路基路面課程設計報告書.doc

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1、 路基路面課程設計 河 北 工 業(yè) 大 學路基路面工程課設報告書姓 名： 學 號： 學 院： 班 級： 指導教師： 第 頁一、新建瀝青路面結構厚度計算公 路 等 級 : 一級公路新建路面的層數(shù) : 5 標 準 軸 載 : BZZ-100路面設計彎沉值 : 22.89 (0.01mm)路面設計層層位 : 4 設計層最小厚度 : 200 (mm) 層位 結構層材料名稱 厚度 20平均抗壓 標準差 15平均抗壓 標準差 容許應力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 30 1400 0 2000 0 .428 2 中粒式瀝青混凝土 50

2、1200 0 1600 0 .306 3 粗粒式瀝青混凝土 60 1000 0 1000 0 .245 4 水泥穩(wěn)定碎石 ? 1500 0 1500 0 .284 5 石灰粉煤灰土 250 750 0 750 0 .092 6 新建路基 45 按設計彎沉值計算設計層厚度 :Ld= 22.89 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 1.7 (0.01mm) 由于設計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS=Ld,故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 200 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力計算設計層厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1層底面拉應力計算滿足要求) H(

3、 4 )= 200 mm(第 2層底面拉應力計算滿足要求)H( 4 )= 200 mm(第 3層底面拉應力計算滿足要求)H( 4 )= 200 mm(第 4層底面拉應力計算滿足要求)H( 4 )= 200 mm ( 5 )= .102 MPaH( 4 )= 250 mm ( 5 )= .087 MPa H( 4 )= 234 mm(第 5 層底面拉應力計算滿足要求) 路面設計層厚度 :H( 4 )= 200 mm(僅考慮彎沉)H( 4 )= 234 mm(同時考慮彎沉和拉應力)驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 500 mm驗算結果表明 ，路面總厚度滿足防凍要求 。結構層示意圖如圖所示二、改

4、建瀝青路面結構厚度計算（1）、改建路段原路面當量回彈模量計算原路面實測彎沉值(0.01mm)序序號12345678910彎沉（0.01mm）74.082.179.263.470.978.980.172.368.371.4序序號11121314151617181920彎沉（0.01mm）81.394.8101.4111.0120.3119.4118.3117.4113.8114.3原路面有效彎沉數(shù) : 20 原路面平均彎沉值 : 92 (0.01mm)原路面彎沉值標準差 : 20 (0.01mm)測定汽車軸載 100 kN改建公路等級 二級公路與保證率有關的系數(shù) 1.5 原路面瀝青面層厚度 50

5、 (mm)季節(jié)影響系數(shù) 1.2 濕度影響系數(shù) 1 溫度修正系數(shù) 1 原路面計算彎沉值 : 146 (0.01 mm)原路面當量回彈模量 : 112.3 (MPa)（2）、軸載換算及設計彎沉值和容許拉應力計算序號 車型名稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 交通SH361 60 110 2 雙輪組 3 100 2 交通SH141 25.55 55.1 1 雙輪組 1300 3 解放CA50 28.7 68.2 1 雙輪組 1200 4 東風EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 800 5 黃河JN162 59.5 115 1 雙輪組 500 6

6、太脫拉138S 45.4 90 2 雙輪組 3 300 設計年限 15 車道系數(shù) .5 序號 分段時間(年) 交通量年增長率 1 5 8 2 10 6 一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量Nh= 2100 ,屬重交通等級當以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時 :路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 2685 設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次 : 1.2189E+07 屬重交通等級當以半剛性材料結構層層底拉應力為設計指標時 :路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 2857 設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次 : 1.296982E+07 屬重交通等級路面設計交通等級為重交通等級公

7、路等級 一級公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 路面結構類型系數(shù) 1 路面設計彎沉值 : 23 (0.01mm)層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.4 .43 2 中粒式瀝青混凝土 1 .31 3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .25 4 水泥穩(wěn)定碎石 .6 .28 （3）、改建路面加鋪補強層厚度計算加鋪路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100路面設計彎沉值 : 23 (0.01mm)路面設計層層位 : 4 設計層最小厚度 : 200 (mm)層位 結構層材料名稱 厚度 20平均抗壓 標準差 15平均抗壓 標準差 容

8、許應力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 30 1400 0 2000 0 .43 2 中粒式瀝青混凝土 40 1200 0 1800 0 .31 3 粗粒式瀝青混凝土 60 900 0 1200 0 .25 4 水泥穩(wěn)定碎石 ? 1500 0 1500 0 .28 5 改建前原路面 112.3 按設計彎沉值計算設計層厚度 :(彎沉值按新建路面 F 公式計算) Ld= 23 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 2 (0.01mm) 由于設計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS=Ld, 故彎沉計算已滿足要求

