[课程设计]路基路面工程课程设计计算书

路基路面工程课程设计计算书指导老师：专业年级：班级，学号：学生姓名：完成时间：2010年6月24日路面结构设计的计算基本资料：某地区规划修建一条四车道的一级公路，沿线筑路材料的情况：石料：本地区山丘均产花岗岩、流纹岩和凝灰熔岩；储量丰富，岩体完整。石料强度高。砂：海岛沿岸多处沙滩可供取砂，运输较方便。土料：沿线丘岗均有砖红色亚粘土和黄褐色砂砾质粘土可供路基用土。此公路的设计年限为20年，拟采用沥青路面结构进行设计。一、轴载分析。1、设计年限内交通量的平均增长率：12344由主要预测年交通量表可算得：2000年到2005年的年增长率：5112266(1)18293，可算得：18.3%2005年到2010年的年增长率：5218293(1)26204，可算得：27.5%2010年到2015年的年增长率：5326204(1)35207，可算得：36.1%2015年到2020年的年增长率：5435207(1)55224，可算得：49.4%故12348.3%7.5%6.1%9.4%7.8%442、设计年限内一个车道的累计当量轴次的计算。路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ—100表示。1）当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为：4.35121N=()kiiiPCCnP预测交通组成表车型前轴重（KN）前轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/日）跃进NJ130解放CA10B黄河JN15016.2019.4049.0038.3060.85101.60111双轮组双轮组双轮组——————702962661对于跃进NJ130：前轴：iP=16.20KN25KN，省略不算后轴：1C=1,2C=1,iP=38.30KN，P=100KN,in=7024.354.351238.30()11702()10.8100iiPNCCnP次/d对于解放CA10B：前轴：iP=19.40KN25KN,省略不算。后轴：1C=1,2C=1,iP=60.85KN，P=100KN,in=9624.354.351260.85()11962()110.8100iiPNCCnP次/d对于黄河JN150:前轴：1C=1,2C=6.4,iP=49.00KN，P=100KN,in=6614.354.351249.00()16.4661()190.0100iiPNCCnP次/d后轴：1C=1,2C=1,iP=101.60KN，P=100KN,in=6614.354.3512101.60()11661()708.3100iiPNCCnP次/d最终可汇成下表：轴载换算结果表（弯沉）设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为t=20年，=7.8%，双向四车道，故车道系数选为0.4。故201[(1)1]365[(10.078)1]3651019.0.466651060.078teNN次2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为：8121()kiiiPNCCnP同理，计算结果可如下表所示：车型iP（KN）1C2Cin(次/日)4.3512()iiPCCnP跃进NJ130前轴16.2016.47020后轴38.301170210.8解放CA10B前轴19.4016.49620后轴60.8511962110.8黄河JN150前轴49.0016.4661190.0后轴101.6011661708.3合计4.35121()kiiiPNCCnP1019.9轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：201[(1)1]365[(10.078)1]365768.60.450228460.078teNN次二、拟定路面结构组合方案及厚度。组合方案，拟定了两种，其简图如下所示：方案一：方案二：车型iP（KN）1C2Cin(次/日)812()iiPCCnP跃进NJ130前轴16.2011.857020后轴38.30117020解放CA10B前轴19.4011.859620后轴60.851196218.1黄河JN150前轴49.0011.856610后轴101.6011661750.5合计8121()kiiiPNCCnP768.6细粒式沥青混凝土h1=4cm中粒式沥青混凝土h2=5cm粗粒式沥青混凝土h3=6cm水泥稳定碎石h4=20cm石灰土h5=?级配碎、砾石h6=12cm土基细粒式沥青混凝土h1=4cm中粒式沥青混凝土h2=6cm粗粒式沥青混凝土h3=8cm水泥稳定碎石h4=？二灰土h5=16cm填隙碎石h6=10cm土基三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。1）确定各层材料的抗压模量与劈裂强度。查表可得下列设计参数，汇表如下：材料名称抗压回弹模量（MPa）15℃劈裂强度（MPa）20℃15℃细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120014001.0粗粒式沥青混凝土100012000.8水泥稳定碎石1500——0.5石灰土550——0.225二灰土750——0.25级配碎、砾石225————填隙碎石250————2）确定土基的回弹模量。该路段处于7IV区，为黏质土，且稠度为1.00。查《公路沥青路面设计规范》可得土基回弹模量为34.5MPa四、设计指标的确定。对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算。1、设计弯沉值的计算:0.2L600decsbNAAA该公路为一级公路，故公路等级系数cA=1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数sA=1.0。