路基路面课程设计计算书.doc

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1、路基路面工程课程设计计算书1 路基设计路基是在天然地表按照道路的设计线形（位置）和设计断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。1. 选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度 路基断面形式分为路堤、路堑和半挖半填三种。此处选择路堤形式。由工程概况已知，该工程为一级公路，四车道，计算行车速度80km/h，则根据路基规范查表结果如下：（1. 公路车道宽度3.75m，间距0.5m；（2. 公路中央分隔带宽度取2.00m，中间带宽度取3.00m路缘带宽度取0.5m ；（3. 硬路肩2.5m,土路肩0.75m；（4. 由1自然区划的中湿状态下的粉性土查表的H=3.8，H=3.0，可选择路基高度H

2、=3.5m。综合以上三部分结构组成，可计算得出该设计路基宽度为D=3+43.75+22.5+20.75+0.52=25.50m,满足路基设计规范中的设计宽度最小值21.50m。2. 选择路基填料与压实标准 由于该地沿线碎石产量丰富，故可选取碎石作为路基填料，其颗粒较粗，具有足够的强度、抗变形能力和水稳性，是修筑路堤的良好材料。我国目前以压实度K作为控制土基压实的标准。3. 确定边坡形状与坡度、坡沟 边坡形状选择直线型，单一坡度为1:1 ；并选用梯形边沟，边沟坡度为1:1，边沟深度取0.6m，行车道做成向外2%的坡度，硬路肩坡度与行车道坡度一致，土路肩做成向外3%的坡度。4. 坡面防护与加固设计

3、 可选用植物防护即在在路基两旁种植植物（如种草或铺草皮），也可选用砌石防护如干砌和浆砌。5. 路基排水结构设计地面排水设计排水沟、侧沟； 地下排水设计排水槽。6. 附属设施设计 护坡道宽度视边坡高度而定，H3m时，取1m,本公路取1m ； 碎石台宽度一般为1-1.5m； 由于路基直接选用典型断面图时不必进行个别论证与验算，故该路基无需进行边坡稳定与挡土墙设计。2 路面设计该路面设计采用沥青路面，按照设计弯沉标准进行路面设计。1.)轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。（1） 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：注：N-标准轴

4、载的当量轴次，次/d。-被换算车型的各级轴载作用次数。次/d，P-标准轴载，KN。被换算车型的各级轴载，-轴数系数，=1+1.2（m-1），m为轴数，-轮组系数，但轮组6.4，双轮组1，四轮组0.38 。车型 （kg）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）解 放CA1013前轴（不计）1双040046.09后轴60.85黄 河JN150前轴491双0210285.37后轴101.6日 野KF300前轴40.752双23160146.87后轴79斯柯达706R前轴501双09085.16后轴90依士兹TD50前轴42.21双05026.44后轴80交 通SH141前轴25.551双0807.38

5、后轴55.1长 征XD980前轴37.12双23704.36后轴72.65红 旗CA630前轴（不计）1双06007.03后轴27.9N=642注：轴载小于25kN的轴载作用不计。累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年。四车道的车道系数是0.4-0.5，取0.4.累计当量轴次： 6420.4= 2291357.6(2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：，计算结果如表14-17所示。车型 （kg）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）解 放CA1013前轴（不计）1双04007.52后轴60.85黄 河JN150后轴

6、101.61双0210242.90日 野KF300后轴792双2316054.18斯柯达706R前轴501双09040.99后轴90依士兹TD50后轴801双0508.71交 通SH141后轴55.11双0800.69长 征XD980后轴72.652双237012.11N=367.1注：轴载小于50kN的轴载作用不计。累计当量轴次参数取值同上，设计年限是15年，车道系数取0.4。累计当量轴次： 367.10.4= 1433422.42.）结构组合与材料选取有上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为286万次。根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采

