路基路面工程课程设计.docx
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路基路面工程课程设计
华东交通大学
班级：
组别：
小组成员：
组长：
日期：
小组分工安排
第一篇课程设计
第二篇个人心得
第一篇课程设计
第一部分：
路基路面课程设计任务书
1、工程概况
拟设计道路路线位于平原微丘区，公路自然区划为II1区。
地震烈度为六级。
设计标高243.50m，地下水位1.5m。
2、设计资料
2.1土质
所经地区多处为粉性土。
2.2交通
根据最新路网规划，预测使用初期2011年年平均日交通量见下表，年平均增长率为6.5%。
表1.1
车型
解放CA10B
黄河JN150
日野KF300D
斯柯达706R
依士兹TD50
交通SH141
长征XD980
小汽车
辆/d
560
810
460
390
450
380
270
2600
3、设计任务与内容
（1）根据所给资料，进行路面结构的设计（至少选择3种不同路面结构）。
（2）编写设计说明书，包括水泥混凝土路面及沥青路面结构、厚度设计，水泥混凝土路面板接缝设计等。
（3）对所选定的路面结构方案，绘制路面结构图，包括沥青路面结构设计图、水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等。
需用标准A3图纸。
4、设计依据及标准
[1]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
[2]《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）
[3]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）
[4]《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）
第二部分：
交通分析
一、交通资料
根据课程设计任务书表1，查书表2-1得：
表2.1
近期交通组成、交通量，及不同车型的交通参数
序号
汽车车型
前轴重（kN）
后轴重
（kN）
后轴数
后轴轮组数
后轴距（cm）
日交通量（辆/d）
1
解放CA10B
19.4
60.85
1
双
—
360
2
黄河JN150
49.00
101.60
1
双
—
810
3
日野KF300D
40.75
2×79.00
2
双
127.00
460
4
斯柯达706R
50.00
90.00
1
双
—
390
5
依士兹TD50
42.20
90.00
1
双
—
450
6
交通SH141
25.55
55.10
1
双
—
380
7
长征XD980
37.10
2×72.65
2
双
122.0
270
8
小汽车
—
—
—
—
—
2600
二、确定道路等级
1、折算交通量
根据《公路工程技术标准》，确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表3所示
表2.2
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
＞19座的客车和载质量＞2t~≤7t的货车
大型车
2.0
载质量＞7t~≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量＞14t的货车
表2.3
折算交通量
序号
汽车车型
日交通量
折算系数
折算交通量
1
解放CA10B
560
1.5
840
2
黄河JN150
810
2.0
1620
3
日野KF300D
460
2.0
920
4
斯柯达706R
390
2.0
780
5
依士兹TD50
450
2.0
900
6
交通SH141
380
1.5
570
7
长征XD980
270
2.0
540
8
小汽车
2600
1.0
2600
合计
-
-
-
8770
年平均日交通量ADT=8770辆/日
2、计算远景年平均日交通量
取交通量预测年限T=15年
15年远景交通量：
AADT=ADT×（1+γ）15-1=8770×（1＋0.065）15-1=21178.4466
取21179辆/日
由《道路勘测设计》查得道路等级为：
一级公路，双向四车道。
设计车速为100km/h
第三部分：
路基设计
一、原地面的处理
1、临界水位处理
该地区地下水位1.5m，为使路基达到干燥或中湿状态的要求，路基顶面与地下水的距离要大于或等于干燥、中湿状态所对应的临界高度。
查书本表1—9得临界高度H2=3.0m，所以路基填筑高度为1.5m。
2、土质处理
粉性土工程性质较差，不易作为路基填料，但由于路线所在区域多为粉性土，全部采用换土或其它的处理方法对工程造价影响太大，经济价值不大，因此决定采用粉性土进行路基填筑，但由于粉性土作为路基填料的一系列缺陷，给路基施工带来许多困难，现从以下几个方面就改善路基工程状况加以说明。
2.1、填土压实度
当粉土压实度在96%以时，渗透系数只有10−6cm/s时，因此，即可认为基本不透水。
2.2、路床处理
考虑到当地地材资源和经济效益等实际情况，可以采用5%石灰土进行处理。
石灰土采用码石灰条人工布灰，路拌机拌和，平地机整平，压路机压实，然后洒水养生。
处理后的路床的强度、稳定性和抵抗路面荷载下传作用力的能力显著提高。
2.3、高分子材料处理路床顶面
P．P．T材料具有强度高、韧性好、抗渗性能强、抗冻融、抗老化、无毒无腐等特点，是一种理想的高分子土工加固剂。
用P．P．T材料处理10cm厚度的基床,形成的立体网状结构，包裹土体，将土颗粒紧紧连结成一个整体，改善天然土的基本性能，使土体具半刚半柔特性，强度及抗渗性能显著提高。
施工前应先清除原地面的草皮杂物、草木残株等有害于路堤稳定的杂物，将原地面不平整处填平。
地基加固采用重锤夯实法以提高地基表层的强度。
夯实次数以最后两次的平均夯实沉量不超过规定的值来控制，该地区取1.0cm作为夯实次数的控制值。
3、抗震要求
拟设计道路地震烈度为6度。
《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—89）规定，对于地震烈度为8度或8度以上的地区才考虑防震设计。
因此不需要做抗震设计。
4、边坡稳定分析
拟设计道路的路堤边坡坡度为1：
1.5，路堤高1.5m，根据《路基路面工程》
二、路堤断面形式的确定
规范规定填土高度在1.5m-18.0m范围内的路堤为一般路堤，该路基填高约1.5m，属于一般路堤。
由于填方高度不大，填方数量较小，可以在路基两侧设置取土坑，使之于排水沟渠结合。
为保护填方坡脚不受流水侵害，保证边坡稳定，可在坡脚与沟渠之间预留1.0-2.0m宽度的护坡道。
一般路堤断面形式图1
三、路基尺寸的确定
1、路基宽度
《公路工程技术标准》JTGB01—2003规定：
一级公路、设计车速为100km/h、车道数为4时，路基宽度一般值为26.00m。
故拟定路基宽度为26.00m。
2、路基高度
路堤填高确定为1.5m。
3、边坡坡度
考虑路基稳定性和工程经济等因素确定路基边坡坡度为1:
1.5。
四、路基填料的选择
由题知，此地区土质是粉性土，从经济上考虑，采用粉性土作为路基填料，但要对土壤做一定处理。
五、路基填干湿类型的确定
由地质资料可知，该区为II1区，粉性土，地下水埋深1.5m，设计路基高度为1.5m，因此路基临界高度H的范围为4.5-7.5m，Hmin=4.5m。
查书本《路基路面工程》表1-9可知，该地区H2=3.0m，画出路基临界高度与干湿类型示意图。
路基临界高度与干湿类型示意图图2
可见H>H1，确定路基干湿类型为中湿。
六、土基回弹模量的确定
查书表3-4可知V3区干燥状态粘性土1.05＞ω0≥0.9，查书表11-16确定土基回弹模量E0=27MPa。
采用重型击实标准，土基回弹模量提高20%～35%。
根据软件的计算，取土基回弹模量E0=32MPa。
七、路基施工
1、施工前准备工作
（1）组织准备工作：
建立和健全施工队伍和管理机构，明确施工任务；
（2）技术准备工作：
