道路工程课程设计计算说明书Word下载.docx
《道路工程课程设计计算说明书Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路工程课程设计计算说明书Word下载.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
426
黄河JN150
49
101.6
458
日野KB222
50.2
104.3
310
太脱拉138
51.4
80
2（轴距≤3）
174
东风KM340
24.6
67.8
1170
黄河JN362
63
127
510
日野FC164
23.9
71
770
预计未来10年，交通量年平均增长率为8%，10年后增长率为4%。
原有路面厚度为25cm天然砂砾垫层，20cm石灰土基层，2.5cm沥青表处面层。
该路段地处Ⅱ2区，沿线土质为粉质轻亚粘土，
=40%，
=18%，当地多年平均最大冻深为0.8m。
（气象部门调查的田野冻深）。
0+500～3+500段，路槽底距地下水位2.6m；
3+500～5+000段，测得路槽底以下80cm分层含水量为：
20%、18.90%、19.78%、21.40%、21.64%、20.10%、20.66%、19.90%（0～80cm,每10cm为一层）
5+000～6+300段，路基填土高度为0.8m，调查得地下水埋深为1.4m。
对3+500～5+000段，测定时路表温度与前5小时平均气温之和为56.0℃，在冻前进行路面弯沉实测弯沉值为：
（80+个人学号后三位数字的和）、105、116、100、127、67、121、115、86、98、99、165、120、83、87、122、87、116、92、123、125、98、97、86、87、69、88、102、108、110。
（单位为1/100mm）土基回弹模量为40MPa。
材料调查：
沿线可采集各种砂、石料；
附近有矿渣、炉渣可利用；
水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。
三、设计完成后提交的文件和图表
1．计算说明书部分：
1.1路基干湿类型及路基回弹模量的确定；
当进行新路设计时，土基的回弹模量：
此时路基尚未建成，土基的回弹模量，要通过预估某路段路基修筑后，可能出现的路基土的平均稠度，辩证地确定土基的回弹模量值。
实际中是适用查表法。
⑴由路床表面至地下水位的高度H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。
⑵由土基的干湿类型，查设计规范得路基土的平均稠度ωC。
⑶由路基土的平均稠度，查设计规范得土基回弹模量E0。
⑷如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0提高15%-30%。
根据公路所处地区及路基填土土质、路基填土高度情况，确定路基干湿类型及回弹模量。
1.2沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；
①根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数，结合公路等级，确定路面等级，计算设计弯沉值；
②根据当地筑路材料情况及自然气候特点，拟定路面结构方案，确定路面材料的设计参数；
③根据设计弯沉值计算路面厚度。
需要时应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。
如不满足要求，采取相应措施进行调整后再重新计算。
上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。
④对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，应验算防冻厚度是否满足要求。
⑤根据公路等级情况，需要时还应确定路肩的路面结构。
1.3水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；
根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数；
1初步拟定路面结构：
初选路面结构层次、类型和材料组成，拟定各层的厚度、面板和接缝构造；
②确定材料参数，包括混凝土的设计弯拉强度和回弹模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量；
③计算荷载疲劳应力；
④计算温度疲劳应力；
⑤检验初拟路面结构是否满足设计要求，如不满足要求，则采取相应的调整措施，重新拟定路面结构，进行设计。
1.4旧路改建路面结构方案的确定及加铺层厚度的计算。
旧路改建以沥青路面的改建为主，主要设计内容包括：
①旧路的代表弯沉值的计算，根据所给的旧路弯沉调查资料，计算确定旧路面的代表弯沉值；
②旧路面当量回弹模量的计算；
③拟定改建路面的补强结构方案，进行补强层厚度的计算
1.5要求应附厚度计算，拉应力验算的微机计算结果。
2．图纸部分：
绘制路面结构，设计施工图一张。
四、进程安排
序号
项目
时间（天）
（一）
新建沥青路面设计
1
（二）
新建水泥混凝土路面设计
2
（三）
旧路改建路面设计
（四）
编写设计计算说明书
0.5
（五）
施工图绘制及装订成册
五、主要参考资料：
参考教材：
1、《道路工程》（第二版），徐家钰主编，同济大学出版社，2004；
2、《路基路面工程》万德臣主编，高等教育出版社，2005。
参考资料：
1、《公路工程技术标准》JTGB01—2003，人民交通出版社；
2、《公路路基设计规范》JTGD30-2004，人民交通出版社；
3、《沥青路面设计规范》JTGD50-2004，人民交通出版社；
4、《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40-2011，人民交通出版社；
