路基路面工程课程设计书.docx
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路基路面工程课程设计书
路基路面工程课程设计书
课程名称：
路基路面工程
课程题目：
沥青路面设计、水泥混凝土路面设计
学校院系：
华东交通大学软件学院
专业：
软件工程+桥梁工程
班级：
2009-4
指导老师：
陈宇亮
学期：
2011-2012上学年
小组成员：
姓名学号电话
熊景飞（组长）：
211
夏颖202
喻燕205
袁政208
张新强214
黄烽轩217
郭中模220
彭旺223
杨曦226
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）
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%。
车型
解放
CA10B
0123
黄河JN150
0181
日野KF300D
0216
斯柯达706R
0160
依士兹TD50
0158
交通SH141
0501
长征XD980
0210
小汽车
辆/d
560
810
460
390
450
380
270
2600
3、设计任务与内容
回弹模量的确定：
公路自然区划为II1区，设计标高243.50m，地下水位1.5m。
参考《路基路面工程》邓学钧著
1..通过查表1—8、表1—9、表14-9、表14-10得该地区的土基干湿类型为：
干燥
2.通过查表14-11得E0=29.5Mpa
3.因为是采用重型击实标准，路基回弹模量要在表14-11中的回弹模量值提高20%—35%。
所以E0取39Mpa
新建沥青路面设计成果
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CA10B19.460.851双轮组560
2黄河JN15049101.61双轮组810
3日野KF300D40.75792双轮组<3460
4斯柯达706R50901双轮组390
5依士兹TD5042.2801双轮组450
6交通SH14125.5555.11双轮组380
7长征XD98037.172.652双轮组<3270
设计年限15车道系数0.45交通量平均年增长率6.5％
当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
2403
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
9544527
当进行半刚性基层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
1544
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
6132647
公路等级高速公路
公路等级系数1面层类型系数1基层类型系数1
方案一：
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）
1细粒式沥青混凝土1.40.45
2中粒式沥青混凝土10.32
3粗粒式沥青混凝土0.80.24
4石灰煤渣碎石0.40.2
5石灰土0.250.1
6山皮土
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
路面设计层层位:
6
设计层最小厚度:
15（cm）
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）容许应力（MPa）
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土3140020000.45
2中粒式沥青混凝土4120016000.32
3粗粒式沥青混凝土690012000.24
4石灰煤渣碎石20100010000.2
5石灰土255505500.1
6山皮土?
150150
7土基39
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=24.1（0.01mm）
H（6）=30cmLS=24.9（0.01mm）
H（6）=35cmLS=24.1（0.01mm）
H（6）=35cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（6）=35cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（6）=35cm（仅考虑弯沉）
H（6）=35cm（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90cm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）计算信息
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土314002000计算应力
2中粒式沥青混凝土412001600计算应力
3粗粒式沥青混凝土69001200计算应力
4石灰煤渣碎石2010001000计算应力
5石灰土25550550计算应力
6山皮土35150150不算应力
7土基39
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=24.1（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=26（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.6（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=32.7（0.01mm）
第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=61.1（0.01mm）
第6层路面顶面竣工验收弯沉值LS=148（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值LS=299.5（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=238.9（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）=-0.268（MPa）
第2层底面最大拉应力σ
（2）=-0.093（MPa）
第3层底面最大拉应力σ（3）=-0.001（MPa）
第4层底面最大拉应力σ（4）=0.07（MPa）
第5层底面最大拉应力σ（5）=0.058（MPa）
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
---------------------------------------
细粒式沥青混凝土3cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土6cm
---------------------------------------
石灰煤渣碎石20cm
---------------------------------------
石灰土25cm
---------------------------------------
山皮土35cm
---------------------------------------
土基
方案二：
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）
1细粒式沥青混凝土1.40.45
2中粒式沥青混凝土10.32
3粗粒式沥青混凝土0.80.24
4石灰煤渣碎石0.40.2
5石灰土0.250.1
6山皮土
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
路面设计层层位:
6
设计层最小厚度:
15（cm）
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）容许应力（MPa）
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土3140020000.45
2中粒式沥青混凝土4.5120016000.32
3粗粒式沥青混凝土790012000.24
4石灰煤渣碎石20100010000.2
5石灰土255505500.1
6山皮土?
150150
7土基39
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=24.1（0.01mm）
H（6）=30cmLS=24.2（0.01mm）
H（6）=35cmLS=23.5（0.01mm）
H（6）=30.7cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（6）=30.7cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=30.7cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=30.7cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=30.7cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=30.7cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（6）=30.7cm（仅考虑弯沉）
H（6）=30.7cm（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90cm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）计算信息
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土314002000计算应力
2中粒式沥青混凝土4.512001600计算应力
3粗粒式沥青混凝土79001200计算应力
4石灰煤渣碎石2010001000计算应力
5石灰土25550550计算应力
6山皮土30.7150150不算应力
7土基39
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=24.1（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=25.9（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.9（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=33.8（0.01mm）
第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=64.2（0.01mm）
第6层路面顶面竣工验收弯沉值LS=163.3（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值LS=299.5（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=238.9（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）=-0.266（MPa）
第2层底面最大拉应力σ
（2）=-0.082（MPa）
第3层底面最大拉应力σ（3）=0.007（MPa）
第4层底面最大拉应力σ（4）=0.069（MPa）
第5层底面最大拉应力σ（5）=0.058（MPa）
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
---------------------------------------
细粒式沥青混凝土3cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土4.5cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土7cm
---------------------------------------
石灰煤渣碎石20cm
---------------------------------------
石灰土25cm
---------------------------------------
山皮土30.7cm
---------------------------------------
土基
方案三：
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）
1细粒式沥青混凝土1.40.45
2中粒式沥青混凝土10.32
3粗粒式沥青混凝土0.80.24
4石灰煤渣碎石土0.40.16
5石灰土0.250.1
6天然砂砾
新建路面结构厚度计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
24.1（0.01mm）
路面设计层层位:
6
设计层最小厚度:
15（cm）
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）容许应力（MPa）
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土3140020000.45
2中粒式沥青混凝土4120016000.32
3粗粒式沥青混凝土690012000.24
4石灰煤渣碎石土20100010000.16
5石灰土255505500.1
6天然砂砾?
