路基路面課程設(shè)計報告書.doc

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1、 路基路面課程設(shè)計 河 北 工 業(yè) 大 學(xué)路基路面工程課設(shè)報告書姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 班 級： 指導(dǎo)教師： 第 頁一、新建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計算公 路 等 級 : 一級公路新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100路面設(shè)計彎沉值 : 22.89 (0.01mm)路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 200 (mm) 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)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(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 :Ld= 22.89 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 1.7 (0.01mm) 由于設(shè)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(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1層底面拉應(yīng)力計算滿足要求) H(

3、 4 )= 200 mm(第 2層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 4 )= 200 mm(第 3層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 4 )= 200 mm(第 4層底面拉應(yīng)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(yīng)力計算滿足要求) 路面設(shè)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(yīng)力)驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 500 mm驗算結(jié)果表明 ，路面總厚度滿足防凍要求 。結(jié)構(gòu)層示意圖如圖所示二、改

4、建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計算（1）、改建路段原路面當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(dāng)量回彈模量 : 112.3 (MPa)（2）、軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)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(fēng)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(shè)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(dāng)以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 2685 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次 : 1.2189E+07 屬重交通等級當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 2857 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次 : 1.296982E+07 屬重交通等級路面設(shè)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(jié)構(gòu)類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 23 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細(xì)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(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100路面設(shè)計彎沉值 : 23 (0.01mm)路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 200 (mm)層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度 20平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 15平均抗壓 標(biāo)準(zhǔn)差 容

8、許應(yīng)力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細(xì)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(shè)計彎沉值計算設(shè)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(shè)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(yīng)力計算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1、2、3、4 層底面拉應(yīng)力計算均滿足要求) 路面設(shè)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(yīng)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(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 結(jié)構(gòu)層示意圖如圖所示三、新建水泥路面設(shè)計（1） 交通分析由表16-20可知，一級公路的設(shè)計基準(zhǔn)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(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)由表16-20可知，該道路所對應(yīng)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(jié)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(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)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(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(dāng)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(yīng)力按式（16-52a），標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)為Kr=0.87。考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞荷載作用的疲勞應(yīng)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(yīng)力計算為（5）溫度疲勞應(yīng)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(yīng)力計算為溫度疲勞應(yīng)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(yīng)力為查表16-20，二級公路的安全等級為二級，相應(yīng)的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為90%。再據(jù)查得的目標(biāo)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(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。結(jié)構(gòu)層示意圖如圖所示四、改建水泥路面設(shè)計設(shè) 計 內(nèi) 容 : 改建單層水泥混凝土路面設(shè)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(fēng)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(yīng)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(dāng)量回彈模量 Et= 304.3 MPa設(shè)計車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù) : 4742 路面的設(shè)計基準(zhǔn)期 : 30 年設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)量回彈模量 : 304.3 MPa混凝土面層設(shè)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(jié)果表明， 路面總厚度滿足路面防凍要求 。通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如

16、下:結(jié)構(gòu)層示意圖如圖所示 五、擋土墻設(shè)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(jié)果：1)求破裂角假設(shè)破裂面交

17、與荷載內(nèi)，采用相應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)力檢算通過。附錄:1、瀝青路面計算當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)量（次/日）類當(dāng)量（次/日）解放CA5028.768.21雙1200260.72457.18567東風(fēng)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(dāng)量次數(shù)之和（次/日）2685.3922857.284設(shè)計彎沉值（0.01mm）22.8929422.61062注：類型的當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為以彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時的計算結(jié)果類型的當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為以半剛性材料層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時的計算結(jié)果2、計算公式如下2、水泥混凝土路面計算當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)

20、軸載次數(shù)前軸當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)車型iC2前軸重力（kN）標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)N（次/日）解放CA50524.15996.428.710012000.00133277東風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)軸的當(dāng)量次數(shù)（次/日）58.4573529后軸

21、當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(biāo)準(zhǔn)軸的當(dāng)量次數(shù)（次/日）4683.747本年度當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)總次數(shù)為：4742.204五年后當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)總次數(shù)為：6967.854設(shè)計年限(五年)一個車道通過的累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量次數(shù)為：2233996設(shè)計年限(二十五年)一個車道通過的累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量次數(shù)為：30697718設(shè)計年限(三十年)一個車道通過的累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)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(jìn)行編輯。