路基路面工程课程设计书.docx

1、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（JTG D50-2006）3 公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）4 公路水泥混凝土路面施工

2、技术规范（JTG F30-2003）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CA10B0123黄河JN1500181日野KF300D0216斯柯达706R0160依士兹TD500158交通SH1410501长征XD9800210小汽车辆/d56081046039045038027026003、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

3、.50m，地下水位1.5m。参考路基路面工程邓学钧 著 1. .通过查表18、表19、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CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40

4、.75 79 2 双轮组 3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 3 270 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

5、 : 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 1.4 0.45 2 中粒式沥青混凝土 1 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.24 4 石灰煤渣碎石 0.4 0.2 5 石灰土 0.25 0.1 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

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 3 1400 2000 0.45 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 0.24 4 石灰煤渣碎石 20 1000 1000 0.2 5 石灰土 25 550 550 0.1 6 山皮土 ? 150 150 7 土基 39 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.1 (0.01mm) H( 6 )= 30 cm LS= 24.9 (0.01mm

7、) H( 6 )= 35 cm LS= 24.1 (0.01mm) H( 6 )= 35 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 6 )= 35 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 6 )= 35 cm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 35 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路

8、面最小防冻厚度 90 cm 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 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 计算应力 4 石灰煤渣碎石 20 1000 1000 计算应力 5 石灰土 25 550 550 计算应力 6 山皮土 35 150

9、 150 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) L

10、S= 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 ( 1 )=-0.268 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.093 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.001 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.07 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 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 3 cm - 粗粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 石灰煤渣碎石 20 c

11、m - 石灰土 25 cm - 山皮土 35 cm - 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 1.4 0.45 2 中粒式沥青混凝土 1 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.24 4 石灰煤渣碎石 0.4 0.2 5 石灰土 0.25 0.1 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)

12、 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 3 1400 2000 0.45 2 中粒式沥青混凝土 4.5 1200 1600 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 7 900 1200 0.24 4 石灰煤渣碎石 20 1000 1000 0.2 5 石灰土 25 550 550 0.1 6 山皮土 ? 150 150 7 土基 39 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.1 (0.01mm) H( 6 )= 30 cm LS= 24.2 (0.01mm) H( 6 )= 35 cm

13、 LS= 23.5 (0.01mm) H( 6 )= 30.7 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 6 )= 30.7 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 30.7 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 30.7 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 30.7 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 30.7 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 6 )= 30.7 cm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 30.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 : 路

14、面最小防冻厚度 90 cm 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 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4.5 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 7 900 1200 计算应力 4 石灰煤渣碎石 20 1000 1000 计算应力 5 石灰土 25 550 550 计算应力 6 山皮土 30.7

15、 150 150 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

16、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 ( 1 )=-0.266 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.082 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= 0.007 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.069 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 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 3 cm - 粗粒式沥青混凝土 4.5 cm- 粗粒式沥青混凝土 7 cm - 石

17、灰煤渣碎石 20 cm - 石灰土 25 cm - 山皮土 30.7 cm - 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 1.4 0.45 2 中粒式沥青混凝土 1 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.24 4 石灰煤渣碎石土 0.4 0.16 5 石灰土 0.25 0.1 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

18、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 3 1400 2000 0.45 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 0.32 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 0.24 4 石灰煤渣碎石土 20 1000 1000 0.16 5 石灰土 25 550 550 0.1 6 天然砂砾 ? 150 150 7 土基 39 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.1 (0.01mm) H( 6 )= 30 cm LS= 24.9 (0.01m

19、m) H( 6 )= 35 cm LS= 24.1 (0.01mm) H( 6 )= 35 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 6 )= 35 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 6 )= 35 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 6 )= 35 cm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 35 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 : 路

20、面最小防冻厚度 90 cm 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 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 计算应力 4 石灰煤渣碎石土 20 1000 1000 计算应力 5 石灰土 25 550 550 计算应力 6 天然砂砾 35 1

21、50 150 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)

22、 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 ( 1 )=-0.268 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.093 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.001 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.07 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 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 3 cm - 粗粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 石灰煤渣碎石 20

23、 cm - 石灰土 25 cm - 天然砂砾 35 cm - 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：93cm1. 在防冻胀和排水性能上，三方案都考虑到，都符合

24、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

25、) (kN) (kN)1 单后轴货车 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 560 2 单后轴货车 1 49 1 101.6 0 0 0 0 810 3 双后轴货车 1 40.75 0 0 1 79 0 0 460 4 单后轴客车 1 50 1 90 0 0 0 0 390 5 单后轴客车 1 42.2 1 90 0 0 0 0 450 6 拖 挂 车 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 380 7 双后轴货车 1 37.1 0 0 1 72.65 0 0 270 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

26、5 MPa 混凝土弯拉模量 29000 MPa混凝土面层板长度 6 m 地区公路自然区划 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 200 25000 2 石灰粉煤灰稳定粒料 250 1400 3 多孔隙水泥碎石 250 1400 4 土基 39 混凝土基层材料弯拉强度 FJ= 5 MPa基层顶面当量回弹模量(不包栝混凝土基层) ET= 321.3 MPaHB= 220 rg= 0.626 SPS1= 0.73 SPR1= 1.95 BX1= 0.67

27、STM1= 1.82 KT= 0.48 STR1= 0.88 SCR1= 2.83 GSCR1= 3.11 RE1=-37.8 %SPS2= 0.57 SPR2= 1.92 GSPR2= 2.11 RE2=-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) : 321.3 MPa混凝土面层设计厚度 : 220 mm验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 900 mm新建基(垫)层总厚度 700 mm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 220 mm - 碾压混凝土 200 mm -