水泥混凝土路面结构设计doc 23页正式版文档格式.docx

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（10）编写设计说明书

2课程设计内容和时间安排（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出版社2003年6月第一版黄晓明主编

3《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》校内网上有分享，

（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）整理及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、路面结构参数及设计参数确定；

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2324日

（7）整理及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2527日

3评价标准;

参照优秀的标准：

①能够熟练综合运用所学知识，全面独立完成设计任务，设计过程中能够提出自己的见解；

②设计方案合理，设计计算正确，数据可靠；

③图面质量整洁，能很好地表达设计意图；

④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（一张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3.75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及学号尾数按照表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，E＝35MPa

路基干燥，E＝50MPa

学生学号尾数

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

小客车

3100

3018

2900

2654

2700

2620

2580

2500

2300

2100

中客车SH130

600

658

700

756

800

834

869

900

1000

1100

大客车CA50

720

691

650

631

530

501

458

410

305

210

小货车BJ130

1500

1534

1600

1625

1700

1725

1768

1800

1900

2000

中货车CA50

810

781

705

610

585

556

510

550

450

中货车EQ140

750

640

531

850

864

897

950

大货车JN150

772

776

798

726

780

特大车日野KB222

843

688

654

500

400

拖挂车五十铃

80

85

88

51

58

60

62

65

交通量

年平均增长率（%）

10.2

11.5

12.3

11.1

8.9

9.1

9.4

9.7

9.9

11.0

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

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

1720

1691

1650

1631

1530

1501

1458

1410

1305

1210

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，选取广州，属Ⅳ7区。

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2×

3.00m，行车道为4×

3.75m，中央两左侧路缘带2×

0.75m。

设计车速：

80～100km/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

水泥混凝土路面结构设计以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）

Ns——100KN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）

前轴

16.5

665

1764910

后轴

1

中客车

25.55

551

416556

0.00014

SH130

45.1

0.0022

大客车

28.7

524.2

330770.2

0.0007

CA50

68.2

1.382

小货车

13.4

727.3

1181863

BJ130

27.4

中货车

369561

0.00078

1.54

23.7

569.1

302192.1

EQ140

69.2

1.47

大货车

49

416.5

323204

3.57

JN150

101.6

1000.37

特大车日野

50.2

412.1

311547.6

5.067

KB222

104.3

1482.76

拖挂车

381.7

19466.7

5.492

五十铃

100（3轴）

2501.655

轴载换算结果表

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范（JTGD40-2002）》，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范（JTGD40-2002）》取轮迹横向分布系数为0.22，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数Ne为：

（公式5）

〉20000000次，此路面属特重交通。

依据参照《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》:

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

参考二

①

、初拟路面结构

查《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表4.4.6校内网上有分享，

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。

纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。

②、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范（JTGD40-2002）》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范（JTGD40-2002）》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

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刚度半径计算为

（公式13）

③、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

考虑设计基准期内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范（JTGD40-2002）》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

参考六

荷载疲劳应力计算为

（公式16）

④、温度疲劳应力

由《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表3.0.8，

参考七

该路段处于中南地区，选取广州，属Ⅳ7区最大温度梯度区86-92℃/

，取值为88℃/

板长

，

（公式17）

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）

⑤、可靠度计算

由《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》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范（JTGD40-2002）》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，可以承受设计基准期内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范（JTGD40-2002）》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

水泥稳定碎石基层

级配碎石底基层

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，因而规范规定板宽不超过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

↓↓↓↓↓↓↓↓↓上未显示出的图形内容如下↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓

纵向和横向施工缝：

6.接缝设计

①、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，槽内灌塞填缝料。

图3

纵向施工缝（单位：

mm）

纵向缩缝：

采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。

采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的1/3；

采用半刚性基层时，槽口深度应为板厚的2/5。

图4

纵向缩缝（单位：

②、横向接缝

横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。

横向施工缝构造（单位：

横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5-1/4，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。

图5

横向缩缝构造（单位：

七、设计过程的个人见解

①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