路基路面课程设计.docx
- 文档编号:26636478
- 上传时间:2023-06-21
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:109.27KB
路基路面课程设计.docx
《路基路面课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《路基路面课程设计.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
路基路面课程设计
XXXX大学
《路基路面工程》课程设计说明书
课程名
称:
路基路面工程
题
目:
路基路面工程
专
业:
道路桥梁与渡河工程
学生姓
名:
XXX
学
号:
XXXXX
指导教
师:
XXXXXXXXXX
设计教
室:
10#B503、504
开始时
间:
2012年06月18H
完成时
间:
2012年06月24日
课程设计成绩:
学习态度及平时成绩(30)
技术水平与实际能力(20)
创新(5)
说明书撰写质量(45)
总分
(100)
等级
年月曰
指导教师签名:
1基本设计资料1
2沥青路面设计1
2.1轴载分析3
2.2结构组合与材料选取6
2.3各层材料的抗压模量和劈裂强度6
2.4设计指标的确定6
2.5路面结构层厚度的计算7
2.6防冻层厚度检验10
3水泥混凝土路面设计12
3.1交通量分析12
3.2初拟路面结构13
3.3确定材料参数13
3.4计算荷载疲劳应力14
3.5计算温度疲劳应力10
3.6防冻厚度检验和接缝设计12
参考文献16
1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III区。
地震烈度为六级。
设计标高243.50m,地下水位1.5m。
平均稠度为1.08,季节性冰冻地区,冻结深度为1.2m,所经地区多处为粉性土。
表1-1交通组成及交通量表
车型
交通量(辆/昼夜)
解放
220
CA10B
解放
150
CA30A
东风
160
EQ140
黄河
80
JN150
黄河
180
JN162
黄河
100
JN360
长征
190
XD160
交通
120
SH141
2沥青路面设计2.1轴载分析
我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载,表示为BZZ-lOOo标准轴载的计算参数按表3-1确定。
表3-1标准轴载计算参数
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载P(KN)
100
单轮当量圆直径d(mm)
21.30
轮胎接地压强P(Mpa)
0.70
两轮中心距(cm)
1.5d
(1)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40kN的各级轴载弓的作用次数耳均换算成标准轴载P的当量作用次数N。
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;
厲一被换算车型的各级轴载换算次数(次/日);
P—标准轴载(kN);
P-各种被换算车型的轴载(kN);
G—轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38;
c2-轴数系数。
K-被换算车型的轴载级别。
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:
C]=1+1.20-1)
式中:
m—轴数。
表2-2轴载换算结果
车型
£(RN)
G
c2
叫(次/口)
ecu%严
解放
前轴
19.40
1
6.4
220
—
CA10B
后轴
60.85
1
1
25.35
解放
前轴
26.50
1
6.4
150
7.62
CA30A
后轴
2X36.1
2.2
1
85.96
东风
前轴
23.70
1
6.4
160
1.95
EQ140
后轴
69.20
2.2
1
2.02
黄河
前轴
49.00
1
6.4
80
22.99
JN150
后轴
101.60
1
1
85.72
黄河
前轴
59.50
1
6.4
180
31.38
JN162
后轴
115.00
1
1
330.60
黄河
前轴
50.00
1
6.4
100
31.38
JN360
后轴
2X110
2.2
1
6791.43
长征
前轴
42.60
1
6.4
190
29.71
XD160
