路基路面工程课程设计.doc
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1、 成都学院课程名称: 路基路面工程 学 院: 建筑与土木工程学院专 业: 土 木 工 程 学 号: 年 级: 2023级 学生姓名: 朱兰宇 指导教师: 陈小平 六月 目录1 设计任务书11.1 路基部分11.1.1 设计资料11.1.2 设计任务11.2 路面部分11.2.1 设计资料11.2.2 设计任务22 路基部分设计22.1 路堤横断面设计22.2 路堑横断面设计43 路面部分设计43.1 沥青路面设计43.1.1轴载分析43.1.2 结构组合与材料选取73.1.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度83.1.4 设计指标的拟定83.1.5 路面结构层厚度的计算103.1.6 沥青混凝土面
2、层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算113.1.7 防冻层厚度检查143.2 水泥混凝土路面设计143.2.1 交通量分析143.2.2 初拟路面结构153.2.3 拟定材料参数163.2.4 计算荷载疲劳应力173.2.5 计算温度疲劳应力183.2.6防冻厚度检查和接缝设计203.2.7角隅钢筋设计20参考文献21附录221 设计任务书1.1 路基部分1.1.1 设计资料(1) 路堤横断面设计高程为514m,地面高程为510m,地面横坡为12(左高)。(2) 路堑横断面设计高程为825m,地面高程为830m,地面横坡为16(右高)。(3) 公路等级为高速,设计速度为80km/h,车道数为6
3、车道,原地面土质为胶结和密实的碎土石。1.1.2 设计任务根据上述资料,分别设计路堤和路堑的横断面,涉及横断面高度、宽度(行车道、中间带、路肩各部分的宽度)、边坡坡度,原地面如何解决、压实度。在设计说明书中需具体说明设计的过程和拟定依据。1.2 路面部分1.2.1 设计资料该路段设计年限2023,交通量年平均增长6.5%,车道系数=0.5,该路段处在中国公路自然区划V3区,公路等级为高速,路面宽度为B=24.5m,行车道为6道,此公路设有一个收费站,且处在中湿路段。路基土为粉质中液限土,潮湿路段E0=23.5Mpa,中湿路段E0=31.7Mpa,干燥路段E0=35.5Mpa,沿线有砂石,且有碎
4、石、石灰、粉煤灰供应。表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量跃进NJ230 590解放CA10B899黄河JN150385长征XD250313依土姿TD501501菲亚特650E249太脱拉138491.2.2 设计任务(1) 收费站采用水泥混凝土路面,其他路段采用沥青混凝土路面;(2) 沥青混凝土路面设计重要内容涉及:轴载分析、结构层组合设计、材料参数拟定、设计指标计算、路表弯沉和层底拉应力检算。(3) 水泥混凝土路面设计涉及:交通量分析、路面结构组合设计、材料参数拟定、荷载疲劳应力计算、温度疲劳应力计算、防冻厚度计接缝设计、角隅钢筋设计。2 路基部分设计2.1 路堤横断面设计(1) 路堤
5、宽度:路堤宽度为行车道路面和两侧路肩宽度之和。由公路工程技术标准(JTG B012023)的规定设计,查表2-1得到,高速公路,设计速度80km/h的6车道公路,路堤宽度取32m。表21公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基宽度(m)一般值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值40.0025.0038.5023.5021.5020.00其中每个车道宽度取3.5m,路肩宽度取3m,并铺筑硬质路肩,中间带宽度5m。(2) 路堤高度:我国公路路基设计规范(JTGD302023)中规定:“
6、新建公路的路基设计高程为路基的边沿高程。已知路堤横断面设计高程为514m,地面高程为510m,地面横坡为12(左高)。则路堤的边沿高程为1344m。则路堤横断面形式如图21。(3) 路堤边坡坡度:根据填料种类和边坡高度按表23拟定。由设计高程和原地面高程可知边坡高度1.5939290特重、极重交通荷载等级1.9(5) 路基排水系统采用边沟的形式。设立在路堤的坡脚外侧,纵坡与路线纵坡一致,平坡路段采用0.5%的纵坡,截面形式采用梯形截面,材料采用浆砌片石,对于高速公路砂浆采用M7.5。2.2 路堑横断面设计(1)路堑宽度: 路堑宽度为行车道路面和两侧路肩宽度之和。由公路工程技术标准(JTG B0
7、12023)的规定设计,查表2-1得到,高速公路,设计速度80km/h的6车道公路,路堑宽度取32m。表21公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基宽度(m)一般值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值40.0025.0038.5023.5021.5020.00其中每个车道宽度取3.5m,路肩宽度取3m,并铺筑硬质路肩,中间带宽度5m。(2)路堑深度:我国公路路基设计规范(JTGD302023)中规定:“新建公路的路基设计高程为路基的边沿高程。则已知路堑横断面的设计高程为825m,地
