路基路面課程設(shè)計路面設(shè)計

1、長 沙 學(xué) 院課程設(shè)計說明書題目水泥混凝土路面設(shè)計系(部)土木工程專業(yè)(班級)09路橋 2班姓名王益凱學(xué)號2009113232指導(dǎo)教師匡希龍起止日期2012.11.1 2011.11.5長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表姓名王益凱學(xué)號2009113232專業(yè)09路橋班級二班設(shè)計題目水泥混凝土路面設(shè)計指導(dǎo)教師匡希龍指導(dǎo)教師意見：評定等級： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見：評定等級：答辯小組長簽名：日期：教研室意見：教研室主任簽名： 日期： 系（部）意見：系主任簽名：日期：說明課程設(shè)計成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；目 錄一、課程設(shè)計題目····&

2、#183;···························4二、課程設(shè)計目的····················

3、3;···········4三、課程設(shè)計內(nèi)容································4四、路石厚度計算···

4、3;····························51、交通分析····················

5、83;·············52、初擬路面結(jié)構(gòu)································53、路石材料參數(shù)確定·&

6、#183;··························64、荷載疲勞應(yīng)力·····················

7、3;··········85、溫度疲勞應(yīng)力································86、檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)····&#

8、183;·······················107、接縫設(shè)計·························

9、···········107.1縱向接縫···································107.2橫向接縫·

10、··································118、混凝土面板鋼筋設(shè)計··············

11、;············118.1邊縫補強設(shè)計·······························118.2角隅鋼筋···

12、83;·······························129、材料用量計算·················

13、;···············129.1面層·································

14、3;·····129.2基層·······································139.3墊層···&#

15、183;···································1410、施工要求說明············

16、83;··················1411、參考文獻······························

17、·····1512、附圖·······································16一、 課程設(shè)計的題目水泥混凝土路面設(shè)計：公路自然區(qū)劃區(qū)

18、擬建一條一級公路，路基為粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9m，經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計車道使用初期軸荷載日作用次數(shù)為5500。試設(shè)計該路面結(jié)構(gòu)。二、 課程設(shè)計的目的通過課程設(shè)計鞏固和加深所學(xué)的專業(yè)知識，熟悉相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范，掌握實際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程。使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課只是在課程設(shè)計過程中有機的聯(lián)系在一起，為進行實際的工程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。要求學(xué)生在課程設(shè)計之后對相關(guān)的設(shè)計規(guī)范、施工和試驗規(guī)范等有比較系統(tǒng)和全面的了解，綜合解決水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際問題，深入理解水泥混凝土路面的設(shè)計理論，掌握設(shè)計方法。三、設(shè)計內(nèi)容（主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決思路和方案比較等）1、結(jié)構(gòu)組合設(shè)

19、計；2、材料組成設(shè)計；3、混凝土板厚的確定；4、板的平面尺寸確定；5、接縫設(shè)計；6、配筋設(shè)計；7、材料用量計算；8、施工要求說明；9、設(shè)計圖紙為A3路面結(jié)構(gòu)詳圖一張（手工繪制），要求整潔、規(guī)范、圖幅和數(shù)量符合要求。10、附參考文獻路石厚度計算公路自然區(qū)劃區(qū)擬新建一條一級公路，路基為粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9米。經(jīng)交通調(diào)查得知，設(shè)計車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為6500。設(shè)計中參數(shù)表格均依據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D40-2002）表1-11.交通分析可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)公路技術(shù)等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路安全等級一級二級三級四級設(shè)計基準(zhǔn)期30302020目標(biāo)可靠度

20、（%）95908580目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.84變異水平等級低低中中中高表1-2表1-1混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、二級公路0.170.22二級及二級以下公路行車道寬7m0.340.390.540.62行車道寬7m表1-3公路混凝土路面交通分級交通等級特重重中等輕設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)Ne（×104）2000100200031003由表1-1知，一級公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，安全等級二級。由表1-2知，臨界荷位處得車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.20取交通量年平均增長率為5%。則設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)

21、為： 3.15×107（次）>2.0×107（次）由表1-3知屬于特重交通等級。2.初擬路面結(jié)構(gòu) 由表1-1知，安全等級為一級的道路對應(yīng)的變異水平等級為中級。根據(jù)一級公路、特重交通等級和中級變異水平等級，由表2-1知，初擬普通混凝土面層厚度為0.3m?；鶎舆x用瀝青混凝土（中粒式1.5cm）基層，厚0.05m。墊層為0.15m石灰粉煤灰土。普通混凝土板的平面尺寸長為4.0m、寬4m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。中間帶為1.5m，路綠帶寬0.5m，中央分隔帶0.5m。每幅路面寬3.75m。 路面結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示：表2-1水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級

22、特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度（mm）260250240270240260230250220交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）240210230200220200230220表3-13.路面材料參數(shù)確定混凝土彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fr交通等級特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）6.06.05.55.0表3-2水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗參考值彎拉強度（MPa）1.01.52.02.53.0抗壓強度（MPa）5.07.711.014.