后轴
2X85.2
2.2
1
4246.87
交通
前轴
25.55
1
6.4
120
2.03
SH141
后轴
55.10
2
1
8.99
则其设计年限内一个车道上的累计量轴次仗.:
_[(l+"—l]x365切
式中N~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=15年;
N-设计端竣工后一年双向日平均当量轴次;
了一设计年限内的交通量平均增长率,由材料知,丫二0.089:
〃一车道系数,由材料知H二0.45。
(2)验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时,凡轴载大于50KN的各级轴
载£的作用次数耳均按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N'。
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;叫一被换算车型的各级轴载换算次数(次/日);
P—标准轴载(kN);
P—各种被换算车型的轴载(kN);
C;一轮组系数,双轮组为1・0,单轮组为1&5,四轮组为0・09。
C;—轴数系数;
表2-3轴载换算结果
车型
PjkN)
c2
叫(次/口)
cC“(%r
解放
前轴
19.40
1
18.5
220
—
CA10B
后轴
60.85
1
1
25.35
解放
前轴
25.50
1
18.5
150
22.03
CA30A
后轴
2X36.7
3
1
117.22
东风
前轴
23.70
1
18.5
160
5.64
EQ140
后轴
69.20
1
1
22.99
黄河
前轴
49.00
1
18.5
80
66.46
JN150
后轴
101.60
1
1
85.72
黄河
前轴
59.50
1
18.5
180
90.71
JN162
后轴
115.00
1
1
330.60
黄河
JN360
前轴
50.00
1
18.5
100
90.71
后轴
2X110
3
1
9261.04
长征
前轴
42.60
1
18.5
1QA
85.88
XD160
后轴
2X85.2
3
1
iyu
5791.19
交通
前轴
25.55
1
18.5
1on
5.87
SH141
后轴
55.10
1
1
iZU
8.99
rp——
10
■•t
(1+0.0850)-1
5
阳)T
x365x;;
\/
(1+0.05)-1
1—
+
L——1
Ns
Ne=
0.085
0.05
>>16010.4>0.4=4.759xlO7
2.2结构组合与材料选取
根据《公路沥青路面设计规范》,路面结构层釆用沥青混凝土(190加加),基层釆用水泥稳定碎石(厚度待定),底层釆用二灰土(400nun),釆用三层式沥青混凝土面层,表层釆用细粒式密级配沥青混凝土(40加加),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(60〃?
加),下面层釆用粗粒式密级配沥青混凝土(90,77/7?
)o
2.3各层材料的抗压模量和劈裂强度
土基回弹模量的确定可根据查表法查得。
各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已参照规范给出的推荐值确定。
见表2-4o
表2-4结构组合参数
层次
材料名
厚度(cm)
抗压回弹模量
强度劈裂(Mpa)
15。
C模量
20°C模量
①
细粒式沥青混凝土
4
2000
1400
1.4
②
中粒式沥青混凝土
6
1600
1200
1.0
③
粗粒式沥青混凝土
9
1200
900
0.8
④
水泥稳定碎石
30
1500
1500
0.5
⑤
二灰土
20
1000
1000
0.25
⑥
土基
—
—
—
—
2.4设计指标的确定
(1)设计弯沉值仃
公路为一级,则公路等级系数人取1.0;面层是沥青混凝土,则面层类型的系数人取1.0;路面结构为半刚性基层沥青路面,则路面结构类型系数人取1.0。
=600曾%
式中:
ld~设计弯沉值
N-设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数
&一公路等级系数,一级公路为1.0
A-面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0
人一基层类型系数,半刚性基层为1.0
Id=600Ne-Q2AcAAb=600x(4.487x10?