8、面高程为830m,地面横坡为16(右高)。则路堑的边沿高程为825m,则横断面形式如下图22。(3)路堑边坡坡度应根据边坡高度和开挖土质等因素拟定。由设计高程和原地面高程可知开挖深度(边坡高度)8m,综合表2-4取路堑的边坡坡度为1:1.5。表24土的类别边坡坡率黏土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土1:1中密以上的中砂、粗砂、砂砾1:1.5卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1:0.75中密1:1(4) 路基排水系统采用边沟的形式。设立在路堑的坡脚外侧,纵坡与路线纵坡一致,平坡路段采用0.5%的纵坡,截面形式采用梯形截面,材料采用浆砌片石,对于高速公路砂浆采用M7.5。3 路面部分设计3.
9、1 沥青路面设计 3.1.1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,表达为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3-1拟定。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)15d1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25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数。式中: 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; 被换算车型的各级轴载换算次数(次/日); 标准轴载(); 各种被
10、换算车型的轴载();C1 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。 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:式中:m轴数。表3-2 轴载换算结果车型()(次/日)跃进NJ230前轴23.70115901.002后轴69.2011590110.344解放CA10B前轴19.4016.48993.697后轴60.8511899106.334黄河JN150前轴49.0016.4385121.378后轴101.6011385430.498长征XD250前轴37.8016.43132
11、9.304后轴72.602.21313138.390依土姿TD50前轴42.2011150135.651后轴90.00111501987.931菲压特650E前轴33.00112492.977后轴72.001124969.3太脱拉138前轴51.4016.44919.259后轴80.002.214958.394N2130则其设计年限内一个车道上的累计量轴次: 式中 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=2023; 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次; 设计年限内的交通量平均增长率,由材料知,=0.069; 车道系数,由材料知=0.5。则:次。2验算半刚性基层层底拉应力
12、的累计当量轴次时,凡轴载大于50KN的各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。式中: 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; 被换算车型的各级轴载换算次数(次/日); 标准轴载(); 各种被换算车型的轴载(); 轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.09。 轴数系数;表3-3 轴载换算结果车型()(次/日)跃进NJ230前轴23.70115900.006后轴69.201159032.785解放CA10B前轴19.40118.58990.034后轴60.851189913.686黄河JN150前轴49.00118.538525.883后轴1
13、01.6011385440.685长征XD250前轴37.80118.53132.768后轴72.602.2131325.865依士姿TD50前轴42.201115011.597后轴90.00111501560.376菲压特650E前轴33.00112490.040后轴72.001124943.752太脱拉138前轴51.40118.5496.399后轴80.002.214916.843N1140.09则其设计年限内一个车道上的累计量轴次为: 次。3.1.2 结构组合与材料选取根据公路沥青路面设计规范,并考虑公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供应,路面结构层采用三层式沥青混凝土面层,表层采用细
14、粒式密级配沥青混凝土(40),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(60),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(90),基层采用水泥稳定碎石(厚度待定),底层采用二灰土(350)。示意图如图31图313.1.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度土基回弹模量的拟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拟定。见表3-4。表3-4 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)15C模量20C模量细粒式沥青混凝土4202314001.2中粒式沥青混凝土6180012001.0粗粒式沥青混凝土9120010000.8水泥稳定碎石待定150015000.6二灰
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