23、919.3彎拉彈性模量（MPa）1015182123彎拉強度（MPa）3.54.04.55.05.5抗壓強度（MPa）24.219.735.841.848.4彎拉彈性模量（MPa）2527293133表3-3穩(wěn)定粒料基層和土基彎拉強度和抗壓回彈模量項目抗彎拉強度抗壓回彈模量（MPa）水泥穩(wěn)定粒料1.013001600二灰穩(wěn)定粒料1.013001600土基3080表3-4材料類型回彈模量（MPa）材料類型回彈模量（MPa）中、粗砂80100石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料13001700天然砂礫150200水泥穩(wěn)定粒料13001700未篩分碎石180220瀝青碎石（粗粒式，20）600800級配碎礫石（墊層）

24、200250瀝青混凝土（粗粒式，20）8001200級配碎礫石（基層）250350瀝青混凝土（中粒式，20）10001400石灰土200700多孔隙水泥碎石（水泥劑量9.5%11%）13001700石灰粉煤灰土600900多孔隙瀝青碎石（20，瀝青含量2.5%3.5%）600800墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗參考值范圍按表3-1和表3-2，取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。按表3-3，路基土回彈模量取30MPa。按表3-4，石灰粉煤灰土墊層回彈模量取800MPa，瀝青混凝土基層回彈模量取1000MPa。則有：基層頂面當(dāng)量回彈模量計算如下：普通混凝

25、土面層的相對剛度半徑按下式計算為4.荷載疲勞應(yīng)力綜合系數(shù) 表4-1公路等級 高速公路 一級公路 二級公路 三、四級公路 1.30 1.25 1.20 1.10 標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為： 因縱縫為設(shè)拉桿平縫，按縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)=。根據(jù)公路等級和表4-1，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)為。 則荷載疲勞應(yīng)力為5.溫度疲勞應(yīng)力最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值 表5-1公路自然區(qū)劃 、最大溫度梯度（0C/m）8388 9095 8692 9398由表5-1，區(qū)最大溫度梯度為88（0C/m），板長為4m，l/r=4.0/1.29

26、=3.1,則當(dāng)混凝土板厚度為h=0.3m時，查下圖5-1可得Bx=0.15。則有最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力為回歸系數(shù)a，b和c 表5-2系數(shù)公路自然區(qū)劃分a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，按下式計算，根據(jù)表5-2知，自然區(qū)劃區(qū)中，回歸系數(shù)=0.828，b=0.041，c=1.323，為則溫度疲勞應(yīng)力為6.檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)可靠度系數(shù) 表6-1變異水平等級目標(biāo)可靠度（%）95908580低1.201.331.091.16

27、1.041.08中1.331.501.161.231.081.131.041.07高1.231.331.131.181.071.11由表1-1知，一級公路的安全等級為二級相應(yīng)于二級安全等級的變異水平等級為中級，不表可靠度為90%。再據(jù)插得的目標(biāo)可靠度和安全等級，由表6-1知，可靠度系數(shù)為。則：因而，所選普通混凝土面層厚度（0.3m）可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作應(yīng)。7. 接縫設(shè)計混凝土面層是由一定厚度的混凝土面板組成的，具有熱脹冷縮的性質(zhì)。由于一年四季氣溫的變化，混凝土板會產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。而在一晝夜后，白天氣溫升高，混凝土板頂面溫度較低面為高，這種溫度坡差會使板的

28、中部形成隆起的趨勢。夜間氣溫降低，混凝土板頂面溫度較低面為低，會使板的周圍和角隅發(fā)生翹起的趨勢。這種變形會受到面板與基礎(chǔ)質(zhì)檢的摩阻力和黏結(jié)力，以及板自重和車輪荷載等得約束，致使板內(nèi)產(chǎn)生過大的應(yīng)力，造成板的斷裂或拱脹等破壞。為了避免這些缺陷，水泥混凝土路面不得不在縱橫兩個方向設(shè)置許多接縫。把整個路面分割成為許多板塊。水泥混凝土路面的接縫可分為縱縫和橫縫兩大類。與路線中線平行的接縫為縱縫，與路線垂直的接縫為橫縫。接縫設(shè)計應(yīng)能：控制收縮應(yīng)力和翹曲應(yīng)力所引起的裂縫出現(xiàn)的位置；通過接縫提供足夠的荷載傳遞；防止堅硬的雜物落入接縫縫隙內(nèi)。7.1 縱縫接縫 縱向接縫的布設(shè)視路面寬度和施工鋪筑而定：因一次鋪筑寬