)_°2xlxlxl=17.69mm
(2)各层材料按容许层底拉应力乐,按下列公式计算:
式中:
7•—路面结构材料的容许拉应力,即该材料能承受设计年限R次加载疲劳弯拉应力(Mpa); k~抗拉强度结构系数。 对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数: Ks=0.09NeO22/Ac=9.769 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数: Ks=0.35Neoli/Ac=3.647 对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数: Ks=O.45^e011/Ac=4.689 表2-5结构层容许弯拉应力 材料名称 b、(Mpa) (rK(Mpa) 细粒沥青混凝土 1.4 4.11 0.34 中粒沥青混凝土 1.0 4.11 0.24 粗粒沥青混凝土 0.8 4.11 0.19 水泥稳定碎石 0.5 2.45 0.20 二灰土 0.25 3.15 0.08 2.5路面结构层厚度的计算 新建路面结构厚度计算 一级公路 5 BZZ-100 17.69(0.01mm) 4 15(cm) 公路等级 新建路面的层数 标准轴载 路面设计弯沉值 路面设计层层位 设计层最小厚度 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) 1 细粒式沥青混凝土 (20°C) (15°C) 4 1400 2000 .34 2 中粒式沥青混凝土 6 1200 1600 .24 3 粗粒式沥青混凝土 9 900 1200 .19 4 水泥稳定碎石 ? • 1500 1500 ・2 5 石灰粉煤灰土 20 1000 1000 .08 6 土基 35 按设计弯沉值计算设计层厚度: LD=17.69(0.01mm) H(4)=35cmLS=7(0.01mm) H(4)=40cmLS=17.1(0.01mm) H(4)=38.2cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度: 路面最小防冻厚度50cm 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: 细粒式沥青混凝土 4cm 中粒式沥青混凝土 6cm 粗粒式沥青混凝土 9cm 水泥稳定碎石 39cm 石灰粉煤灰土 20cm 土基 2.6防冻层厚度检验 根据规范知: 在季节性冰冻地区的中湿路段,路面设计应进行防冻厚度的检验,如小于规范定的最小防冻厚度时,应增设或加垫层使路面总厚度达到要求。 路面结构层总片丿叟h二4+6+9+22+40二8lcm,大J-最大冰冻深度50cm,所以不考虑冻层深度。 3水泥混凝土路面设计 3.1交通量分析 (1)标准轴载与轴载换算 我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN的单轴荷载作为设计标准轴载,表示为BZZ-lOOo凡前、后轴载大于40KN(单轴)的轴数均应换算成标准轴数,换算公式为: 式中: N-100KN的单轴一双轮组标准轴数的通行次数; P-各类轴一轮型;级轴载的总重(KN); ”一轴型和轴载级位数; “一各类轴一轮型i级轴载的通行次数; 5,—轴一轮型系数。 表3-1轴载换算结果 车型 匕(kN) n.(次/日) 解放 前轴 19.40 220 — CA10B 后轴 60.85 0.078 解放 CA30A 前轴 26.50 — 后轴 2X36.7 150 0.443X10-5 东风 前轴 23.70 160 — EQ140 后轴 69.20 0.442 黄河 前轴 49.00 80 — JN150 后轴 101.60 103.13 黄河 前轴 59.50 180 17.02 JN162 后轴 115.00 1684.37 黄河 前轴 50.00 100 4.56 JN360 后轴 2X110 98.36 长征 前轴 42.60 190 — XD160 后轴 2X85.2 3.317 交通 前轴 25.55 1on — SH141 后轴 55.10 1ZU 0.0087 则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数: n= / 式中: Ne~标准轴载累计当量作用次数; t一设计基准年限; Y一交通量年平均增长率,由材料知,丫=0・089;n-临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数,如下表3・2。 公路等级 纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站 0.17〜0.22 二级及二级以下公路 行车道宽>7m 0.34〜0.39 行车道宽W7m 0.54〜0.62 表3-2混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数 N严 N」(l+"—l]x365x〃 =6.68xlOd次。 3.2初拟路面结构 因为交通量3X10'<38.3XIO^100X10*次,故可知交通属于中等交通。 由以上可知相应于安全等级为三级的变异水平等级为中级,根据二级公路、中等交通等级和中级变异水平等级。 查规范知: 初拟普通混凝土面层厚为220mm: 基层选用石灰粉煤灰稳定粒料,厚为180mm: 垫层为150mm的低剂量无机结合稳定土。 