9、. H( 4 )= 200 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力計算設計層厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1、2、3、4 層底面拉應力計算均滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 200 mm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 200 mm(同時考慮彎沉和拉應力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 500 mm 改建前原路面總厚度 600 mm 驗算結果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 結構層示意圖如圖所示三、新建水泥路面設計（1） 交通分析由表16-20可知，一級公路的設計基準期為30年，安全等級為二級。由表16-3，臨界荷載處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.22。由兩階段的交通

10、量年平均增長率8%和6%。按式(16-4)計算得到設計基準期內(nèi)設計車道標準荷載累計作用次數(shù)為32931714，屬于特重交通等級。（2）初擬路面結構由表16-20可知，該道路所對應的變異水平為低級。由一級公路、特重交通等級和低級變異水平等級，查表16-17，初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。基層選用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量5%）厚度0.18m。墊層為0.20m低劑量無機結合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長5.0m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。（3）路面材料參數(shù)確定按表16-23和16-25，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值為31G

11、Pa。表16-14路基回彈模量取31.5MPa。查表16-27，低劑量無機結合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa。按式（16-53）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按式（16-50b）計算為（4）何荷載疲勞應力按式（16-52a），標準軸載在臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應力計算為因縱縫為設拉桿平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)為Kr=0.87?？紤]設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞荷載作用的疲勞應力系數(shù)Kf=Nev=（32931714）0.057=2.682。根據(jù)公路等級，由表16-24，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)Kc=

12、1.25。按式（16-49），荷載疲勞應力計算為（5）溫度疲勞應力由表16-28，區(qū)最大溫度梯度取88（/m）。板長5m，l/r=5/0.0.744=6.93，由圖16-14可查普通混凝土板厚h=0.25m，Bx=0.625。按式（16-56），最大溫度梯度是混凝土板的溫度翹曲應力計算為溫度疲勞應力系數(shù)Kt，按式（16-57）計算，查表16-29可得，自然區(qū)劃為區(qū)，式中a=0.828，b=0.041，c=1.323，Kt為再由式（16-55）計算溫度疲勞應力為查表16-20，二級公路的安全等級為二級，相應的變異水平等級為低級，目標可靠度為90%。再據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，查表16-2

13、2，確定可靠度系數(shù)為 r=1.16。按式（16-48）有因而，所選普通混凝土面層厚度（0.25m）可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。結構層示意圖如圖所示四、改建水泥路面設計設 計 內(nèi) 容 : 改建單層水泥混凝土路面設計公 路 等 級 : 一級公路變異水平的等級 : 低 級可 靠 度 系 數(shù) : 1.16 面 層 類 型 : 普通混凝土面層序號路面行駛車輛名稱單軸單輪組的個數(shù)軸載總重（kN）單軸雙輪組的個數(shù)軸載總重（kN）雙軸雙輪組的個數(shù)軸載總重（kN）交通量（輛/日）1解放CA50128.7168.20012002東風EQ140123.7169.2008003黃河JN162

14、159.51115005004太脫拉138S145.4001903005交通SH141125.55155.10013006交通SH361160001110100 序號 分段時間(年) 交通量年增長率 1 5 8 2 25 6 行駛方向分配系數(shù) 0.5 車道分配系數(shù) 0.5 輪跡橫向分布系數(shù) 0.22 混凝土彎拉強度 5 MPa 混凝土彎拉模量 31000 MPa混凝土面層板長度 5 m 地區(qū)公路自然區(qū)劃 面層最大溫度梯度 88 /m 接縫應力折減系數(shù) .87 基(墊)層類型-舊柔性路面上修筑的加鋪層層位 加鋪層材料名稱 厚度(mm) 回彈模量(MPa) 1 水泥穩(wěn)定粒料 180 1300 2

15、石灰粉煤灰土 150 600 3 改建前原路面 92.9 基層頂面當量回彈模量 Et= 304.3 MPa設計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù) : 4742 路面的設計基準期 : 30 年設計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù) : 3.2931714E+7 路面承受的交通等級 :重交通等級基層頂面當量回彈模量 : 304.3 MPa混凝土面層設計厚度 : 273mm驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 500 mm舊柔性路面上加鋪層總厚度(不包栝混凝土面層) 330 mm改建前原舊路面總厚度 600 mm驗算結果表明， 路面總厚度滿足路面防凍要求 。通過對設計層厚度取整, 最后得到路面結構設計結果如