29、度小于路面寬度，設(shè)置縱向施工縫。縱向施工縫采用平縫形式，上部鋸切槽口，深度為30mm，寬度為8mm，槽內(nèi)灌塞填縫料。 縱向接縫的拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚的中央，并對拉桿中部100mm范圍內(nèi)做防銹處理，拉桿直徑為10mm，長度為700mm，間距為700mm。最外側(cè)拉桿距橫向接縫距離為100mm。構(gòu)造如下圖7-1所示：圖71 設(shè)拉桿平縫（單位：mm）7.2 橫縫接縫 每日施工結(jié)束或因臨時原因中斷施工時，必須設(shè)置橫向施工縫，其位置應(yīng)盡可能選在縮縫或脹縫處。施工縫采用加傳力桿的平縫形式。橫向縮縫采用假縫等間距設(shè)置。 傳力桿采用光面鋼筋，傳力桿直徑為32mm，長度為450mm，間距為300mm。最外則

30、拉桿距自由邊的距離為150mm。 橫向接縫的細(xì)部構(gòu)造見下圖7-2所示：圖72 設(shè)傳力桿平縫（單位：mm）8.配筋設(shè)計 混凝土面板縱橫自由邊邊緣下的基礎(chǔ)，當(dāng)有可能產(chǎn)生效大的塑性變形時，宜在板邊緣加設(shè)邊緣補強鋼筋，角隅加設(shè)發(fā)針形鋼筋或鋼筋網(wǎng)。8.1 邊緣補強鋼筋 混凝土面板邊緣部分的補強，選用2根12mm的螺紋鋼筋，箍筋采用直徑6mm光圓鋼筋，設(shè)在距板底邊緣的70mm處，兩根鋼筋間距為100mm。為加強錨固能力鋼筋兩端向上彎起45度，構(gòu)造如圖8-1所示：圖81 邊緣鋼筋（單位：mm）8.2角隅鋼筋 角隅鋼筋部分的補強，選用2根直徑為12mm的螺紋鋼，布置在板的上部，距板頂50mm，距板邊100mm

31、，如下圖8-2所示。鋼筋保護層的最小厚度不應(yīng)小于50mm。9材料用料計算 9.1面層 混凝土面板直接承受行車荷載和自然因素的作用，并直接體現(xiàn)使用的功能的好壞，同時又是混凝土路面的承重結(jié)構(gòu)。混凝土面板就保證表面平整、耐磨、抗滑。就滿足以下要求。（1） 混凝土的彎拉強度應(yīng)滿足表3-1的要求。（2） 有足夠的表面平整度?；炷谅访娴钠秸纫?m直尺量測為準(zhǔn)，3m直尺與路面表面之間的最大間隙，高速公路和一級公路不應(yīng)大于3mm；其他各級公路不應(yīng)大于5mm；混凝土路面的平整度也可用平整度儀測定。（3） 有足夠的抗滑性?；炷谅访娴目够砸詷?gòu)造深度（TD）為指標(biāo)。其竣工驗收值，對高速公路和一級公路不應(yīng)低于0

32、.8mm，對其他各級公路不應(yīng)低于0.6mm，對年降雨量在500mm以下的地區(qū)，可適當(dāng)降低?；炷撩姘宓臋M斷面一般采用等厚式，其厚度和平面尺寸應(yīng)符合公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D402002）的有關(guān)規(guī)定。本段路面混凝土選用C30普通混凝土，查定額可得 面層材料統(tǒng)計表 表91材料32.5級水泥中（粗）砂碎石（4cm)16螺紋鋼筋6光圓鋼筋用量1038.222t1266.732 m32286.036 m35.8t6.491t單價（元/噸）320605534003300金額（元）332231759971257321972021420由上表9-1可得面層費用為575100元9.2基層混凝土面板下

33、設(shè)置基層，不僅為混凝土面板提供均勻而穩(wěn)定的支承，且能防止唧泥、錯臺、凍脹等病害，從而保證路面的整體性，延長路面的使用壽命。因此，除非土基本身就是有良好級配的砂礫類土，而且是有良好排水條件的輕交通之外，都應(yīng)設(shè)置基層。同時，基層應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，且斷面正確，表面平整。理論計算和實踐都已證明，采用整體性好，具有較高的彈性模量的材料修筑基層，可以確?；炷谅访媪己玫氖褂锰匦院脱娱L路面的使用壽命?；鶎硬牧蠎?yīng)根據(jù)交通等級，當(dāng)?shù)貤l件和經(jīng)濟性等因素選用貧混凝土、瀝青混合料、水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣、級配碎(礫)石、填跟碎石等。由于石灰穩(wěn)定土的強度較低，在特重和重交通的公路上，或冰凍地區(qū)潮濕路段及其他地區(qū)的過濕路段上，不宜采用石灰穩(wěn)定土基層。各種基層的技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ034一93)的規(guī)定。 為保證模板和軌模式攤鋪機軌道的安裝、滑模式攤鋪機的施工，以及混凝土面板邊緣的強度和穩(wěn)定性當(dāng)采用小型機具或軌模式攤鋪機施工時，基層的寬度應(yīng)比混凝土面板每側(cè)寬出2535cm；當(dāng)采用滑模式攤鋪機施工時，每側(cè)寬出5060cm；當(dāng)路基為膨脹土或排水不良時，應(yīng)與路基同寬。本段路面采用5