路基路面工程课程设计计算书解析.docx

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1、路基路面工程课程设计计算书（第一组）班级:姓名:学号:一、沥青路面设计1.轴载换算(1)以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时表一车型P(KN)C1C2Q (次)CGng)4.35东风EQ140后轴69.201130060.48黄河JN150前轴49.0016.420057.49后轴101.6011200214.30黄河JN162前轴59.5016.45033.44后轴115.00115091.83交通141前轴25.5516.42504.23后轴55.101125018.70长征CZ361前轴47.6016.47017.74后轴90.702.2170100.72延安SX161前轴54.6

2、416.46027.70后轴91.202.216088.42北京BJ130后轴27.2011500.17跃进NJ130后轴38.3011600.92注：轴载小于25KN的轴载作用/、计?Pi 435N = C1C2ni(-) . =716.14 yP(2)以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时表二车型P(KN)1C1C2Q (次)P 8CGn4)东风EQ140后轴69.201130015.78黄河JN150后轴101.6011200227.08黄河JN162前轴59.5118.55014.53后轴115.00115091.83交通141后轴55.10112502.12长征CZ361后轴90

3、.70317096.18延安SX161前轴54.64118.5608.82后轴91.20316086.15注：轴载小于50KN的轴载作用/、计PN = C1C2ni(-PL)4 =542.49tP已知设计年限内交通量平均增长率 r =8% 该道路为高速公路，具设计年限t=15。设该高速公路为双向四车道，取车道系数 刈=0.45,则（1）以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时 t15Ne1 =（一r） - x 365 N 箝=1-）一二父365M716.14父0.45 = 3.19父106 次r0.08（2）以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时（1 r）t -1（1 0.08）15 -

4、16 aNe2 -x365 N 力x 365x 542.49 x 0.45 = 2.42x 10 次r0.082.初拟结构组合和材料选取（1）由以上计算结果得，设计年限线内一个车道上的累计标准轴次为319万次,属中等交通，给出以下两种组合方案万案一：路面结构采用沥青混凝土（厚18cm）,基层采用水泥碎石（厚38cm）,底基层采用水泥石灰沙砾土（厚度待定），以水泥石灰沙砾土为设计层。采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚4cm）,中面层采用中粒式沥青混凝土（厚6cm）,下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚 8cm）万案一：路面结构采用沥青混凝土（厚 27cm）,基层采用水泥砂砾（厚度待定），

5、底基层采用级配沙砾（厚18cm）,以水泥稳定砂砾为设计层。采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚4cm）,中面层采用中粒式沥青混凝土（厚8cm）,下面层采用密集配沥青碎石（厚 15cm）（2）确定各层材料回弹模量与劈裂强度表二材料名称20 0C时抗压回弹模量（MPa）15 0C时劈裂强度（MPa）细粒式沥青混凝土1.41.4中粒式沥青混凝土1.21.0粗粒式沥青混凝土1.00.8密集配沥青碎石1.20.8水泥石灰沙砾土1.00.35水泥碎石1.50.5水泥沙砾1.30.5集配沙砾1.40.53 .确定土基回弹模量该路段处于。区，粉质土，路基处于干湿状态，稠度取 1.0,查表“二级自然

6、区划各土组土基回弹模量参考值”，得士基回弹模量为29MPa(1)设计弯沉值本公路为高速公路，公路等级系数Ac =1.0 ,面层为沥青混凝土，面层系数A =1.0,半刚性基层，基层系数 Ab =1.0ld =600N产AcAsAb =600父(3.19父106)旦2父1父1父1 =30.03 (单位 0.01mm)(2)各层允许拉应力万案一：表四材料名称Ks仃SP (MPa)仃SPOr = - (MPa) KS细粒式沥 青混凝土N0.22(3.19父 106)0220.09 =0.09- = 2.427&1.01.40.577中粒式沥 青混凝土N0.22(3.19m 106)0220.09 :0

