道路工程设计原理概述.docx
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道路工程设计原理概述
山东交通学院
道路工程课程设计
院（系）别 土木工程系
专业 土木工程
班级
学号
姓名
指导教师 胡朋
成绩
二○○九年六月
一、新建沥青混凝土路面设计····························2
1.交通分析及设计弯沉值的确定·····························2
1.1轴载分析·········································2
1.2路面设计弯沉值的计算·······························7
2.土基回弹模量的确定························8
3.结构组合与材料的初选定······························8
4.各层材料抗压模量与劈裂强度的确定····················8
5.设计指标的确定································9
6.设计资料总结·········································10
7.确定石灰煤渣矿渣层厚度································11
二、旧路面（沥青混凝土路面）补强设计····························15
三、新建水泥混凝土路面设计····························19
1.交通分析·····································19
2.初拟路面结构··························22
3.路面材料参数确定·····························23
4.荷载疲劳应力计算·····························24
5.温度疲劳应力计算·····························24
6.应力复合······································25
四、相关图纸····················································26
五、心得体会····················································30
六、主要参考资料·················································31
一、新建沥青混凝土路面设计
1、交通分析及设计弯沉值的确定。
1.1轴载分析
设计年限内一个车道的累计当量轴次数计算（确定路面等级）。
车型
总重（KN）
后轴重（KN）
后轴数
辆/日
解放CA10B
19.4
60.85
1
900
黄河JN150
49
101.6
1
360
日野KB222
50.2
104.3
1
123
太脱拉138
51.4
80
2（轴距≤3）
74
东风KM340
24.6
67.8
1
1030
黄河JN362
63
127
1
21
日野FC164
23.9
71
1
350
1.1.1当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
根据《公路沥青路面设计规范》公式3.1.2-1
①解放CA10B（次）
②黄河JN150
（次）
③日野KB222
（次）
④太脱拉138
由于后轴距≤3，故=1+1.2（m-1）=2.2
（次）
⑤东风KM340
（次）
⑥黄河JN362
（次）
⑦日野FC164
（次）
N总=108.30+489.21+187.00+87.86+204.75+77.41+83.32=1237.85（次）
1.1.2当进行半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N‘。
按《道路公程》2.3.7得
1解放CA10B
（次）
②黄河JN150
（次）
③日野KB222
（次）
④太脱拉138
由于后轴距≤3，故=1+2（m-1）=3
（次）
⑤东风KM340
（次）
⑥黄河JN362
（次）
⑦日野FC164
（次）
N总=16.95+430.88+181.44+43.92+46.25+151.76+22.67=893.87（次）
1.1.3N和N'汇总得下表：
车型
Pi（kn）
ni（辆/日）
N（次）
（次）
C1
C2
C'1
C'2
解放CA10B
前轴
19.4
900
1
6.4
4.60
1
18.5
0.03
后轴
60.85
900
1
1
103.70
1
1
16.92
黄河JN150
前轴
49
360
1
6.4
103.47
1
18，5
22.13
后轴
101.6
360
1
1
385.74
1
1
408.75
日野KB222
前轴
50.2
123
1
6.4
39.28
1
18.5
9.18
后轴
104.3
123
1
1
147.72
1
1
172.26
太脱拉138
前轴
51.4
74
1
6.4
26.19
1
18.5
6.67
后轴
80
74
2.2
1
61.67
3
1
37.25
东风KM340
前轴
24.6
1030
1
6.4
14.78
1
18.5
0.26
后轴
67.8
1030
1
1
189.97
1
1
45.99
东风KM340
前轴
63
21
1
6.4
18.01
1
18.5
9.64
后轴
127
21
1
1
59.40
1
1
142.12
日野FC164
前轴
23.9
350
1
6.4
4.43
1
18.5
0.07
后轴
71
350
1
1
78.89
1
1
22.60
合计
----
----
----
----
1237.85
-----
-----
893.87
1.1.4计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数
拟建二级公路，路面的设计年限为12年，车道系数η，见徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第329页表2-3-1,取η=0.5。
因为在设计年限内交通量年增长率不一样，2017年前是9%，之后是3%。
所以计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数是要分开计算。
1.1.4.1计算路面设计弯沉及验算沥青层层底拉应力时用的设计年限内一个车道上的累计当量轴次数。
年增长率为9%时的计算
起算年（次）所以：
2010-2016年的轴载次数是
年增长率为3%时的计算
设计年限起算年2017年的轴载次数
（次）
Ns总=2691648.12+2683057.92=5374706.04次（次）
故应属于高级路面。
1.1.4.2计算半刚性基层层底拉应力验算时用到的设计年限内一个车道上的累计当量轴次数。
年增长率为9%时的计算
起算年（次）所以：
2010-2016年的轴载次数是
年增长率为3%时的计算
设计年限起算年2017年的轴载次数
（次）
Ns总=1943685.44+1937476.07=3881164.51次
1.2路面设计弯沉值的计算
按徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第329页的公式进行计算
AC：
公路等级系数二级公路取1.10;
AS：
面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0:
沥青表面处治为1.2；中、低级路面为1.3；
Ab基层类型系数，对于半刚性基层为1.0;
Ne：
设计年限内一个车道上的累计当量轴次数=5374706.04次。
2、土基回弹模量的确定
按路基土类与干湿类型，确定该路段土基弹性模量。
2.1由原始材料可知：
路床表面至地下水位的高度H=2.1m，土质为粉质轻压粘土，地区所在的自然区为Ⅱ2。
查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第308页表2-2-3得2.7m〉H〉2.0m得5+000—6+300段：
土基的干湿类型属中湿类型。
2.2由土基的干湿类型，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第306表2-2-1得其分界稠度：
1.10〉ωC》0.95,内插算出土基的平均稠度ωC=0.97
2.3由路基土的平均稠度，查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第313页2-2-5表得平均稠度为0.90对应的土基回弹模量E0为25.0Mpa。
3、结构组合与材料的初选定
因为设计年限内一个车道上的累计当量轴次数大于400按徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第337页表2-3-7b的路面组合为
---------------------------------------
面层沥青混凝土8-10cm
-----------------------------------------
基层二灰稳定集料20cm
-----------------------------------------
底基层?
-----------------------------------------
拟订路面组合与厚度为
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土3cm
-----------------------------------------
中粒式沥青混凝土5cm
----------------------------------------
水泥稳定碎石20cm
-----------------------------------------
石灰煤渣矿渣？
cm
-----------------------------------------
4、各层材料抗压模量与劈裂强度的确定
查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：
材料
数值
抗压模量/MPa
劈裂强度/MPa
20℃
15℃
细粒式密级配沥青混凝土
1400
2000
1.4
中粒式密级配沥青混凝土
1200
1800
1.0
水泥稳定碎石
1500
1500
0.5
石灰煤渣矿渣
750
750
0.23
5、相关设计指标的确定
对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。
1）设计弯沉值
=29.75cm（0.01mm）
2）各层材料的容许层底拉应力为
相关公式见徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第331-332页
其中，:
沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期（MPa）：
抗拉强度结构系数；Aa：
沥青混凝土级配类型系数细、中粒式沥青混
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