陈克明最终路面设计.docx
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陈克明最终路面设计
课程名称：
路基路面工程
设计题目：
路面设计
院系：
土木工程
专业：
铁道工程
年级：
2011
姓名：
陈克明
学号：
20117332
指导教师：
刘红坡
成绩指导教师（签章）
年月日
西南交通大学峨眉校区
第一章任务书和指导书
拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，宽9m，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。
已知资料如下：
预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。
经过调查，预期交通量平均年增长率为r（见表1和表2）。
方向分配系数为0.6。
路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m，路基填土高度1.5m。
任务：
可行性研究阶段，设计沥青路面和水泥混凝土路面各1种方案。
表1第一年双向平均日交通量
车型
前轴重
（kN）
前轴数
前轴
轮组数
后轴重
（kN）
后轴数
后轴
轮组数
后轴
轴距
交通量
（辆/日）
黄河QD352
58.0
1
单
95
1
双
-
Q1（408
交通SH-141
40.0
1
单
2×89
2
双
2.6m
Q2（408
东风EQ144
52.0
1
单
2×98
2
双
3.1m
Q3（348
罗曼SQ9251
65.0
1
单
3×125
3
双
2.4m
Q4（53）
表2交通量以及年平均增长率
学号末尾2位数k
Q1
Q2
Q3
Q4
r（%）
00-33
440-k
440-k
380-k
85-k
5.6+0.01k（5.92）
34-66
450-k
390-k
420-k
14+k
5.9-0.01k
67-99
310+k
330+k
350+k
k
6.3-0.01k
第二章沥青路面设计
1、基本资料
（1）、自然地理条件
拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，宽9m，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。
已知资料如下：
预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。
经过调查，预期交通量平均年增长率为r（见表1和表2）。
方向分配系数为0.6。
路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m，路基填土高度1.5m。
（2）、土基回弹模量的确定
设计路段处于潮湿状态，路基土为粉质土，查表得土基回弹模量参考值为35.5MPa。
（3）由表得，预测交通量以及平均年增长率为5.92%，沥青路面累计标准轴次按12年计。
表1第一年双向平均日交通量
车型
前轴重
（kN）
前轴数
前轴
轮组数
后轴重
（kN）
后轴数
后轴
轮组数
后轴
轴距
交通量
（辆/日）
黄河QD352
58.0
1
单
95
1
双
-
408
交通SH-141
40.0
1
单
2×89
2
双
2.6m
408
东风EQ144
52.0
1
单
2×98
2
双
3.1m
348
罗曼SQ9251
65.0
1
单
3×125
3
双
2.4m
53
（4）、轴载换算
以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时，各级轴载（包括车辆的前、后轴）
的作用次数
，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N：
式中N——标准轴载的当量周次（次/d）；
——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；
P——标准轴载（kN）,取100KN;
——被换算车型的各级轴载作用次数。
当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为
;
——被换算轴载的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38；
K——被换算车型的轴载级别。
换算成标准轴载P的当量作用次数N如下表：
表2
车型
（KN）
次/日
次/日
黄河
前轴
58
1
6.4
408
570.609
QD352
后轴
95
1
1
交通
前轴
40
1
6.4
408
589.173
SH141
后轴
89
2.2
1
东风
前轴
52
1
6.4
348
766.976
EQ144
后轴
98
2
1
罗曼
前轴
65
1
6.4
53
527.753
SQ9251
后轴
125
3.4
1
合计
2454.511（次/日）
一个车道上的累计当量轴次可以按照下式计算：
t——设计使用年限
——设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）；
——路面竣工后第一年的平均日当量轴次（次/d）；
——设计年限内交通量的平均年增长率（以小数计）。
在本设计中
=0.0549；
——车道系数，在这里取0.6。
轴载换算与累计轴载：
表3
车型
前轴重
前轴数
前轴轮组数
后轴重
后轴数
后轴轮组数
后轴轴距
交通量（辆/d）
黄河QD352
58
1
单
95
1
双
-
408
交通SH-141
40
1
单
2×89
2
双
2.6m
408
东风EQ144
52
1
单
2×98
2
双
3.1m
348
罗曼SQ9251
65
1
单
3×125
3
双
2.4m
53
换算方法
弯沉及沥青层拉应力指标
累计交通轴次
902.599万次
2、初拟路面结构
4cm细粒式沥青混凝土+7cm中粒式沥青混凝土+10cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石基层+?
