《路基路面工程》课程设计

《路基路面工程》课程设计1《路基路面工程》课程设计一、工程概况及基本设计资料拟设计道路路线位于微丘区，公路自然区划为II5区。地震烈度为六级。设计标高243.50m，地下水位为路面下7.5m。所经地区多处为粉性土。根据最新路网规划，预测使用初期2012年年平均日交通量见下表，年平均增长率为9%。车型解放CA10B黄河JN150日野KF3000斯柯达706R依士兹TD50交通SH141长征XD980小汽车辆/d40021016090508070600二、路基横断面设计（一）确定公路等级：将车辆都折算成小客车车型解放CA10B黄河JN150日野KF300D斯柯达706R依士兹TD50交通SH141长征XD980小汽车交通量辆/d40021016090508070600载重力/t4．08.2610.677.37.674.3310.0车辆折算系数1.52.02.02.02.01.52.00.5标准车辆数600420320180100120140300所以每日交通量0N=600+420+320+180+100+120+140+300=2180辆/d计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式：10(1)ndNN计算式中:dN—远景设计年平均日交通量，辆/日；0N—起始年平均日交通量，辆/日；—年平均增长率，取9%；n—远景设计年限，取15年所以：1512180(10.09)7285/dNd辆根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之2.1.1规定，远景设计年平均日交通量为7285辆，介于500015000辆之间，故拟定该条道路为双车道的二级公路。（二）确定路基宽度参数根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之2.1.3规定，设计车速采用60km/h。《路基路面工程》课程设计2根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之3.1.3规定,设计采用的服务水平为三级，采用整体式路基。根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006条文说明的有关规定，路基宽度设计为10m（6.1.2规定）。行车道宽（6.2.1规定）：2×3.5=7m；硬路肩（6.4.1规定）：2×0.75=1.5m；土路肩（6.4.1规定）:2×0.75=1.5m。其宽度参数列表如下：二级公路、双向两车道、60Km/h行车道宽度(m)硬路肩(m)土路(m)2×3.50.750.75所以路基宽度为：7+1.5+1.5=10m。根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之6.5.4规定，路拱坡度采用2%；根据6.5.5规定，硬路肩坡度采用与车道横坡值相同，即2%；土路肩横坡值采用比车道横坡值大1%的坡度，即3%。得路基横断面图如图1.1所示（三）确定路基高度根据《公路路基设计规范》JTGD30-2004之3.2及3.3有关规定，设路堤填土高度为2.5m，路基填料为细粒土，最小压实度为95%。由规范之表3.3.4取路基边坡坡率为1׃1.5，则边坡宽度1.51.52.53.75bHm。《规范》之表3.3.4填料类别边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1׃1.51׃1.75粗粒土1׃1.51׃1.75巨粒土1׃1.31׃1.75（四）道路横断面排水设计边沟设置：边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断面形式。根据《公路路基设计规范》JTGD30-2004之4.2.4规定，边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为1׃1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆强度采用M5。边沟断面如图所示：2%1:1.51:1.51:11:1路基中心土路肩行车道60606060路基标准横断面图2%3%1:1.51:1.51:11:1土路肩行车道60606060100035075753507575硬路肩硬路肩3%《路基路面工程》课程设计31:1.51:11:160606060三、沥青路面设计（一）标准轴载及轴载换算设计采用现行路面设计规范中(即《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006)规定的标准轴载BZZ-100KN，p=0.7MPa,d=21.30cm，设计使用年限为12年(《规范》3.1.3规定)。1、依据《规范》之3.1.2规定，当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载iP的作用次数in均换算成标准轴载P的当量作用次数N。4.35i121P()PKiiNCCn式中：N—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；in—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）；P—标准轴载（kN）；iP—各种被换算车型的轴载（kN）；1C—轴数系数；当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：112(1)Cm2C—轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38；K—被换算车型的轴载级别。各种汽车当量轴次计算见表：车型iP（kN）1C2Cin（次/日）4.3512()iipCCnp《路基路面工程》课程设计4解放CA10B前轴19.416.4400后轴60.851140046.09黄河JN150前轴4916.421060．36后轴101.611210225.01日野KF300D前轴40.516.416020.08后轴7912.2160126.25斯柯达706R前轴5016.49028.25后轴90119056.91依士兹TD50前轴42.216.4507.50后轴90115031.62交通SH141前轴25.5516.4801.35后轴55.1118030.31长征XD980前轴37.116.4705.99后轴72.6512.27038.36∑N678.08则其设计年限内一个车道上的累计量轴次eN：1[(1)1]365terNNr式中eN—设计年限内一个车道的累计当量次数；t—设计年限，由材料知，t=12年；1N—设计端竣工后一年双向日平均当量轴次；r—设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，γ=9%；—车道系数，由规范知η=0.65。