16、下:結構層示意圖如圖所示 五、擋土墻設計1、基本參數(shù)：墻面高度(m)：h1=5 墻背坡度(+,-)：N=.3 墻面坡度：M=.1墻頂寬度(m)：b1=1.4 墻趾寬度(m)：db=1 墻趾高度(m)：dh=.8基地內(nèi)傾坡度：N2=.1 污工砌體容重(KN/m3)：r1=23路堤填土高度(m)：a=1 路堤填土坡度：M0=1.5路基寬度(m)：b0=24.5 土路基寬度(m)：d=.75填料容重(KN/m3)：R=19 填料內(nèi)摩擦角(度)：=30 外摩擦角(度)：=20基底摩擦系數(shù)：=.4 基底容許承載力：0(KPa)=160擋土墻分段長度(m)：L1=152、計算結果：1)求破裂角假設破裂面交

17、與荷載內(nèi)，采用相應的公式計算：擋墻的總高度：H=6.278m 擋墻的基地水平總寬度：B=4.784m=66.699=-.209=.605則=arctg=31.165驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)：堤頂破裂面至墻踵：(H+a)tg=4.402m荷載內(nèi)緣至墻踵：b-Htg+d=.366m荷載外緣至墻踵：b-Htg+d+b0=24.866m故破裂面交于荷載內(nèi)，與原假設相符，所選用公式正確。則計算圖式為：2)求主動土壓力系數(shù)K和K1=.441=.829m=.989m=4.46m=1.4743)求主動土壓力及作用點位置=243.228KN=195.016KN=145.357KN=1.792m=4.102m4)

18、抗滑穩(wěn)定性檢算擋土墻體積V=16.726m3 擋土墻自重G=384.693KN=1.548因為kc 1.3，則抗滑穩(wěn)定性檢算通過。5)抗傾覆穩(wěn)定性檢算=4.405因為k0 1.5，則抗傾覆穩(wěn)定性檢算通過。6)基底應力檢算B=4.784m=2.245m=.147m因為eB/6=131.224KPa=90.391KPa因為max 0，則基地應力檢算通過。附錄:1、瀝青路面計算當量標準軸載次數(shù)車型前軸重力(kN)后軸重力(kN)后軸數(shù)輪組數(shù)作用次數(shù)類當量（次/日）類當量（次/日）解放CA5028.768.21雙1200260.72457.18567東風EQ14023.769.21雙800171.02

19、8742.21404黃河JN16259.51151雙5001252.7691674.815太脫拉138S45.4902雙300479.2205397.4375交通SH14125.5555.11雙1300119.256611.48152交通SH361601102雙100402.3927674.1495當量次數(shù)之和（次/日）2685.3922857.284設計彎沉值（0.01mm）22.8929422.61062注：類型的當量標準軸載次數(shù)為以彎沉值和瀝青層底拉應力為設計指標時的計算結果類型的當量標準軸載次數(shù)為以半剛性材料層底拉應力為設計指標時的計算結果2、計算公式如下2、水泥混凝土路面計算當量標準

20、軸載次數(shù)前軸當量標準軸載次數(shù)車型iC2前軸重力（kN）標準軸載作用次數(shù)N（次/日）解放CA50524.15996.428.710012000.00133277東風EQ140569.12966.423.71008004.5110E-05黃河JN162383.09876.459.510050047.2663574太脫拉138S430.34726.445.41003000.42056570交通SH141551.02956.425.5510013000.00023625交通SH361381.72276.46010010010.76881566前軸換算為標準軸的當量次數(shù)（次/日）58.4573529后軸

21、當量標準軸載次數(shù)車型iC2后軸重力（kN）后軸數(shù)輪組數(shù)作用次數(shù)N（次/日）解放CA501168.21雙12002.628641東風EQ1401169.21雙8002.212012黃河JN162111151雙5004678.81太脫拉138S3.97604E-061902雙3000.000221交通SH1411155.11雙13000.093836交通SH3613.80432E-0611102雙1000.001748后軸換算為標準軸的當量次數(shù)（次/日）4683.747本年度當量標準軸載次數(shù)總次數(shù)為：4742.204五年后當量標準軸載次數(shù)總次數(shù)為：6967.854設計年限(五年)一個車道通過的累計標準當量次數(shù)為：2233996設計年限(二十五年)一個車道通過的累計標準當量次數(shù)為：30697718設計年限(三十年)一個車道通過的累計標準當量次數(shù)為：32931714注：此圖片為路基路面工程一書中新建單層水泥路面例題之中的公式，可以用公式編輯器進行編輯。