002654427000262002580021000中客车SSH13306006587007568008348699001000060065870075680083486911000大客车CCA500720691650631530501458410305720691650631530501458210小货车BBJ13301500015344160001625517000172551768818000190001500015344160001625517000172551768820000中货车CCA5008107817207

21、05610585556510550810781720705610585556450中货车EEQ144075064080053185086489790095075064080053185086489710000大货车JJN1550800772700776850798726650600800772700776850798726780特大车日日野KBB2222800843900756600688654500400800843900756600688654450拖挂车 五十铃铃8085885158606265658085885158606258交通量年平均增增长率（%）10.2211.5512.331

22、10.2211.5512.339.411.00水泥混凝凝土路面面设计交交通量与与土基资资料注：上表表为双车车道双向向交通量量调查结结果，学学生采用用相应的的交通量量与路基基资料。六、设计计步骤1.选定定高速公公路路面面设计资资料主要设计计指标：全线按按照平原原丘陵山山区公路路修建，路基宽宽度为224m，双向44车道，中央分分隔带33.0mm，土路路肩为223.000m，行车道道为43.775m，中央两两左侧路路缘带220.775m。设计车车速：8801000kmm/h。根据交交通量情情况和公公路性质质设计机机动车道道的路面面结构。设计

23、交交通量标标准轴载载为BZZZ-1100。交通组组成如下下表所示示，交通通量年增增长率rr=111% 。2.轴载载换算（1）水水泥标准准荷载的的作用次次数 (EXCCEL完完成计算算)水泥混凝凝土路面面结构设设计以1100KKN的单单轴-双双轮组荷荷载作为为标准轴轴载。不不同轴轮轮型和轴轴载的作作用次数数，按下下式换算算为标准准轴载的的作用次次数。 （(公式11） ；（公式2） （(公式式3） ； （(公式式4）Ns1000KN的的单轴-双轮组组标准轴轴载的作作用次数数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组组或三轴轴-双轮轮组轴型型级轴载载的总重重（KNN）；轴型型和轴载载级位数数；各类类轴型级级轴载

24、的的作用次次数；轴-轮型系系数，单单轴-双双轮组时时，=11；单轴轴-单轮轮时，按按式（22）计算算；双轴轴-双轮轮组时，按式（3）计计算；三三轴-双双轮组时时,按式式（4)计算。表2水泥（EEXCEEL）轴载换算算结果表表（弯沉沉）车型(KN)(次/日)小客车前轴16.55665265441764491000后轴23126544265440中客车前轴25.55555175641655560.0000144SH1330后轴45.1117567560.00022大客车前轴28.77524.26313307770.20.00007CA500后轴68.2216316311.3882小货车前轴13.4

25、4727.3162551181186330BJ1330后轴27.44116255162550中货车前轴28.77524.270536955610.0000788CA500后轴68.2217057051.544中货车前轴23.7756910EQ1440后轴69.2215315311.477大货车前轴49416.577632322043.577JN1550后轴101.6177677610000.377特大车日日野前轴50.2241265.0667KB2222后轴104.3175675614822.766拖挂车前轴60381.751194666.7

26、75.4992五十铃后轴100（3轴）0510025011.6555轴载换算算结果表表注：轴载载小于225KNN的轴载载作用不不计。上表为四四车道双双向交通通调查结结果， 取交通通量年平平均增长长率为111.11。小小于和等等于400KN(单轴)和800KN（双轴）的轴载载可略去去(设计过过程中能能够提出出自己的的见解)。调查分析析双向交交通的分分布情况况，车道道数为44。课本P2283查查公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)，高速速公路一一级，设设计使用用年限为为30年年。P2297由由公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)取轮迹迹横向分

27、分布系数数为0.22，可计算算得到设设计年限限内标准准轴载累累计作用用次数NNe为：(公式55)20000 000000次，此此路面属属特重交交通。依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考一3.路面面板厚度度计算路基的强强度和稳稳定性同同路基的的干湿状状态有密密切关系系，并在在很大程程度上影影响路面面结构的的设计，路基按按干湿状状态不同同，分为为四类：干燥、中湿、潮湿和和过湿。为了保保证路基基路面结结构的稳稳定性一一般要求求路基处处于干燥燥或中湿湿状态，当处于于过湿状状态时，路基不不稳定，冰冻区区春融翻翻浆，非非冰冻区区弹簧，路基经经处理后后方可铺铺筑路

28、面面。下面面对潮湿湿、中湿湿、干燥燥3种状状态分别别讨论。 本本设计报报告标准准为干燥燥状态依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考二、初拟拟路面结结构查公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)表4.4.66校内网网上有分分享， HYPERLINK /share/234101645/4115573432 hhttpp:/shaare.rennrenn.coom/ssharre/223411016645/4111557734332依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考三初拟普通通水泥混混泥土