在熟悉设计文件和设计高低的基础上进行施工现场勘查，校对设计文件，编制施工计划，清楚施工场地，搞好临时工程的各项工作；
（3）物质准备工作：
包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运与储存以及生活后勤供应等。
2、施工要点
（1）做好排水，保持施工现场干燥；
（2）路基填筑范围内的地表障碍物应予以清理拆除；
（3）确定路堤填筑方案为：
分层平铺，逐层压实，竖向填筑；
（4）施工前先进行击实试验以确定填土的最佳含水量，施工时应确保填土在最佳含水量状态；
（5）采用静碾压式压实机具压实，对于压不倒的边角应辅以人力或小型机具压实；
（6）压实过程遵循“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”的原则；
（7）压实程度应达到规范规定的压实度。
根据规范，一级公路填方的土质路堤压实度标准如表3.1所示
表3.1
压实度标准
路床顶面以下深度（cm）
压实度（%）
0~80
≥96
80~150
≥94
>150
≥93
八、边坡防护
根据气象资料，该地区雨水充沛，主要灾害天气为低温冷害（包括霜冻）、旱涝、大风暴雨、冰雹等。
为了保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，保护路基边坡的整体稳定性，宜采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施防护坡面，同时还可美化路基和协调自然环境。
第四部分：
沥青路面设计
表3.1
各级公路沥青路面设计年限
公路等级及其功能
设计年限
高速公路、一级公路
15
二级公路
12
三级公路
8
四级公路
6
表3.2
车道系数表
车道特征
车道系数
车道特征
车道系数
双向单车道
1.00
双向六车道
0.30～0.40
双向两车道
0.60～0.70
双向八车道
0.25～0.35
双向四车道
0.40～0.50
由表2.1、表3.1、表3.2得：
设计年限为15年，车道系数为0.45
当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:
设计年限末年日平均当量轴次:
2403
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
3952391
当进行半刚性基层层底拉应力验算时:
设计年限末年日平均当量轴次:
1544
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
2539531
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:
28.8（0.01mm）
方案一
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:
4
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
28.8（0.01mm）
路面设计层层位:
3
设计层最小厚度:
15（cm）
表3.3
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
容许应力（MPa）
1
中粒式沥青混凝土
4
1400
2000
0.55
2
粗粒式沥青碎石
6
1200
1600
3
水泥稳定碎石
？
1400
1400
0.45
4
级配碎石
20
1500
1500
5
土基
32
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28.8（0.01mm）
H（3）=20cmLS=29.2（0.01mm）
H（3）=25cmLS=25.7（0.01mm）
H（3）=20.6cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（3）=20.6cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（3）=20.6cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（3）=20.6cm（仅考虑弯沉）
H（3）=20.6cm（同时考虑弯沉和拉应力）
验算路面防冻厚度:
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29.4cm,
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:
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青碎石6cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石21cm
---------------------------------------
级配碎石49cm
---------------------------------------
土基
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
4
标准轴载:
BZZ-100
表3.4
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
计算信息
1
中粒式沥青混凝土
4
1400
2000
计算应力
2
粗粒式沥青碎石
6
1200
1600
不计算应力
3
水泥稳定碎石
21
1400
1400
计算应力
4
级配碎石
29
1500
1500
不计算应力
5
土基
32
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:
第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=15.5（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=16.5（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=18.2（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=29（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值LS=360.6（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=291.1（0.01mm）（根据“测试规程”第56页公式）
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:
第1层底面最大拉应力σ
（1）=-0.166（MPa）
第3层底面最大拉应力σ（3）=-0.003（MPa）
方案二
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:
6
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
28.8（0.01mm）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
15（cm）
表3.5
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
容许应力（MPa）
1
细粒式沥青混凝土
3
1400
2000
0.55
2
中粒式沥青混凝土
4
1200
1600
0.39
3
粗粒式沥青碎石
8
900
1200
4
水泥稳定碎石
？
1500
1500
0.28
5
水泥稳定碎石
20
550
550
0.28
6
级配碎石
20
150
150
7
土基
32
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28.8（0.01mm）