普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m;长为5.0mo 3.3确定材料参数 取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;路基回弹模量为35Mpa;低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量为600Mpa;石灰粉煤灰稳定粒料基层回弹模量取1300Mpao 基层顶面当量的回弹模量值计算如下: 匚h迟+也1300x0.202+600x0.152让。 升人“ E==;;=\63・7'MPa xh: +h: 0.20-+0.15- D/迢+/7迟+(H(1 x124E^+EJu 1300x0.20+600x0.153(0.20+0.15)—11⑴ =+(+) 1241300x0.20600x0.15 =2.57MN讪 12£)i /? =(—-^)3=0.61m Ex a=6.22[1-1.51(|^)-°45]=6.22x[l-1.51x(1^^严】=仙 ==4.167x0.610-x35x(__r=179.75^. 普通混凝土面层的相对刚度半径为: 式中丫一混凝土板的相对刚度半径(m); H-混凝土板的厚度(m); E-水泥混凝土的弯沉弹性模量(Mpa); op—标准轴载匕在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(Mpa); kr-考虑接缝传荷能力的应力折减系数,纵缝为设杆拉的平缝,kr=0.87〜0.92,纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界kr=1.0,纵缝为设杆拉的企口缝,"0.76〜0.84,; k-考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数,按公路等级查下表3-3; 表3-3综合系数kc 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路 kc 1.30 1.25 1.20 1.10 Op-标准轴载巳在四边自由板的临界荷载处产生的荷载应力(Mpa)。 f=0.077/°6/? ~2=0.0770XO.64306x0.22-2=1.220MR/,k,=N: ®=2.081 根据公路等级,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综和系数^.=1.20,则荷 载疲劳应力为: bp=kfkka=Q.87X2.081X1.20X1.220=2.65MPa 3.5计算温度疲劳应力 由《路基路面工程》知,II区最大温度梯度取88(°C/m)o板长5m,L/r=5.92;己知混凝土板厚0.25m,Bx=0.63o 则可知最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力: %/£兰丄 式中: a-混凝土的温度线膨胀系数: Te一最大温度梯度,T=88°c/m; B-综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数; 。 诟一最大温度梯度时土板的温度翘取应力(Mpa)。 _1.0xICT'x29000x0.25x88x0.63 2 温度疲劳系数&=厶[。 (字)「-切,式中a,b和c为回归系数,按所在地区公路 b伽fr 自然区划查下表3-4o 表3-4回归系数a,b和c 系数 公路自然区 II III IV V VI VII a 0.828 0.855 0.841 0.871 0.837 0.834 b 0.041 0.041 0.058 0.071 0.038 0.052 c 1.323 1.355 1.323 1.287 1.382 1.270 k,=-^-[°(玉广-b]=—X[0.828X(12^/323_0041]=0542%fr2.1、4.3 则温度疲劳应力: =k,(rlm=0.548X2.02=lAIMPa 综合,二级公路的安全等级为三级,相应于三级的安全等级的变异水平等级为中级,目标可靠度为85%。 再根据查得的目标可靠度和变异水平等级,确定可靠度系数 乙=1.13。 乙(b”+b“.)=l.13x(2.65+1.11)=4.26MPg;.=4.5MP°,故满足要求。 3.6防冻厚度检验和接缝设计 (1)防冻厚度检验 由《公路水泥混凝土路面设计规范》知,路面防冻厚度为0.5m,而设计路面总厚度为0.55m,由于0.5<0.55,故满足设计要求。 (2)接缝设计 为避免由温度产生的应力破坏,所以,在混凝土板中设置横缝与纵缝,这段路为中等交通,缝中设拉杆,拉杆长0.5m,直径22mm,每隔30cm设置一个。 1横向胀缝 缝隙宽20mm,缝隙上部4cm深度内浇填缝料拉杆的半段固定在混凝土内,另一半涂以沥青,套上长约10cm的塑料套筒,筒底与杆端之间留有3cm空隙,用木屑与弹性材料填充。 2横向缩缝 缩缝釆用假缝,缝隙宽5mm,深度为5cm. 3施工缝 施工缝釆用平头缝或企口缝的构造形式,缝上深5cm,宽为5mm的沟槽,内浇填缝料。 4横缝的布置 缩缝间距一般为5m,混凝土路面设置胀缝。 5纵缝的设置 在平行于混凝土路面行车方向设置纵缝,缝间距4m,设置为假缝带拉杆形式,缝的上部留有5mm的缝隙,内浇注填缝料,缝与横缝一般做成垂直正交,使混凝土具有90°的角隅。 參考文献 1、邓学钧路基路面工程(第二版).人民交通出版社,2005 2、中华人民共和国行业标准: 公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006).北京: 人民交通出版社2006
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 路基 路面 课程设计