5、《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000，人民交通出版社；
6、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004，人民交通出版社；
7、《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003，人民交通出版社。
1新建沥青路面设计1
1.1路面等级、面层类型、累计当量轴次和路表设计弯沉值1
1.1.1验算沥青层层底拉应力时轴载作用次数1
1.1.2进行半刚性基层层底拉应力验算时轴载的作用次数4
1.1.3路面设计弯沉值6
1.2确定各路段土基弹性模量………………………………………………6
1.3拟订路面结构组合与厚度方案、确定各结构材料设计参数7
1.3.1拟定路面结构组合方案7
1.3.2拟定路面结构层厚度7
1.3.3各层材料的设计参数8
1.3.4计算各层材料的容许拉应力9
1.3.5计算机程序验算10
2路面补强设计（程序计算）15
3新建水泥混凝土路面设计21
3.1计算使用年限内标准轴载累计作用次数21
3.2初拟路面结构断面24
3.3确定基层顶面的当量回弹模量25
3.4确定混凝土的设计弯拉强度、弯拉弹性摸量26
3.5计算荷载疲劳应力26
3.6温度疲劳应力26
3.7应力复核28
4设计总结28
5主要参考文献29
1新建沥青路面设计
1.1路面等级、面层类型、累计当量轴次和路表设计弯沉值
车型
前轴重
（KN）
后轴重（KN）
后轴数
辆/日
解放CA10B
19.4
60.85
黄河JN150
49
101.6
458
104.3
310
太脱拉138
51.4
80
174
东风KM340
1170
黄河JN362
127
510
日野FC164
770
1.1.1验算沥青层层底拉应力时轴载作用次数
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
（1）解放CA10B:
（2）黄河JN150：
（3）日野KB222：
（4）太脱拉138：
（5）东风KM340：
（6）黄河JN362：
（7）日野FC164:
轴载换算结果（弯沉）
车型
前轴（Pi）
C1
C2
后轴（Pi）
ni
6.4
51.259699827
622.38505408
471.29725283
2.2
206.59218614
232.57731768
1879.9045763
183.30915384
累计
3647.3252407
计算设计年限起算年为2012年的轴载次数：
从调查年2009年到通车年2012，有3年时间
计算2019年的轴载次数：
计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数，一级公路路面的设计年限为15年，车道系数取
故应属高级路面
该值可用来计算路面设计弯沉值及沥青层底拉应力
1.1.2进行半刚性基层层底拉应力验算时轴载的作用次数
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，均应按下式算成标准轴载N的当量作用次数N΄。
（7）日野FC164:
轴载换算结果
后轴
（Pi）
18.5
.023*******
548.17238847
457.27569281
3
103.25995147
52.532729457
3685.571925
49.87467304
4904.710623
（8）计算设计年限起算年为2012年的轴载次数：
从调查年2009年到通车年2012，有3年时间
（9）计算2019年的轴载次数：
（10）计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数
一级公路路面的设计年限为15年，车道系数取
该值可用来计算半刚性基层层底拉应力
1.1.3路面设计弯沉值
Ac：
公路等级系数，一级公路为1.0
As:
面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0
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=23491454.73次
1.2确定各路段土基弹性模量
（1）由路床表面至地下水位的高度
、地区所在的自然区划为Ⅱ2区，
土质为粉质轻亚粘土，查沥青路面设计规范（《沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）），可得土基的干湿类型为中湿。
（2）由土基的干湿类型，查得路基土的平均稠度ωC。
（3）查表得：
（需要内插）
（需要内插）由于
，所以取
（4）由路基土的平均稠度，查表并内插得土基回弹模量
（5）如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量
应提高=
～
。
即：
1.3拟订路面结构组合与厚度方案、确定各结构材料设计参数
1.3.1拟定路面结构组合方案
方案一：
根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量的砂石材料以及矿渣、炉渣、石灰等材料供应面层采用沥青混凝土（15cm），基层采用水泥碎石（取30cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。
方案二：
根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量的砂石材料以及矿渣、炉渣、石灰等材料供应面层采用沥青混凝土（12cm），基层采用二灰碎石（20cm），底基层采用二灰土（厚度待定）
1.3.2拟定路面结构层厚度