H（4）=15cmLS=32（0.01mm）
H（4）=20cmLS=28.2（0.01mm）
H（4）=19.2cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（4）=19.2cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=19.2cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=19.2cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=19.2cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=19.2cm（仅考虑弯沉）
H（4）=19.2cm（同时考虑弯沉和拉应力）
验算路面防冻厚度:
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5.8cm,
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3cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青碎石8cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石20cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石20cm
---------------------------------------
级配碎石25cm
---------------------------------------
土基
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
表3.6
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
计算信息
1
细粒式沥青混凝土
3
1400
2000
计算应力
2
中粒式沥青混凝土
4
1200
1600
计算应力
3
粗粒式沥青碎石
8
900
1200
不计算应力
4
水泥稳定碎石
20
1500
1500
计算应力
5
水泥稳定碎石
20
550
550
计算应力
6
级配碎石
20
150
150
不计算应力
7
土基
32
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:
第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=27.1（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=29.2（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=32.2（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=38.4（0.01mm）
第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=88.6（0.01mm）
第6层路面顶面竣工验收弯沉值LS=213.6（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值LS=360.6（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=291.1（0.01mm）（根据“测试规程”第56页公式）
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:
第1层底面最大拉应力σ
（1）=-0.267（MPa）
第2层底面最大拉应力σ
（2）=-0.113（MPa）
第4层底面最大拉应力σ（4）=0.133（MPa）
第5层底面最大拉应力σ（5）=0.068（MPa）
方案三
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
路面设计弯沉值:
28.8（0.01mm）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
15（cm）
表3.7
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
容许应力（MPa）
1
细粒式沥青混凝土
3
1400
2000
0.55
2
中粒式沥青混凝土
4
1200
1600
0.39
3
粗粒式沥青碎石
6
900
1200
4
水泥稳定碎石
？
1500
1500
0.28
5
级配碎石
20
550
550
6
土基
32
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28.8（0.01mm）
H（4）=25cmLS=30.1（0.01mm）
H（4）=30cmLS=26.5（0.01mm）
H（4）=26.8cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（4）=26.8cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=26.8cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=26.8cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=26.8cm（仅考虑弯沉）
H（4）=26.8cm（同时考虑弯沉和拉应力）
验算路面防冻厚度:
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20.2cm,
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3cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青碎石6cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石27cm
---------------------------------------
级配碎石40cm
---------------------------------------
土基
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
表3.8
层位
结构层材料名称
厚度（cm）
抗压模量（MPa）
（20℃）
抗压模量（MPa）
（15℃）
计算信息
1
细粒式沥青混凝土
3
1400
2000
计算应力
2
中粒式沥青混凝土
4
1200
1600
计算应力
3
粗粒式沥青碎石
6
900
1200
不计算应力
4
水泥稳定碎石
27
1500
1500
计算应力
5
级配碎石
40
550
550
不计算应力
6
土基
32
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:
第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=20.9（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=22.1（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=23.8（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值
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