7、.09父_()2.427A1.01.00.412粗粒式沥 青混凝土N；，22(3.19106)0.220.09 =0.09MA= 2.427A1.00.80.330水泥碎石n0.22(3.19x 106)0.220.35- =0.09xa)-=1.818Ac1.00.50.275水泥石灰 沙砾土n0.22(3.19 106)0220.35 =0.09a)=1.818Ac1.00.350.193万案一：表五材料名称Ks仃sp (MPa)一仃 SP_RR =(MPa)Ks细粒式沥 青混凝土N0.22(3 19 x 106)0.220.09 =0.09-= 2.427Ac1.01.40.577中粒式

8、沥 青混凝土N0.22(3.19x106)0.220.09 =0.09x1) = 2.427Ac1.01.00.412密集配沥 青碎石n0.22(3.19x106)0.220.09 =0.09父 = 2.427Ac1.00.80.330水泥沙砾N0.22(3.19x106)0.220.35- =0.09x)=1.818Ac1.00.50.275级配沙砾N0.22(3.19x106)0.220.35 :0.09MA=1.818Ac1.00.50.2754 .资料汇总 万案一：表六材料名称h (cm)20 C回弹模量(MPa)容许拉J瓦力(MPa)细粒式沥青混凝土414000.577中粒式沥青混凝

9、土612000.412粗粒式沥青混凝土810000.330水泥碎石3815000.275水泥石灰土?10000.193土基一40一万案一：表七材料名称h (cm)203回弹模量(MPa)容许拉J瓦力(MPa)细粒式沥青混凝土414000.577中粒式沥青混凝土812000.412密集配沥青碎石1512000.330水泥沙砾?13000.275集配沙砾1814000.275土基一40一5 .方案确定根据东南大学道路计算软件计算得，方案一计算层厚度为15cm,道路总厚度为71cm 方案二计算层厚度为34cm,道路总厚度为79cm两种方案的其他条件均满足要求，故取总厚度最小的方案为最终方案，即取第

10、种方案为最终方案。二、混凝土路面设计1 .交通量分析根据水泥混凝土路面设计轴载换算方法，忽略小客车和车辆前轴对路面结构计算的影响，计算各车型的轴载换算系数 副（旦）16,得到标准轴载作用次数，见100下表表八车型通过次数 （次/日）后轴重（KN）“土）16100标准轴次 （次/日）标准轴次合计 （次/日）东风EQ14030069.200.0030.9726.62解放JN150200101.601.289257.8黄河JN16250115.009.358467.9交通14125055.100.000070.0175长征CZ3617090.7078.3X1055.81 X10延安SX616091.

11、209.1 X1Q-5.46父10上北京BJ1305027.209M10,4.49X10-8跃进NJ1306038.302.1 X10-1.26X10-查表得，高速公路设计基准期为 30年。安全等级为一级，临界荷位车辆轮迹横 向分布系数取0.22,交通方向系数取为0.5,交通车道系数取为0.9,则设计年限 累计当量轴次为：Ne = Ns（1 gr） -1 365）726.62（1 0.08）5 365 0.22 0.5 0.9=29.7 104次gr0.08属于中等交通。2 .初拟路面结构查表，得安全水平为一级的道路对应的变异水平为低级。初拟普通混凝土面 层厚为24cm,基层选用水泥稳定粒料厚

12、20cm,底基层为15cm低剂量无机结合 料稳定类混合材料。普通混凝土板的平面尺寸为宽 4.5m,长5m,两侧硬路肩与行车道之间砌筑 水泥混凝土路缘石。硬路肩与行车道采用相同面层厚度。在设计中设想施工缝为设传力杆平缝，横向缩缝为设传力杆的假缝形式，在 临近桥梁或固定建筑物外，或与其他类型路面相连处、小半径曲线和纵坡变换处， 应设置横向胀缝。纵缝施工缝和缩缝均为设拉杆的平头缝。纵缝与横缝尽可能垂直正交，避免板块形成错缝和锐角形式。3 .路面材料参数确定查表，普通混凝土面层的弯拉强度标准值为 4.5MPa,相应弯拉弹性模量标准值为29GPa路基回弹模量取50MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模

