路基路面課程設(shè)計(jì)

1、路基路面工程 -課程設(shè)計(jì) 姓名：趙文杰 學(xué)號(hào)：09182172 班級(jí)：土木91 日期：2012.6.20一、工程概況陜西地區(qū)擬新建一級(jí)公路，設(shè)計(jì)年限為15年。夏季近30年連續(xù)平均最高溫度35，冬季最低氣溫8，土質(zhì)為紅褐色粘性土，近十年凍結(jié)指數(shù)平均值為250d。交通年增長(zhǎng)率前十年為8%，后5年為6%，路基平均填高2.0m ，地下水距地面1.2m 。交通量如下：小汽車2500輛/日，解放CA15 500輛/日，東風(fēng)EQ140 500輛/日，黃河JN162 300輛/日。沿途有碎石、砂石、石灰、粉煤灰、水泥供應(yīng)。二、路基路面設(shè)計(jì)根據(jù)工程概況的特點(diǎn)，以及交通量的要求，新建道路設(shè)計(jì)為4車道的一級(jí)公路，采

2、用瀝青路面1、軸載分析我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表3-1確定。表3-1 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡前、后軸軸載大于25kN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載

3、（）； C1 輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； C2 軸數(shù)系數(shù)。 被換算車型的軸載級(jí)別。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算：式中：m軸數(shù)。通過hpds路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果如下：序號(hào) 車 型 名 稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 解放CA15 20.97 70.38 1 雙輪組 500 2 東風(fēng)EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 500 3 黃河JN162 59.5 115 1 雙輪組 300則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次： 式中 設(shè)計(jì)年

4、限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量次數(shù)； t 設(shè)計(jì)年限，由材料知，t=20年； 設(shè)計(jì)端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長(zhǎng)率，由材料知，=0.087； 車道系數(shù)，由材料知=0.5。路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 971 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次 : 37470532、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)（1）結(jié)構(gòu)組合與材料選取根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，并考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供應(yīng)。路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（190），基層采用水泥穩(wěn)定碎石（待定），底層采用二灰土（300），采用三層式瀝青混凝土面層：表層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（40），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（60）

5、，下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（90）。（2）各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度已參照規(guī)范給出的推薦值確定。如下：層次材料名厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）15C模量20C模量細(xì)粒式瀝青混凝土4200014001.4中粒式瀝青混凝土6180012001.0粗粒式瀝青混凝土9120010000.8 水泥穩(wěn)定碎石待定150015000.5二灰土357507500.25土基3030（3）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定1設(shè)計(jì)彎沉值公路為一級(jí)，則公路等級(jí)系數(shù)取1.0；面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)取1.0；路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，則路

6、面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)取1.0。式中： 設(shè)計(jì)彎沉值 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級(jí)系數(shù)，一級(jí)公路為1.0 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以： 路面設(shè)計(jì)彎沉值 : 29.1 (0.01mm) 2各層材料按容許層底拉應(yīng)力，按下列公式計(jì)算： 式中 ： 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa）； 路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限次加載的疲勞 彎拉應(yīng)力（Mpa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。 對(duì)瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 具體見下表：層位 結(jié) 構(gòu) 層 材

7、 料 名 稱 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 .56 2 中粒式瀝青混凝土 .4 3 粗粒式瀝青混凝土 .29 4 石灰粉煤灰碎石 .32 5 石灰土 .1 6 天然砂礫三、驗(yàn)算并得出計(jì)算層厚度1、 計(jì)算路表設(shè)計(jì)彎沉 ld 計(jì)算路表設(shè)計(jì)彎沉 根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D50-2006） ，路表設(shè)計(jì)彎沉 ld 按下式計(jì)算： ld=600Ne-0.2AcAsAB 式中： ld路表設(shè)計(jì)彎沉值； Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次； Ac公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路取 1.0； As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層取 1.0； AB路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層取 1.0。公 路 等

8、級(jí) : 一級(jí)公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 1400 2 中粒式瀝青混凝土 4 1200 3 粗粒式瀝青混凝土 6 900 4 石灰粉煤灰碎石 20 1500 5 石灰土 25 550 6 土基 36 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 29.7 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 32.4 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 36.3 (0.01mm) 第 4 層

9、路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 42 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 111.3 (0.01mm) 土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 258.8 (0.01mm)(根據(jù)“測(cè)試規(guī)程”第56頁公式) 2、b 計(jì)算結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力R 計(jì)算結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力 結(jié)構(gòu) 拉應(yīng)力 根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D50-2006） ，各結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力R 按下式計(jì) 算： R=sp/Ks式中： sp極限抗拉強(qiáng)度； Ks抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 (

10、1 )=-.282 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.124 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-.059 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .144 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= .092 (MPa)按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 30 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 34.2 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 29.7 (0.01mm)H( 4 )= 19.7 cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 19.7 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算

11、滿足要求) H( 4 )= 19.7 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H( 4 )= 19.7 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 19.7 cm ( 4 )= .145 MPa H( 4 )= 24.7 cm ( 4 )= .128 MPa H( 4 )= 21.2 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求)H( 4 )= 21.2 cm ( 5 )= .088 MPa H( 4 )= 26.2 cm ( 5 )= .075 MPa H( 4 )= 24.3 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 19.7 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 24.3 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗(yàn)算路面防凍厚