150150
7土基39
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=24.1（0.01mm）
H（6）=30cmLS=24.9（0.01mm）
H（6）=35cmLS=24.1（0.01mm）
H（6）=35cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（6）=35cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（6）=35cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（6）=35cm（仅考虑弯沉）
H（6）=35cm（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90cm
验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级:
高速公路
新建路面的层数:
6
标准轴载:
BZZ-100
层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）抗压模量（MPa）计算信息
（20℃）（15℃）
1细粒式沥青混凝土314002000计算应力
2中粒式沥青混凝土412001600计算应力
3粗粒式沥青混凝土69001200计算应力
4石灰煤渣碎石土2010001000计算应力
5石灰土25550550计算应力
6天然砂砾35150150不算应力
7土基39
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=24.1（0.01mm）
第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=26（0.01mm）
第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.6（0.01mm）
第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=32.7（0.01mm）
第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=61.1（0.01mm）
第6层路面顶面竣工验收弯沉值LS=148（0.01mm）
土基顶面竣工验收弯沉值LS=299.5（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页公式）
LS=238.9（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）=-0.268（MPa）
第2层底面最大拉应力σ
（2）=-0.093（MPa）
第3层底面最大拉应力σ（3）=-0.001（MPa）
第4层底面最大拉应力σ（4）=0.07（MPa）
第5层底面最大拉应力σ（5）=0.058（MPa）
通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:
---------------------------------------
细粒式沥青混凝土3cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土6cm
---------------------------------------
石灰煤渣碎石20cm
---------------------------------------
石灰土25cm
---------------------------------------
天然砂砾35cm
---------------------------------------
土基
沥青路面设计三种方案选比：
方案一是最合理的方案
本路段属于2区——东部温润季冻区
该地区路面结构突出的问题是防止翻浆和冻胀，该区缺乏沙石材料，且采用稳定土基层已取得一定的经验。
三方案的特点：
方案一：
面层：
沥青层厚度13cm，
基层和垫层：
石灰煤渣碎石、石灰土、山皮土
总厚度：
93cm
方案二：
面层：
沥青层厚度14.5cm，
基层和垫层：
石灰煤渣碎石、石灰土、山皮土
总厚度：
90.2cm
方案三：
面层：
沥青层厚度13cm，
基层和垫层：
石灰煤渣碎石土、石灰土、天然砂砾
总厚度：
93cm
1.在防冻胀和排水性能上，三方案都考虑到，都符合要求。
2方案一和方案二对比，方案二的沥青层比方案一的要厚，所以方案二更不经济。
3.方案一和方案二对比，方案一垫层用的是山坡土，而方案二用的是天然砂砾，由于该地区缺乏沙石材料，所以方案三更不经济。
水泥混凝土路面设计
水泥混凝土路面设计
设计内容:
新建单层水泥混凝土路面设计
公路等级:
二级公路
变异水平的等级:
中级
可靠度系数:
1.1
面层类型:
普通混凝土面层
序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载交通量
号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重
（kN）（kN）（kN）（kN）
1单后轴货车119.4160.850000560
2单后轴货车1491101.60000810
3双后轴货车140.750017900460
4单后轴客车1501900000390
5单后轴客车142.21900000450
6拖挂车125.55155.10000380
7双后轴货车137.100172.6500270
行驶方向分配系数1车道分配系数1
轮迹横向分布系数0.35交通量年平均增长率6.5％
混凝土弯拉强度5MPa混凝土弯拉模量29000MPa
混凝土面层板长度6m地区公路自然区划Ⅱ
面层最大温度梯度85℃/m接缝应力折减系数0.9
方案一
基（垫）层类型----新建公路土基上修筑的基（垫）层
层位基（垫）层材料名称厚度（mm）回弹模量（MPa）
1碾压混凝土20025000
2石灰粉煤灰稳定粒料2501400
3多孔隙水泥碎石2501400
4土基39
混凝土基层材料弯拉强度FJ=5MPa
基层顶面当量回弹模量（不包栝混凝土基层）ET=321.3MPa
HB=220rg=0.626SPS1=0.73SPR1=1.95
BX1=0.67STM1=1.82KT=0.48STR1=0.88
SCR1=2.83GSCR1=3.11RE1=-37.8%
SPS2=0.57SPR2=1.92GSPR2=2.11RE2=-57.8%
设计车道使用初期标准轴载日作用次数:
1207
路面的设计基准期:
20年
设计基准期内标准轴载累计作用次数:
7610576
路面承受的交通等级:
重交通等级
基层顶面当量回弹模量（不包栝混凝土基层）:
321.3MPa
混凝土面层设计厚度:
220mm
验算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度900mm
新建基（垫）层总厚度700mm
验算结果表明,路面总厚度满足路面防冻要求.
---------------------------------------
普通混凝土面层220mm
---------------------------------------
碾压混凝土200mm
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