7、用沥青混凝土（15cm），基层采用石灰土（取20cm）底基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定）。 规范规定一级公路的面层由二层至三层组成。查规范中的第四节沥青路面的4.2高级路面中的表4.2.1“沥青混合料类型的选择（方孔筛）”，采用三层是沥青面层，表面层采用沥青表面处治（厚度3cm），中面层采用细粒式沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用粗粒式沥青碎石（厚度8cm）。3） 各层材料的抗压模量与劈裂强度（见附表：新建路面设计成果文件汇总）4)土基回弹模量的确定 该区段处段处于区，为粉质土，道路冻深大于200，所以回弹模量在33.5Mpa以内，取31.5Mpa。5）设计指标的确定（1）设计弯沉值该公路

8、为一级公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0。层类型系数，对于半刚性基层取1.0。设计弯沉值为：=600=6002291357.6-0.21.01.01.0= 32.1 (0.01mm) -设计年限内一个车道上的累计当量轴次；（2）各层材料的容许拉应力 -沥青混凝土半刚性材料在规定温度的劈裂强度（MPa）； -抗拉强度结构系数。沥青表面处治：R=0细粒式沥青混凝土： =0.091.02291357.60.22/1.0=2.26; =0.44/2.26=0.195-沥青混凝土级配类型系数。细、中粒式混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1；粗粒式沥青碎石： R=0 石

9、灰土： =0.451433422.40.11=2.14; =0.28/2.14=0.131石灰粉煤灰碎石： =0.351433422.40.11=1.66 =0.15/1.66=0.096) 设计资料总结设计弯沉为32.10（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa) (20)抗压模量(MPa) (15)容许拉应力（MPa） 沥青表面处治314002000 0细粒式沥青混凝土412001600 0.44粗粒式沥青碎石89001200 0石灰土2015001500 0.28石灰粉煤灰碎石22550550 0.15土基-31.5-7） 确定石灰

10、粉煤灰碎石厚度通过计算机设计程序HPDS2003计算得到，石灰粉煤灰碎石的厚度为22，实际路面结构的路表实测弯沉值为 21.9（0.01），沥青面层的层底均受压应力,石灰土层底的最大拉应力为 0.152MPa，石灰粉煤灰碎石层底最大拉应力为0.097MPa。上述设计结果满足设计要求。附表： * *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CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 400 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 210 3 日野KF300D

11、 40.75 79 2 双轮组 3 160 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 90 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 50 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 80 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 3 70 8 红旗CA630 19.3 27.9 1 双轮组 600 设计年限 15 车道系数 .4 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 : 649 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2291357 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

12、轴次 : 406 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1433422 公路等级 一级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 32.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 沥青表面处治 2 细粒式沥青混凝土 1 .44 3 粗粒式沥青碎石 4 石灰土 .6 .28 5 石灰粉煤灰碎石 .25 .15 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 32.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度

13、 : 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 沥青表面处治 3 1400 2000 2 细粒式沥青混凝土 4 1200 1600 .44 3 粗粒式沥青碎石 8 900 1200 4 石灰土 20 1500 1500 .28 5 石灰粉煤灰碎石 ? 550 550 .15 6 土基 31.5 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 32.1 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 33.3 (0.01mm) H( 5 )= 25 cm LS= 30.2 (0.01mm) H

14、( 5 )= 21.9 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 21.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 21.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 21.9 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 21.9 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 21.9 cm(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 45 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 沥青表面处治 3 cm - 细粒式沥青混凝

15、土 4 cm - 粗粒式沥青碎石 8 cm - 石灰土 20 cm - 石灰粉煤灰碎石 22 cm - 土基 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 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 沥青表面处治 3 1400 2000 不算应力 2 细粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青碎石 8 900 1200 不算应力 4 石灰土 20 1500 1500 计算应力 5 石灰粉煤灰碎石 22 550 550

16、计算应力 6 土基 31.5 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= 32 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 39.4 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 48.4 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 139.9 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 366 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 295.7 (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 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.126 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .152 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .097 (MPa)