由设计规范《沥青路面设计规范》（JTGD50-2004），《道路工程》（同级大学出版社，徐家钰主编）可知，高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。
采用三层沥青面层，上面层采用细粒式密级配沥青混凝土（4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（6cm）。
采用三层沥青面层，上面层采用细粒式密级配沥青混凝土（3cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（4cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（5cm）。
1.3.3各层材料的设计参数
由设计规范《沥青路面设计规范》（JTGD50-2004），得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。
抗压模量取
的模量，各值均取规范中值，因此得到
的抗压模量和各层材料的劈裂强度：
材料名称
温度/℃
抗压模量/MPa
劈裂强度
15℃/MPa
细粒式密级配沥青混凝土
20
1400
1.4
15
2000
中粒式密级配沥青混凝土
1200
1.0
1800
粗粒式密级配沥青混凝土
1000
0.8
水泥碎石
20（15）
1500
石灰土
550
0.225
二灰碎石
0.65
二灰土
750
0.25
方案一和方案二的对比:
对比以上两个方案可以知道，方案一较方案二好。
因为方案一材料的配合比更加恰当，工程效益和效果也好，方案一的材料用量更加容易控制和得到，切施工跟方便。
因此方案一要比方案二优越，所以选择方案一作为最佳方案。
以下的情况是针对方案一的情况来计算的。
1.3.4计算各层材料的容许拉应力
用公式
进行计算
细粒式密集配沥青混凝土:
中粒式密集配沥青混凝土:
粗粒式密集配沥青混凝土:
水泥碎石：
石灰土：
设计弯沉值为：
设计资料总结如下:
H/cm
容许拉应力/Mpa
4
0.391
5
0.279
粗粒式密集配沥青混凝土
6
0.203
25
0.220
石灰土:
?
0.077
土基
-
37.00
37.0
对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否符合要求。
1.3.5计算机程序验算
**************************
*新建路面设计成果文件汇总*
轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
车型名称
前轴重（kN）
后轴重（kN）
后轴轮组数
后轴距（m）
交通量
1
解放CA10B
双轮组
536.64
2
黄河JN150
576.95
3
日野KB222
390.51
4
太脱拉138S
<
219.2
5
东风KM340
1473.86
6
黄河JN362
642.45
7
日野FC164
969.98
设计年限
车道系数
分段时间（年）
交通量年增长率
0.45
7
8%
8
4%
当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
4595
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
1.821122E+07
当进行半刚性基层层底拉应力验算时:
6179
2.448904E+07
公路等级一级公路
公路等级系数1面层类型系数1基层类型系数1
路面设计弯沉值:
21.2（0.01mm）
层位
结构层材料名称
劈裂强度（MPa）
容许拉应力（MPa）
细粒式沥青混凝土
1.4
.39
中粒式沥青混凝土
.28
粗粒式沥青混凝土
.8
.2
.5
.17
.225
.08
新建路面结构厚度计算
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计层层位:
设计层最小厚度:
15（cm）
厚度/cm
抗压模量（MPa）
（20℃）
（15℃）
容许应力（MPa）
.39
.28
30
.17
.08
37
按设计弯沉值计算设计层厚度:
Ld=21.2（0.01mm）
H（5）=25cmLS=21.9（0.01mm）
H（5）=30cmLS=20.4（0.01mm）
H（5）=27.3cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（5）=27.3cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=27.3cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=27.3cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=27.3cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=27.3cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（5）=27.3cm（同时考虑弯沉和拉应力）
算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度80cm
验算结果表明，路面总厚度比路面最小防冻厚度小7.7cm,
程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足.
通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面
最下层,最后得到路面结构设计结果如下:
---------------------------------------
细粒式沥青混凝土4cm
中粒式沥青混凝土5cm
粗粒式沥青混凝土6cm
水泥碎石30cm
石灰土35cm
土基
竣工验收弯沉值和层底
升级会员 