锦城道路工程设计.docx
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锦城道路工程设计
道路工程课程设计
题目：
路面弯沉计算书
专业：
土建系土木工程专业
班级：
10级土木7班
姓名：
段锐
学号：
100310745
指导老师：
仇为波
1.一、设计说明
1、设计资料
序号
车型
前轴重（KN）
后轴重（KN）
后轴
后轴重组数
后轴距
交通量
1
黄河JN163
58.6
114
1
双轮组
＜3
1000
2
长征XD250
37.8
72.6
2
双轮组
＜3
600
3
太脱拉138
51.4
80
2
双轮组
＜3
220
4
东风EQ155
26.5
56.7
2
双轮组
＜3
200
5
交通SH141
25.55
55.1
1
双轮组
＜3
180
6
解放SP9200
31.3
78
3
双轮组
＜3
150
2、设计内容
分别设计水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的结构层次，并算出结构层厚度，水泥混凝土路面还需进行接缝设计。
主要包括以下内容：
（1）详细的设计计算书
沥青混凝土路面：
①确定结构方案；②确定设计参数；③计算待求层厚度；④弯拉应力计算。
水泥混凝土路面：
①确定结构方案；②确定设计参数；③初拟混凝土板尺寸；④应力计算；
3、主要参考资料
1.吴旷怀主编《道路工程》，中国建筑工业出版社，2008
2.邓学钧主编《路基路面工程》（第三版），人民交通出版社，2008
3.《公路工程技术标准》（JTGB012003）
4.《公路路基设计规范》（JTGD302004）
5.《公路沥青路面设计规范》（JTGD502006）
6.《公路沥青路面施工和验收规范》（JTGF402004）
7.《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD402002）
8.《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF302003）
2.二、沥青路面设计
1.交通分析
序号
车型
前轴重（KN）
后轴重（KN）
后轴
后轴重组数
后轴距
交通量
1
黄河JN163
58.6
114
1
双轮组
1
1000
2
长征XD250
37.8
72.6
2
双轮组
2
600
3
太脱拉138
51.4
80
2
双轮组
2
220
4
东风EQ155
26.5
56.7
2
双轮组
2
200
5
交通SH141
25.55
55.1
1
双轮组
0
180
6
解放SP9200
31.3
78
3
双轮组
2
150
1.1以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，换算为标准轴P的当量轴次N
①黄河JN163
其中由于由于后轴距≤3，故
=1+1.2（m-1）=1
次
②长征XD250
其中由于由于后轴距≤3，故
=1+1.2（m-1）=2.2
次
③太脱拉138
由于后轴距≤3，故
=1+1.2（m-1）=2.2
次
④东风EQ155
由于后轴距≤3，故
=1+1.2（m-1）=2.2
次
⑤交通SH141
次
⑥解放SP9200
由于后轴距≤3，故
=1+1.2（m-1）=2.2
次
N总=5511.08+383.6+261.21+41.26+16.45+118.12=6331.72次
1.2进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算为标准轴P的当量轴次N'
①黄河JN163
由于后轴距≤3，故
=1+2（m-1）=1
次
②长征XD250
由于后轴距≤3，故
=1+2（m-1）=3
（次）
③太脱拉138
由于后轴距≤3，故
=1+2（m-1）=3
次
④东风EQ155
由于后轴距≤3，故
=1+2（m-1）=3
次
⑤交通SH141
次
⑥解放SP9200
由于后轴距≤3，故
=1+2（m-1）=3
次
N'总=18745.88+143.55+130.56+6.5+1.59+61.92=19090次
1.3设计年限内一个车道上的累计当量轴次数
拟建公路为二级公路，路面的设计年限为12年，使用期内交通量的平均增长率为8%，按双向四车道设计，车道系数取η=0.5。
a.以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数：
次
b.当进行半刚性基层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数：
次
累计当量轴次数大于1200万次/车道，交通等级为重交通，应属于高级路面。
2.采用查表法确定路面的材料参数
材料名称
抗压模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
20℃
15℃
细粒式沥青混凝土AC-10、AC-13
1400
2000
1.4
中粒式沥青混凝土AC-16、AC-20
1200
1800
1.1
水泥稳定碎石
1500
0.6
水泥土
600
0.3
3.确定路面结构组合及厚度
方案一：
层位
结构层材料名称
厚度（mm）
1
细粒式沥青混凝土AC-10
40
中粒式沥青混凝土AC-16
60
3
水泥稳定碎石
250
4
水泥土
?
