东南大学路基路面课程设计报告.docx
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1、沥青路面厚度设计计算书学号: 姓名: 班级: 成绩: 日期: 2014年9月 27 / 27沥青路面厚度设计A、基本情况某地拟新建一条二级公路省道,路线总长21km,双向四车道,路面宽度为16m,该地属公路自然区划IV区,路基为低液限粘土土质,填方路基最大高度2.1m,路床顶距地下水位平均高度1.4m,属中湿状态,根据室内试验法确定土基回弹模量50MPa,年降雨量1200mm,最高气温39,最低气温-10。拟采用沥青混凝土路面,根据规范规定,查表得其设计使用期12年。B、交通荷载情况根据区域交通分析预测近期交通组成和交通量如表1所示,交通量年平均增长率为4%。表1 近期交通组成与交通量车型分类
2、代表车型数量(辆/d)小客车桑塔纳20002280中客车江淮AL6600220大客车黄海DD680450轻型货车北京BJ130260中型货车东风EQ140660重型货车黄河JN163868铰接挂车东风SP9250330要求:试根据交通荷载等级,选择相应的基层(和底基层)材料进行组合设计,并根据进行沥青路面厚度设计计算,编制计算书(计算书格式及编目示例附后)。一、基本设计条件与参数 依题意得,基本设计条件如下:新建二级公路,双向四车道,路面宽度16m,公路自然区划IV区,低液限粘土土质,填方路基最大高度2.1m,路床顶距地下水位平均高度1.4m,中湿状态,年降雨量1200mm,最高气温39,最低
3、气温-10。基本参数如下:土基回弹模量50MPa,设计使用期12年,交通量年平均增长率为4%。二、交通量分析本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载,以BZZ-100表示。1. 当设计弯沉值为指标时,当量轴次计算公式及计算结果如下:汽车车型Pi(kN)C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)4.35次/日黄海DD680前轴49.001145020.2100后轴91.5011450305.7696东风EQ140后轴69.2011660133.0471黄河JN163前轴58.61186884.8935后轴114.00118681534.8143东风SP9250前轴50.7
4、01133017.1909后轴113.303.413301931.4922(P=100kN)4027.418注:轴载小于25kN的轴载作用不计查规范得该公路车道系数为0.4,累计当量轴次计算如下:属于中等交通。2. 以半刚性基层层底拉应力为指标计算当量轴次汽车车型Pi(kN)C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)8次/日黄海DD680后轴91.5011450221.0962东风EQ140后轴69.201166034.7051黄河JN163前轴58.61186812.0698后轴114.00118682476.045东风SP9250前轴50.70113301.4407后轴113.3051
5、3304480.4664(P=100kN) 7225.823注:轴载小于50kN的轴载作用不计查规范得车道系数为0.4,累计当量轴次计算如下:属于重交通。由1、2计算可得,该设计道路的累积轴载情况属于重交通级别。三、 结构组合设计1.初拟结构组合和材料选取参照规范,本道路设计选用6层基本层位,路面结构面层采用沥青混凝土(18cm),其中表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度8cm);基层采用水泥稳定碎石(厚度取20cm);底基层采用石灰土(厚度待定),初拟厚度40cm。2.各层材料的抗压模量与劈裂强
6、度查表得到各层材料的抗压回弹模量和劈裂强度。抗压回弹模量取20的模量,得到20的抗压回弹模量:细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa,水泥碎石为1500MPa,石灰土550MPa。弯拉回弹模量和弯拉强度沥青层取15的值,分别为2000MPa、 1800MPa、1200MPa、3550MPa、1480MPa。各层材料的劈裂强度:细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa,水泥碎石为0.5MPa,石灰土0.225MPa。3.土基回弹模量的确定依题意得