水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。
3、路面结构层厚度确定
（1）、设计弯沉：
（2）、抗拉强度结构系数
对于沥青混凝土面层：
对于无机结合料稳定集料：
（3）层底容许拉应力：
表4
材料名称
细粒式沥青混凝土
1.2
2.774
0.433
中粒式沥青混凝土
1.0
2.774
0.360
粗粒式沥青混凝土
0.8
2.774
0.288
水泥稳定碎石
0.6
1.853
0.324
水泥石灰砂砾土
0.4
1.853
0.216
4、结构厚度计算结果
a.结构厚度计算结果
表5
序号
结构层材料名称
20℃抗压模量/Mpa
15℃抗压模量/Mpa
劈裂强度/Mpa
厚度/cm
层底拉应力/Mpa
容许拉应力/Mpa
均值
标准差
均值
标准差
1
细粒式沥青混凝土
1991
201
2680
344
1.2
4
0
0.433
2
中粒式沥青混凝土
1425
105
2175
187
1.0
7
0
0.360
3
粗粒式沥青混凝土
978
55
1320
60
0.8
10
0
0.288
4
水泥稳定碎石
3188
782
3188
782
0.5
20
0.089
0.324
5
水泥石灰砂砾土
1591
250
1591
250
0.4
18.9
0.127
0.216
6
土基
40
0
-
-
-
-
-
-
b.各项指标：
计算弯沉小于设计弯沉，满足要求。
各层底拉应力均小于容许拉应力，满足要求。
因此确定厚度为4cm细粒式沥青混凝土+7cm中粒式沥青混凝土+10cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石基层+18.9水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。
c.验算防冻厚度
沥青层厚度为21cm,总厚度为59.9cm，根据规定，最小防冻层厚度为35-40cm，满足最小防冻厚度要求。
旧路检测轴载及其对应弯沉轴重（KN）弯沉（0.01mm）
1项目类型参数项目类型新建项目
2设计弯沉（0.01mm）已知
3验算内容验算方式弯拉应力验算
4弯沉参数设置设计弯沉（0.01mm）26.82
5交通参数设置公路等级二级公路
6路面等级高级路面
7土基模量参数土基模量（MPa）30
8泊松比.35
9结构组合（基层&垫层）层号1
10是否控制层位否
11材料类型沥青混凝土类
12材料名称细粒式密级配沥青混凝土
1315度材料模量（MPa）2000
1420度材料模量（MPa）1400
15材料厚度（cm）4
16泊松比.25
17容许弯拉应力（MPa）.433
18层号2
19是否控制层位否
20材料类型沥青混凝土类
21材料名称中粒式密级配沥青混凝土
2215度材料模量（MPa）1800
2320度材料模量（MPa）1200
24材料厚度（cm）7
25泊松比.25
26容许弯拉应力（MPa）.36
27层号3
28是否控制层位否
29材料类型沥青混凝土类
30材料名称粗粒式密级配沥青混凝土
3115度材料模量（MPa）1200
3220度材料模量（MPa）1000
33材料厚度（cm）10
34泊松比.25
35容许弯拉应力（MPa）.288
36层号4
37是否控制层位否
38材料类型无机结合料稳定集料类
39材料名称水泥碎石
4020度材料模量（MPa）1500
41材料厚度（cm）20
42泊松比.25
43容许弯拉应力（MPa）.324
44层号5
45是否控制层位是
46材料类型无机结合料稳定细粒土类
47材料名称水泥石灰砂砾土
4820度材料模量（MPa）1000
49最小材料厚度（cm）0
50最大材料厚度（cm）40
51泊松比.25
52容许弯拉应力（MPa）.216
53计算结果
54路面设计弯沉值（0.01mm）26.82
55路面结构的实测弯沉值（0.01mm）26.66833
56路面第1层厚度（cm）4
57路面第2层厚度（cm）7
58路面第3层厚度（cm）10
59路面第4层厚度（cm）20
60路面第5层厚度（cm）18.9
61设计控制层厚度（cm）18.9
62第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）26.66833
63实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
64第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）29.63626
65实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
66第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）35.60059
67实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
68第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）37.13653
69实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）8.867979E-02
70第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）39.07039
71实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.1271139
72土基层顶面施工控制弯
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