29、路路面层厚厚度为hh=0.26mm, 基基层选用用水泥稳稳定碎石石（水泥泥用量为为5），厚为为h1=0.222m。底基层层厚度为为h2=0.220m的的级配碎碎石。普普通水泥泥混凝土土板的平平面尺寸寸宽为33.755m,长长为5.0m。纵缝为为设拉杆杆平缝，横缝为为设传力力杆假缝缝。、材料料参数的的确定（1）混混凝土的的设计弯弯拉强度度与弹性性模量 按公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)表3.0.66，参考四取普通混混泥土面面层的弯弯拉强度度标准值值,课本PP2988表100-199相应弯弯拉弹性性模量标标准值为为。（2）土土基的回回弹模量量参照公公路水泥泥砼路面面

30、设计规规范(JJTG D400-20002)附录录F，设设计要求求路基回回弹模量量取。查查附录FF.2,水泥稳稳定粒料料基层回回弹模量量取，级级配碎石石回弹模模量取。依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考五计算基层层顶面当当量回弹弹模量如如下： (公公式6) (公式式7) (公公式8) (公式99)(公式110) (公式111) (公公式122)普通混凝凝土面层层的相对对刚度半半径计算算为 (公式式13)、荷载载疲劳应应力计算算标准轴载载在临界界荷位处处产生的的荷载应应力计算算为(公式114)因纵缝为为设拉平平缝，查查表100-211课本PP3000，

31、接缝缝传荷能能力的应应力折减减系数。考虑设设计基准准期内荷荷载应力力累计疲疲劳作用用的疲劳劳应力系系数(公公式155)根据据公路等等级，由由公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)附录BB，考虑虑偏载和和动载等等因素对对路面疲疲劳损坏坏影响的的综合系系数。依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考六荷载疲劳劳应力计计算为(公式116)、温度度疲劳应应力由公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)表3.0.88，参考七该路段处处于中南南地区，选取广广州，属属7区最大大温度梯梯度区886-992/，取值值为888/

32、。板长长，(公式式17)依据参照照公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002):参考八 图B.2.22可查普通通混凝土土板厚, 按按式（BB.2.2），最大温温度梯度度时混凝凝土板的的温度翘翘曲应力力计算为为(公式118)温度疲劳劳应力系系数K11，计算算为(公式119)计算温度度疲劳应应力为(公式220)、可靠靠度计算算由公路路水泥砼砼路面设设计规范范(JTTG DD40-20002)表3.0.11，高速速公路的的安全等等级为一一级，相相应于一一级安全全等级的的变异水水平等级级为低级级，目标标可靠度度为955%，再再根据查查的目标标可靠度度变异水水平等级级，查公路水水泥砼

33、路路面设计计规范(JTGG D440-220022)表表3.00.3，参考九确定可靠靠度系数数,(公式221)因而所选选的普通通混凝土土面层厚厚度=26cmm，可以以承受设设计基准准期内荷荷载应力力和温度度应力的的综合疲疲劳作用用。4.确定定结构层层设计参参数根据公公路水泥泥砼路面面设计规规范(JJTG D400-20002)的建建议值取取定路面面各结构构层适宜宜厚度，设计水水泥混凝凝土路面面方案如如下，并并按照上上面方法法进行验验算符合合要求。水泥混凝凝土路面面各种设设计方案案列表如如下路基状态态结构层层 厚（ccm）干 燥燥水泥混凝凝土面层层26水泥稳定定碎石基基层22级配碎石石底基层层2

34、0 板的平平面尺寸寸 水泥混混凝土路路面设计计采用矩矩形水泥泥混凝土土板，纵纵向和横横向接缝缝垂直相相交，其其纵向两两侧的横横缝不得得互相错错位。(1)纵纵缝间距距过宽容容易产生生纵向断断裂，因因而规范范规定板板宽不超超过4.5m，由于单单侧行车车道路面面宽7.5m，故设设计板宽宽取为33.755m。(2)横横缝间距距取为55.0mm，使混混凝土板板尽可能能接近正正方形，以改善善受力状状态。(3)为为使混凝凝土路面面使用寿寿命较长长，设计计水泥混混凝土板板厚为220cmm。5.设计计路面结结构图绘绘制（CCAD截截图）如如下：图1水泥路面面设计平面面图图2水泥路面面设计剖剖面图上上未显示示出的图图形内容容如下纵向和横横向施工工缝：6.接缝缝设计、纵缝缝设计一次铺筑筑宽度为为3.775m，设置纵纵向施工工缝，纵纵向施工工缝采用用平缝形形式，上上部应锯锯切槽口口，深度度为355mm，宽度为为6mmm，槽内内灌塞填填缝料。图3纵向施工工缝（单单位：mmm）纵向缩缝缝：采用用假缝形形式，锯锯切的槽槽口深度度应大于于施工缝缝的槽口口深度。采用粒粒料基层层时，槽槽口深度度应为板板