7、土基回弹模量为50MPa。四、弯沉计算本公路为二级公路,公路等级系数取1.1,面层是沥青混凝土,面层类型系数取1.0,半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,基层类型系数取1.0。该路面结构属于弹性层状体系,计算较复杂,因此借助计算机软件完成计算任务,计算结果如下:路面设计弯沉五、层底拉应力计算通过电算程序计算得到,各层层底拉应力与容许拉应力计算结果如下:层位厚度(cm)类型层底拉应力(MPa)容许拉应力(MPa)14细粒式密级配沥青砼-0.23300.507126中粒式密级配沥青砼-0.03970.362238粗粒式密级配沥青砼-0.02040.2898420水泥稳定碎石0.25370.253
8、7540石灰土0.08880.8888六、设计极限状态验证极限状态验证如下: 路面厚度验证如下: 因此方案一符合设计要求。七、设计成果优化由于设计道路等级仅为二级公路,出于节省沥青用料的目的,新的方案从减少沥青层厚度的角度考虑,同时加厚水泥稳定碎石基层厚度,在保证路面承载能力和满足最小防冻厚度的要求,底基层厚度也可得到一定的缩减。设计方案如下:1.初拟结构组合和材料选取路面结构面层采用沥青混凝土(15cm),其中表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度5cm),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm);基层采用水泥稳定碎石(厚度取30cm);
9、底基层采用石灰土(厚度待定),初拟厚度30cm。2. 各层材料的抗压模量与劈裂强度与设计弯沉计算同方案一。 路面设计弯沉五、层底拉应力计算通过电算程序计算得到,各层层底拉应力与容许拉应力计算结果如下:层位厚度(cm)类型层底拉应力(MPa)容许拉应力(MPa)14细粒式密级配沥青砼-0.23310.507126中粒式密级配沥青砼-0.06890.362238粗粒式密级配沥青砼-0.04330.2898420水泥稳定碎石0.25370.2537540石灰土0.08880.8888六、设计极限状态验证极限状态验证如下: 路面厚度验证如下: 因此方案二符合设计要求。综上,方案二和方案一都能满足强度和
10、弯沉指标的要求,但方案二中路面结构层总厚度和沥青面层厚度降低,造价更加低廉,因此,在道路要求不高的条件下,可选择方案二。普通水泥混凝土路面板厚设计计算书学号: 姓名: 班级: 成绩: 日期: 2014年9月 普通水泥混凝土路面板厚设计A、基本情况某地拟新建一条二级公路省道,路线总长21km,双向四车道,路面宽度为16m,该地属公路自然区划IV区,路基为低液限粘土,路床顶距地下水位平均高度1.4m,本地石料以砂岩为主。拟采用普通水泥混凝土路面,根据规范规定,查表得其设计基准期20年,目标可靠度85%。综合以往工程情况,结合施工企业一般技术、设备和工艺水平,确定其变异水平等级为“中”。B、交通荷载
11、情况根据区域交通分析确定:设计车道初始年平均日标准轴载作用次数Ns为3775,交通量年平均增长率为4%;设计荷载选定为单轴双轮100kN,单次极限荷载经调研选定为单轴双轮170kN。C、其他已知情况选定平面尺寸:5m长,4m宽。接缝:缩缝为设传力杆的假缝,纵缝为带拉杆的平头真缝。路肩:基层材料与路面相同,面层采用与面层同厚度水泥混凝土,与路面板间设拉杆连接。要求:试根据交通荷载等级,选择相应的基层(和底基层)材料进行组合设计,并根据初估板厚进行板厚设计计算,编制计算书(计算书格式及编目示例附后)。一、 基本设计条件与参数依题意得:设计道路为二级公路,路面宽度16m,属公路自然区划IV区,路基为
12、低液限粘土,路床顶距地下水位平均高度1.4m,设计基准期20年,目标可靠度85%,变异水平等级为“中”;设计车道初始年平均日标准轴载作用次数Ns为3775,交通量年平均增长率为4%;设计荷载选定为单轴双轮100kN,单次极限荷载经调研选定为单轴双轮170kN。二、 交通量分析由题意可知年交通量平均增长率为4%,由规范得临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数为0.39。计算设计基准期内设计车道标准轴载累计作用次数如下: 查表得设计道路交通量等级属于重交通。三、结构组合设计参照规范,根据二级公路、重交通和中级变异水平,查表得初拟定路面结构组合如下:面层选用普通混凝土,厚度为0.25m;基层选用水泥稳定碎
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