新建沥青路面水泥混凝土路面设计旧路改建路面设计课程设计正文大学论文.docx

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新建沥青路面水泥混凝土路面设计旧路改建路面设计课程设计正文大学论文

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

系（部）土木工程学院

专业土木工程

班级土木111

学生姓名

学号

6月2日至6月9日共1周

指导教师（签字）

系主任（签字）

2014年6月5日

一、设计内容及要求：

1、路基干湿类型及路基回弹模量的确定；

2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；

3、水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；

4、旧路改建路面结构方案的确定及加铺层厚度的计算。

二、设计原始资料：

资料1、新建沥青路面、水泥混凝土路面设计资料

省道309线聊商公路，北起山东聊城，南止河南商丘，途经荷泽地区郓城、巨野、成武、曹州四县市与七条国道、省道相交，是该地区经济发展的一条“动脉”，又是联系黄河两岸的重要交通枢纽。

郓城段桩号为36K+300～38K+460，全长2160m。

该路段地处Ⅱ5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，平均最低气温为-10℃，最高气温32℃，年平均降雨量为600mm，潮湿系数为0.5～1.00，地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土，据调查和设计要求，路床表面距地下水位平均为2.0m。

沿线有碎石、水泥、石灰建筑材料，并可从就近火电厂运取足够粉煤灰。

二、交通资料

序号

汽车车型

前轴重KN

后轴重KN

后轴数

后轴组数

后轴

距m

作用次数

次／日

1

跃进NJ131

20.20

38.20

1

双

460

2

三菱T653B

29.30

48.00

1

双

180

3

黄河JNl62A

62.28

116.22

1

双

360

4

汉阳HY480

70.00

95.0

2

双

≤3

120

5

鞍山AS9170

23.50

80.40

2

双

>3

170

交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。

资料2、旧路改建资料

广东省某二级公路，2002年交通量如表一所示，设计年限的起算年为2005年，交通量年增长率为10%，该路段路基属于干燥类型，在不利季节（干季）用标准轴测得的路段30个测点的弯沉值如表2，测定时路表温度与前5H平均气温之和为76.05`C，原路面结构如图所示，原有路面厚度为36cm石灰土底层，15cm水泥稳定砂砾基层，6cm沥青混凝土。

土基回弹模量为40MPa。

表1

车型

黄河JN150

交通SH141

太脱拉138

东风SP9135

辆/d

420

1200

150

120

实测弯沉值（单位：

0.01mm）表2

48110405133107813675363583403239494180354734424199893143733079

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

1

（四）

编写设计计算说明书

0.5

（五）

施工图绘制及装订成册

0.5

五、主要参考资料：

参考教材：

《道路建筑材料》第三版严家伋编著

《公路工程》，人民交通出版社，张正林主编。

《道路工程》，武汉工业大学出版社，于书翰主编。

参考资料：

1、《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）

2、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）

3、《沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）

4、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）

5、《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）

6、《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）

第一章新建沥青路面设计

第一节  路基干湿类型及路基回弹模量的确定

按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般情况下路段长度不应小于500米）确定各路段土基弹性模量。

1.1.1 路基干湿类型的确定 

该路段地处Ⅱ5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，年平均地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土。

据调查和设计要求，路床表面距地下水位平均为2.0m。

查《道路工程》表2-2-3路基临界高度参考值表得：

 粘性土路基的临界高度为:

已知：

H=2.0m

 查《道路工程》表2-2-2路基路基干湿类型表得：

该路段属于中湿类型。

1.1.2 路床表面以下80cm深度内平均稠度 

查《道路工程》表2-2-1土基干湿状态的稠度建议值表得：

 该路段的分界稠度为：

         内插法得 

1.1.3 土基回弹模量的确定 

查规范表格内插法得：

得：

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

提高15%-30%。

第2节  沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算

交通资料

序号

汽车车型

前轴重KN

后轴重KN

后轴数

后轴组数

后轴

距m

作用次数

次／日

1

跃进NJ131

20.20

38.20

1

双

460

2

三菱T653B

29.30

48.00

1

双

180

3

黄河JNl62A

62.28

116.22

1

双

360

4

汉阳HY480

70.00

95.0

2

双

≤3

120

5

鞍山AS9170

23.50

80.40

2

双

>3

170

交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。

1.2.1 以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算

1.轴载换算

轴载换算采用如下公式：

式中：

N——标准轴载的当量轴次，次/日

——被换算车型的各级轴载作用次数，次/日

——标准轴载，

——被换算车型的各级轴载，

——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：

——轴数；

——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。

（1）跃进NJ131:

（2）三菱T653B：

（3）黄河JN162A：

（4）汉阳HY480：

因双后轴轴距小于3米，双后轴轴数系数

=1+1.2（2-1）=2.2

（5）鞍山AS9170：

因后轴距大于3米，轴数系数即为轴数m=2

轴载换算结果（弯沉）

车型

前轴重

（KN）

C1

C2

后轴重（KN）

C1

C2

ni

跃进NJ131

20.2

1

6.4

38.20

1

1

460

6.994

三菱T653B

29.30

1

6.4

48.00

1

1

180

12.9154

黄河JN162A

62.28

1

6.4

116.22

1

1

360

985.3497

汉阳HY480

70.00

1

6.4

95.0

2.2

1

120

373.9600

鞍山AS9170

23.50

1

6.4

80.40

2

1

170

129.5031

累计

1513.6683

根据设计规范，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数

=0.5交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%

2005年的交通量为：

2010年的交通量为：

计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次为：

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。

1.2.2 半刚性基层层底拉应力验算

轴载换算

轴载换算采用如下公式：

式中：

——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：

——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。

（1）跃进NJ131:

轴载小于50KN，不必计算。

（2）三菱T653B：

轴载小于50KN，不必计算。

（3）黄河JN162A：

（4）汉阳HY480：

因双后轴轴距小于3米，双后轴轴数系数

=1+2（2-1）=3

（5）鞍山AS9170：

因后轴距大于3米