4.相关设计指标的确定
对于二级公路，以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。
4.1确定路面设计弯沉值
对二级公路，公路等级系数Ac=1.1；沥青混凝土路面，面层类型系数As=1.0
a.半刚性基层，基层类型系数Ab=1.0
（0.01mm）
b.柔性基层，基层类型系数Ab=1.6
（0.01mm）
4.2各层材料的容许层底拉应力
4.2.1沥青混凝土层
细粒式沥青混凝土：
中粒式沥青混凝土：
4.2.2石灰粉煤灰碎石
石灰粉煤灰碎石：
4.2.3石灰土
石灰土：
4.3采用查表法确定土基的回弹模量
4.3.1由原始材料可知：
路床表面至地下水位的高度H=1.6m，土质为高液限粘土，地区所在的自然区为Ⅳ7，查表得土基的干湿类型为干燥。
4.3.2根据土基的干湿类型和土质查表，取土基的平均稠度ωC=1.05。
4.3.3根据路基土的平均稠度，自然区划和土质，查表得对应的土基回弹模量E0为36Mpa
5.设计资料总结：
方案一：
层位
结构层材料名称
厚度mm）
抗压模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
容许应力（MPa）
20℃
15℃
1
细粒式沥青混凝土AC-10
30
1400
2000
1.4
0.41
2
中粒式沥青混凝土AC-16
60
1200
1800
1.1
0.29
4
水泥稳定碎石
250
1500
0.6
0.26
5
水泥土
？
600
0.3
0.1
6
新建路基
—
36
—
—
6.确定石灰土层厚度
运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。
计算机计算成果如下：
方案一：
A.新建路面结构厚度计算
公路等级:
二级公路
新建路面的层数:
4
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
22.46（0.01mm）
路面设计层层位:
4
设计层最小厚度:
150（mm）
层位
结构层材料名称
厚度mm）
抗压模量（MPa）
劈裂强度（MPa）
容许应力（MPa）
20℃
15℃
1
细粒式沥青混凝土AC-10
40
1400
2000
1.4
0.4
2
中粒式沥青混凝土AC-16
60
1200
1800
1.1
0.29
4
水泥稳定碎石
250
1500
0.6
0.26
5
水泥土
?
600
0.3
0.1
6
新建路基
—
36
—
—
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=22.46（0.01mm）
H（4）=35cmLS=22.5（0.01mm）
H（4）=40cmLS=20.8（0.01mm）
H（4）=35.1cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（4）=35.1cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=35.1cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=35.1cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（4）=35.1cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（4）=35.1cm（仅考虑弯沉）
H（4）=35.1cm（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50cm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,
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6cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石25cm
---------------------------------------
水泥土36cm
---------------------------------------
土基
B.竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
二级公路
新建路面的层数:
4
标准轴载:
BZZ-100
层位
结构层材料名称
厚度（mm）
20℃平均抗压模量（MPa）
标准差
15℃平均抗压模量（MPa）
标准差
1
细粒式沥青混凝土AC-10
40
1400
0
2000
0
2
中粒式沥青混凝土AC-16
60
1200
0
1800
0
4
水泥稳定碎石
250
1500
0
1500
0
5
水泥土
360
600
0
600
0
6
新建路基
—
36
—
—
—
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=22.1（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=24.2（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=27.5（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=68.7（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值
LS=322.9（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=258.8（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）=-.21（MPa）
第2层底面最大拉应力σ
（2）=-.066（MPa）
第3层底面最大拉应力σ（3）=.101（MPa）
第4层底面最大拉应力σ（4）=.068（MPa）
通过计算机设计得到确定石灰土层的厚度为36cm，实际路面结构的实测弯沉值为1.9（0.01mm）＜22.46（0.01mm），沥青面层的层底均受压应力，水泥稳定碎石层层底的最大拉应力为0.101Mpa＜0.24Mpa，水泥土层层底的拉应力为0.068Mpa＜0.11Mpa，上述计算结果均满足设计要求。
最终验算通过确定采用该路面结构方案。
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