方案一：半刚性基层上设置40mm+50mm+60mm=150mm160mml沥青混合料结构层，bA=1.0。故0.20.2L60060066651061.01.01.025.91decsbNAAAmm方案二：半刚性基层上设置40mm+60mm+80mm=180mm,介于160mm和260mm之间的沥青混合料结构层，故由线性内插可求得bA=1.12。故0.20.2L60060066651061.01.01.1229.01decsbNAAAmm2、各层材料的容许层底拉应力的计算。容许拉应力spRsK细粒式沥青混凝土：0.220.220.090.091.050228462.681.0aescANKA1.40.52242.68spRsKMPa中粒式沥青混凝土：0.220.220.090.091.050228462.681.0aescANKA1.00.37312.68spRsKMPa粗粒式沥青混凝土：0.220.220.090.091.150228462.951.0aescANKA0.80.27122.95spRsKMPa水泥稳定碎石：0.110.110.350.3550228461.911.0escNKA0.50.26181.91spRsKMPa石灰土：0.110.110.450.4550228462.461.0escNKA0.2250.09152.46spRsKMPa二灰土：0.110.110.450.4550228462.461.0escNKA0.250.10162.46spRsKMPa计算结果列于下表：各层材料的容许拉应力材料名称sp（MPa）KR（MPa）细粒式沥青混凝土1.42.680.5224中粒式沥青混凝土1.02.680.3731粗粒式沥青混凝土0.82.950.2712水泥稳定碎石0.51.910.2618石灰土0.2252.460.0915二灰土0.252.460.1016五、确定设计层的厚度。1、方案一计算:(采用三层体系为计算体系)1）令实际弯沉sdll，则弯沉综合修正系数0.380.3600.380.361.63()()200025.9134.51.63()()0.52200010.650.7slEFp弹性三层体系的实际弯沉121000slplFE故理论弯沉系数125.9114004.68200020000.710.650.52sllEpF2）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示：则中层厚度的换算公式为：635642.42.42.42.42.42234563222222.42.42.42.455100015005502255620121200120012001200(38.50.7)kkkEEEEEHhhhhhhhEEEEEhhcm3）140.3810.65hh0234.50.031200EE查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得1K=1.44E1h1E2h2E3h3E4h4E5h5E6h6E0E1h1E2HE02112000.91400EE，查诺谟图可得=5.8由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得：12lKK故214.680.565.81.44lKK再查诺谟图可得4.8H故4.810.6551.1Hcm故538.50.7Hh=51.1由此可解得：518hcm2、方案二计算：(采用三层体系为计算体系)1）令实际弯沉sdll，则弯沉综合修正系数0.380.3600.380.361.63()()200029.0134.51.63()()0.54200010.650.7slEFp弹性三层体系的实际弯沉121000slplFE故理论弯沉系数129.0114005.04200020000.710.650.54sllEpF2）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示：E1h1E2h2E3h3E4h4E5h5E6h6E0E1h1E2HE0则中层厚度的换算公式为：635642.42.42.42.42.42234563222222.42.42.42.444100015007502506816101200120012001200(31.81.1)kkkEEEEEHhhhhhhhEEEEEhhcm3）140.3810.65hh0234.50.031200EE查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得1K=1.442112000.91400EE，查诺谟图可得=5.8由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得：12lKK故215.040.605.81.44lKK再查诺谟图可得4.3H故4.310.6545.8Hcm故431.81.145.8Hh由此可解得：413hcm六、层底弯拉应力验算。公路为一级公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。1、方案一的层底拉应力的验算。（采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：33121231333314001200100045610001000100016.2kkkEEEEhhhhhEEEEcm60.9445640.90.90.94564440.90.90.9150055022520181215001500150027.4kkkEHhEEEEhhhEEEcm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得，12pmm16.21.510.65h241315001.51000EEEE002434.50.021500EEEE查诺谟图可得：11.09m