则：1261[(1)1]365[(10.09)1]365678.080.65=3.24100.09terNNr次。属于中等交通。《路基路面工程》课程设计5（2）依据《规范》之3.1.2规定，当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50kN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi的作用次数ni，按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N：8'121KiiiPNCCnP式中：'1C—被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数为'112(1)Cm；'2C—被换算轴载的轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。注：上述轴载换算公式仅适用于单轴轴载小于130kN的轴载换算。各种汽车当量轴次计算见表：车型Pi(kN)C1,iC2,iC1,iC2,i(Pi/P)8ni次/日nbi次/日解放CA10B后轴60.85310.05640022.4前轴19.4318.5400黄河JN150后轴80.0310.503210105.63前轴51.4318.50.27021056.7日野KF300D后轴79.0310.45516072.8前轴40.75318.5160斯柯达706R后轴90.0311.29190116.19前轴50.0318.50.2179019.53依士兹TD50后轴80.0310.5035025.15前轴42.2318.550交通SH141后轴55.1210.017801.36前轴25.55318.580长征XD980后轴72.65310.2327016.24前轴37.10318.570436biNn次/日《路基路面工程》课程设计6注：当计算半刚性基层层底拉应力时，轴载换算系数8''12iCCPP；总（车辆）换算系数＝后轴换算系数＋前轴换算系数；当量轴次＝交通量×总换算系数。在设计年限内，一个车道上的累计当量轴次eN按照式进行计算：111365teNN式中：Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；t—设计年限，二级公路取12年；N1—路面营运第一年双向日当量轴次，次/d；γ—设计年限内交通量的平均年增长率，为9%；η—车道系数，取0.65。代入公式得：1261113651+0.09-1365=4360.65=2.083100.09teNN属于轻交通。（二）确定土基回弹模量根据设计资料可知，路线位于II5区，路基设计标高为243.50m。所经过的地区大多为粉性土。设填方的高度为2.5m。地下水位是1.5m。所以有H=1.5+2.5=4.0m。根据《路基路面工程》教材P18可知，HH1时路基的干湿类型为干燥类。通过表1-7可知Wc大于1.04取Wc=1.05；根据《路基路面工程》P395可知土基回弹模Eo=46.5MPa。（三）结构组合与材料选取根据《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006，并考虑公路位于微丘区，路面结构层采用沥青混凝土10cm，基层采用二灰碎石，底基层采用二灰土。采用两层式沥青混凝土面层，上面层采用中粒式密集配沥青混凝土5cm，下面层采用粗粒式密集配沥青混凝土5cm。（四）利用软件HPDS2003A计算结果如下***************************新建路面设计成果文件汇总***************************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4002黄河JN15049101.61双轮组210《路基路面工程》课程设计73日野KF300D40.75792双轮组31604斯柯达706R50901双轮组905依士兹TD5042.2801双轮组506交通SH14125.5555.11双轮组807长征XD98037.172.652双轮组370设计年限12车道系数0.65交通量平均年增长率9％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:644设计年限内一个车道上累计当量轴次:3077281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:406设计年限内一个车道上累计当量轴次:1940025公路等级二级公路公路等级系数1.1面层类型系数1基层类型系数1路面设计弯沉值:33.3(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1.40.642中粒式沥青混凝土10.463水泥稳定碎石0.70.454石灰土0.20.1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:33.3(0.01mm)路面设计层层位:4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)《路基路面工程》课程设计8(20℃)(15℃)1细粒式沥青混凝土414001500.642中粒式沥青混凝土612001300.463水泥稳定碎石18900900.454石灰土?500500.15土基46.5按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=33.3(0.01mm)H(4)=20cmLS=36.8(0.01mm)H(4)=25cmLS=33.3(0.01mm)H(4)=25cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度:H(4)=25cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=25cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=25cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=25cmσ(4