路基路面工程课程设计之二-路面设计

课程名称：路基路面工程设计题目：路面设计院系：土木工程专业：年级：姓名：学号：指导教师：成绩指导教师(签章)年月日西南交通大学峨眉校区目录第1章任务书和指导书.......................................1第2章沥青路面设计.........................................2第3章普通水泥混凝土路面设计...............................9参考文献...................................................10西南交通大学课程设计第1页第1章任务书和指导书拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，宽9m，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。已知资料如下：预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查，预期交通量平均年增长率为r（见表1和表2）。方向分配系数为0.6。路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m，路基填土高度1.5m。任务：可行性研究阶段，设计沥青路面和水泥混凝土路面各1种方案。表1第一年双向平均日交通量车型前轴重（kN）前轴数前轴轮组数后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河QD35251.01单961双-Ｑ1交通SH-14140.01单2×912双2.6mQ2东风EQ14452.01单2×1032双3.1mQ3罗曼SQ925145.01单3×1213双2.4mQ4表2交通量以及年平均增长率学号末尾2位数kQ1Q2Q3Q4r(%)00-33440-k440-k380-k85-k5.6+0.01k34-66450-k390-k420-k14+k5.9-0.01k67-99310+k330+k350+kk6.3-0.01k西南交通大学课程设计第2页35.4211)(ppnCCNiiKi第2章沥青路面设计1、标准轴载及轴载当量换算我国路面设计以单轴双轮组100KN为标准轴载。1）当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，式中，N——标准轴载的当量轴次ni——被换算车型的各级轴载作用次数P——标准轴载Pi——被换算车型的各级（单根）轴载C1，i——被换算车型的各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3米时，即为轴数m，当轴间距小于3米，C1，i=1+1.2*（m-1）C2，i——被换算轴载的轮组系数。单轮组6.4，双轮组1，四轮组0.38.N1=16.4395（58/100）^4.35+11395错误!未指定书签。(95/100)^4.35=552.4N2=16.4335（40/100）^4.35+2.21335(89/100)^4.35=483.8N3=16.4365（52/100）^4.35+21365(98/100)^4.35=804.4N4=16.469（65/100）^4.35+13.469(125/100)^4.35=687.1车型轴位轴重（KN）轮组系数轴数系数交通量（辆/日）当量轴次（辆/日）黄河QD352前58.06.41395552.4后9511交通SH-141前40.06.41335483.8后8912.2东风前52.06.41365804.48'21'1')(ppnCCNiiKiEQ144后9812罗曼SQ9251前65.06.4169687.1后12513.4N=552.4+483.8+804.4+687.1=2527.7次Ne===899万次2）当以半刚性层层底拉应力为设计指标时，式中，N——标准轴载的当量轴次ni——被换算车型的各级轴载作用次数P——标准轴载Pi——被换算车型的各级（单根）轴载C1，i——被换算车型的各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3米时，即为轴数m，当轴间距小于3米，C1，i=1+2*（m-1）C2，i——被换算轴载的轮组系数。单轮组18.5，双轮组1，四轮组0.09.N1=118.5395（58/100）^8+11395(95/100)^8=383.9N2=118.5335（40/100）^8+31335(89/100)^8=503.5N3=118.5365（52/100）^8+21365(98/100)^8=682.8N4=118.569（65/100）^8+5169(125/100)^8=1356.7车型轴位轴重（KN）轮组系数轴数系数交通量（辆/日）当量轴次（辆/日）黄河QD352前58.018.51395355.6后9511交通SH-141前40.018.51335399.7后8913东风EQ144前52.018.51365657.2后9812罗曼SQ9251前65.018.51692097.5后12515Nˊ=348.4+503.5+682.8+1356.7=3509.5次Neˊ===1248万次2、预估路基回弹模量路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m，路基填土高度1.5m。所在地区的自然区划属V4区。得到相应的粉质土地下水位临界高度H1=1.9~2.5米，H2=1.3~1.6米，H3=0.5~0.7米。知地下水位距离路床顶面H=1+0.8=1.8米，H2HH1，所以属中湿类型。Wc=1.0,取土基回弹模量32.5*1.2=39Mpa。3、路面结构组合及材料参数确定根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，根据结构层的最小施工厚度以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：结构层材料拟定厚度上面层细粒沥青混凝土4上面层中粒沥青混凝土6下面层粗粒沥青混凝土10基层水泥稳定碎石38底基层二灰土？4、材料参数：回弹模量、劈裂强度、容许拉应力计算抗拉强度结构系数及确定容许拉应力:沥青混凝土层：Ks=0.09Ne^0.22/Ac=0.09*(899*10^4)^0.22/1.1=2.771无机结合料稳定集料类：Ks=0.35Ne^0.11/Ac=0.35*(12480000)^0.11/1.1=2.256材料名称抗压回弹模量(Mpa)劈裂强度（Mpa）弯沉计算用拉应力计算用细粒沥青混凝土1200~16001800~22001.2~1.6中粒沥青混凝土1000~14001600~20000.8~1.2粗粒沥青混凝土800~12001000~14000.6~1.0水泥稳定碎石1300~17003000~42000.4~0.6水泥石灰砂砾土800~12001500~22000.3~0.4sspRK容许拉应力按下式计算：式中：R—路面结构材料的极限抗拉强度（MPa）；sp—路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限eN次加载的疲劳弯拉应力（MPa）Ks—抗拉强度结构系数。材料名称劈裂强度(MPa)抗拉强度结构系数容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土1.22.7710.43中粒式沥青混凝土1.02.7710.36粗粒式沥青混凝土0.82.7710.29水泥稳定碎石0.52.2560.37水泥石灰砂砾土0.42.2560.215、材料参数汇总材料名称抗压回弹模量容许拉应力厚度弯沉计算用拉应力计算用细粒沥青混凝土140020000.434中粒沥青混凝土120018000.366粗粒沥青混凝土100014000.2910水泥稳定碎石150036000.22238水泥石灰砂砾土100018000.177？由东南大学的软件计算可知：计算设计弯沉值：0.2600decsblNAAA式中：dl—设计弯沉值eN—设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数cA—公路等级系数，二级公路为1.1sA—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0bA—基层类型系数，半刚性基层为1.0Ld=600Ne^-0.2AcAsAb=600*(899*10^4)^(-0.2)*1.1*1.0*1.0=26.84(0.01mm)6、计算值和实际值比较实际弯沉值和设计弯沉值比较：Ld=26.03（0.01mm）Ld=26.84（0.01mm）故，满足要求。实际拉应力和设计拉应力比较：材料名称抗压回弹模量容许拉应力实际拉应力厚度弯沉计算用拉应力计算用细粒沥青混凝土140020000.4304中粒沥青混凝土120018000.3606粗粒沥青混凝土100014000.2908水泥稳定碎石150036000.2220.1530水泥石灰砂砾土100018000.1770.137满足要求。西南交通大学课程设计第9页第3章普通水泥混凝土路面设计西南交通大学课程设计第10页参考文献[1]《新编路基路面工程》，刘黎萍.同济大学出版社出版，2012[2]《公路沥青路面设计规范》（JTJD50-2006），中交公路规划设计院.人民交通出版社，2006[3]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJD40-2011），中交公路规划设计院.人民交通出版社，2011