道路工程课程设计计算说明书.docx

道路工程课程设计计算说明书.docx

《道路工程课程设计计算说明书.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.docx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

道路工程课程设计计算说明书

（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！

）

山东交通学院

道路工程课程设计

院别　土木工程学院

专业　土木工程

成绩

二〇一三年六月

课程设计任务书

题目新建沥青路面（水泥混凝土路面）设计

旧路改建路面设计

院（部）土木工程学院

专业土木工程

6月10日至6月14日共1周

院长（签字）

2013年6月1日

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

1

426

黄河JN150

49

101.6

1

458

日野KB222

50.2

104.3

1

310

太脱拉138

51.4

80

2

174

东风KM340

24.6

67.8

1

1170

黄河JN362

63

127

1

510

日野FC164

23.9

71

1

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）

C1

C2

ni

解放CA10B

19.4

1

6.4

60.85

1

1

426

黄河JN150

49

1

6.4

101.6

1

1

458

日野KB222

50.2

1

6.4

104.3

1

1

310

太脱拉138

51.4

1

6.4

80

2.2

1

174

东风KM340

24.6

1

6.4

67.8

1

1

1170

黄河JN362

63

1

6.4

127

1

1

510

日野FC164

23.9

1

6.4

71

1

1

770

累计

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΄。

（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

车型

前轴（Pi）

C1

C2

后轴

（Pi）

C1

C2

ni

解放CA10B

19.4

1

18.5

60.85

1

1

426

黄河JN150

49

1

18.5

101.6

1

1

458

日野KB222

50.2

1

18.5

104.3

1

1

310

太脱拉138

51.4

1

18.5

80

3

1

174

东风KM340

24.6

1

18.5

67.8

1

1

1170

黄河JN362

63

1

18.5

127

1

1

510

3685.571925

日野FC164

23.9

1

18.5

71

1

1

770

累计

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

故应属高级路面

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

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》

（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

（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）。

（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（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

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

20

1200

1.0

15

1800

粗粒式密级配沥青混凝土

20

1000

0.8

15

1400

水泥碎石

20（15）

1500

0.5

石灰土

20（15）

550

0.225

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

20

1200

1.0

15

1800

粗粒式密级配沥青混凝土

20

1000

0.8

15

1400

二灰碎石

20（15）

1500

0.65

二灰土

20（15）

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:

材料名称

Hcm

容许拉应力Mpa

细粒式密级配沥青混凝土

4

1400

2000

0.391

中粒式密级配沥青混凝土

5

1200

1800

0.279

粗粒式密集配沥青混凝土

6

1000

1400

0.203

水泥碎石：

25

1500

1500

0.220

石灰土:

?

550

550

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

序号

车型名称

前轴重（kN）

后轴重（kN）

后轴数

后轴轮组数

后轴距（m）

交通量

1

解放CA10B

19.4

60.85

1

双轮组

536.64

2

黄河JN150

49

101.6

1

双轮组

576.95

3

日野KB222

50.2

104.3

1

双轮组

390.51

4

太脱拉138S

51.4

80

2

双轮组

<3

219.2

5

东风KM340

24.6

67.8

1

双轮组

1473.86

6

黄河JN362

63

127

1

双轮组

642.45

7

日野FC164

23.9

71

1

双轮组

969.98

设计年限

车道系数

序号

分段时间（年）

交通量年增长率

15

0.45

1

7

8%

2

8

4%

当以设计弯沉值为指标及沥