13、量取 800MPa, 水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa。计算基层顶面当量回弹模量（土基顶面回弹模量 E0=40MPa）:Exh2Eih2Ex0.22 1500 0.152 800T220.20.15= 1248MPa332DxEh E2h2 (h h2)/ 11 、二()12124Eh E2h221 33 (0.15 0.2) /11-1(1500 0.2800 0.15 )()1241500 0.2 800 0.15= 3.85MN mhx12Dx3 12 3.85Ex一: 1248=0.333mEx 0 451248 0 45a =6.221-1.51(-1X) =6.221 -1

14、.51()= 4.223 b =1 _1.44(且)。55 =1 .1.44 (1248)455 =0.783E0740 7b Ev 70 7831248 OEt =ahXE0( X)3 =4.223 0.33340 ()3 = 224.81MPaEo40普通混凝土面层难过的相对刚度半径为：EC。 29000r =0.537h3 C =0.537 0.24 30.651m Et 224.814 .荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：0Ps =0.077ro.6hi =0.077 0.6510.6 0.24, =1.033MPa ps因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系

15、数Kr=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数Kf =N；= (29.7父104).057 = 2.05,根据公路等级，查表，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数Kc =1.3，则荷载疲劳应力计算为：二 pr 二KKfKc二 ps =0.87 2.05 1.3 1.033 =2.405 .温度疲劳应力l 5II区最大温度梯度取88( C/m)。板长5m,-= 7.680 ,由图可查普通r 0.651混凝土板厚为 h=0.24m, Bx=0.65。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:二 tm:cEchTgBX =10，29000 0.24 88 0.65

16、 =1.99 MPa查表，自然区划为II区，a=0.828,b=0.041,c = 1.323,则温度疲劳应力系数Kt =-fa(q)c -b二”0.828 (199)1.323 _0.041: 0.543t二 tmfr1.994.5温度疲劳应力为：二tr =Kt；=tm -0.543 1.99 =1.081 MPa查表，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为 低级，目标可靠度为95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表，确定 可靠度系数Z =1.2。则，r(c pr 二 tr)=1.2 (1.081 2.40) 4.18 MPa ：二 4.5MPa因此，所选普通混

17、凝土面层厚度0.25m可以承受设计基准期内荷载应力和温 度应力的综合疲劳作用。6 .路面补强设计根据规范要求和设计几本资料，水泥混凝土路面为重交通等级，平曲线多，所以在混凝土板的自由边缘和角隅处设置两种补强钢筋。(1)边缘钢筋，采用直径14mm的螺纹钢筋，设在板1h-h (h为混凝土板44厚),且距离边缘和地板厚度均不小于 5cm,两根钢筋的间距不应小于10cm,纵 向边缘钢筋只设在一块板内，不穿过缩缝，以免妨碍般的翘曲，为加强锚固能力， 钢筋两端应向上弯起。(2)角隔钢筋，设在胀缝两侧板的角隔处，用两根直径14mm长2.4m的螺纹钢 筋完成需要的形状，角隔钢筋设在板的上部，距板顶面不小于 5

18、cm,距胀缝和板 边缘各为10cm。7 .筑路材料(1)粗集料和细集料使用要求均应符合公路工程集料试验规程的各项要求。 面层水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，要求养护 3天龄期的抗压强度和抗折强 度分别不小于22.0MPa和7.0MPa,混凝土配合比设计应满足强度、工作性、耐 久性技术要求，并且应该满足公路工程水泥混凝土路面施工规范 的明确规定。(2)填缝材料胀缝接缝板采用泡沫橡胶板，填缝材料采用常温施工方式，填缝材料为沥青橡胶 类。接缝板和填缝材料的技术要求，参见公路工程水泥混凝土路面施工技术规 范。(3)基层材料水泥稳定材料基层中水泥用量控制在 5%7%之间，采用重型击实实验法确定压 实度不小于98%,级配碎石第几层最大粒径控制在 31.5mm以下，压实度不小于 96%,石料压碎值不大于30%。(4) 土基由于路基土为粉质土，切路基设计可以保证路床处于干燥、中湿状态，故无需进 行路基处理。路基土强度、压实度应满足现行公路路基施工技术规范