新建沥青路面（水泥混凝土路面）设计旧路改建路面设计课程设计论文精荐.docx

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1、课程设计任务书题目新建沥青路面（水泥混凝土路面）设计旧路改建路面设计系（部）土木工程学院专业土木工程系班级土木093桥一学生姓名罗绪昌学号0907112359月工日至6月2日共J周指导教师（签字）系主任（签字）2021年6月10日设计内容及要求：1、路基干湿类型及路基回弹模量确实定；2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；3、水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算;4、旧路改建路面结构方案确实定及加铺层厚度的计算。设计原始资料：新建沥青路面(1),根本设计资料某公路设计为高速公路，设计年限为15年，拟采用沥青路面结构，设计车速为120KM/H,车辆荷载按公路I级荷载。12),气象

2、，地质资料公路地属高原，西南潮暖区V4区，路段地质组为泥质砂岩，夹石英砂岩，上覆亚粘土。路床顶面距地下水位。(3),交通资料交通调查资料为2002年(见下表)，设计年限的起算年为2005年，交通量年平均增长率为7%,2005年后的交通量增长率为13%。车型与交通量表序号汽车车型前轴重KN后轴重KN后轴数后轴组数后轴距m作用次数次/日1江淮AL6600171双10502会客JT69121双1803跃进牌NJ1311双7004东风牌EQ1401双5005黄河牌JN-150491双5006日野KB2221041双1207太脱拉13851802双32802、新建水泥混凝土路面设计资料公路自然区划Ik区

3、拟新建一条二级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9m。路床顶面距地表长期积水位2.3m。经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载口作用次数为1800t交通量年增长率为10%,试设计该路面。3、旧路改建资料广东省某二级公路，交通调查资料调查年为2003年，数值见表1所示，设计年限的起算年为2006年，交通量年增长率为10%,该路段路基属于枯燥类型，在不利季节(干季)用标准轴测得的路段40个测点的弯沉值如表2,测定时路表温度与前5H平均气温之和为85.C,原路面结构如图1所示，原有路面厚度为36cm石灰土底层，15Cnl水泥稳定砂砾基层，6cm沥青混凝土。土基回弹模量为40UPa。表1

4、车型黄河JN150交通SH141太脱拉138东风SP9135辆/d5201200360220实测弯沉值（单位：0.01mm）表258IlO6054389781377556458350393659418245474446496989785373607946578945674656788990三、设计完成后提交的文件和图表1 .计算说明书局部：1.1、基干湿类型及路基回弹模量确实定；当进行新路设计时，土基的回弹模量：此时路基尚未建成，土基的回弹模量，要通过预估某路段路基修筑后，可能出现的路基土的平均稠度，辩证地确定土基的回弹模量值。实际中是适用查表法。由路床外表至地下水位的高度H、地区所在的自然

5、区划及土质查沥青路面设计标准，确定土基的干湿类型。由土基的干湿类型，查设计标准得路基土的平均稠度5。由路基土的平均稠度，查设计标准得土基回弹模量E。如果是高等公路，由沥青路面设计标准说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量以提高15%-30机根据公路所处地区及路基填质、路基填土高度情况，确定路基干湿类型及回弹模量。1.2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数，结合公路等级，确定路面等级，计算设计弯沉值；根据当地筑路材料情况及自然气候特点，拟定路面结构方案，确定路面材料的设计参数；根据设计弯沉值计算路面厚度。需要时应验算拉应力是否满足容许拉应力

6、的要求。如不满足要求，采取相应措施进行调整后再重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，应验算防冻厚度是否满足要求。根据公路等级情况，需要时还应确定路肩的路面结构。1.3、水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数；初步拟定路面结构：初选路面结构层次、类型和材料组成，拟定各层的厚度、面板和接缝构造；确定材料参数，包括混凝土的设计弯拉强度和回弹模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量Pl弹模量；计算荷载疲劳应力；计算温度疲劳应力；检验初拟路面结构是否满足设计要求，如不满足要求，那么采

7、取相应的调整措施，重新拟定路面结构，进行设计。1.4、旧路改建路面结构方案确实定及加铺层厚度的计算。旧路改建以沥青路面的改建为主，主要设计内容包括：旧路的代表弯沉值的计算，根据所给的旧路弯沉调查资料，计算确定旧路面的代表弯沉值；旧路面当量回弹模量的计算；拟定改建路面的补强结构方案，进行补强层厚度的计算1.5、要求应附厚度计算，拉应力验算的微机计算结果。2 .图纸局部：绘制路面结构，设计施工图-张。四、进程安排序号项目时间(天)(一)新建沥青路面设计1(二)新建水泥混凝土路面设计2（三）旧路改建路面设计1编写设计计算说明书施工图绘制及装订成册五、主要参考资料：参考教材：?道路建筑材料?第三版

8、严家饭编著?公路工程?，人民交通出版社，张正林主编。?道路工程?，武汉工业大学出版社，于书翰主编。参考资料：1、？公路工程技术标准？(JTGBOl-2003)2、？公路水泥混凝土路面设计标准？(JTGD40-2002)3、？沥青路面设计标准？(JTGD50-2004)4、？公路路面基层施工技术标准？(JTJ034-2000)5、？公路沥青路面施工技术标准？(JTGF40-2004)6、？公路水泥混凝土路面施工技术标准？(JTGF30-2003)第1章新建沥青路面设计1.1 确定路面等级和面层类型1.1.1 以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算轴载换算轴载换算采用如下公式：炉汽车型号PiClC

9、2ni江淮AL6600前轴1711050后轴111050会客JT6912前轴1180后轴1118028.8跃进牌NJ131前轴1700后轴11700东风牌EQ140前轴1500后轴11500黄河牌JN-150前轴491500后轴11500日野KB222前轴1120后轴10411120太脱拉138前轴511280后轴801280当量轴载累计1340根据设计标准，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数取。交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，交通量年平均增长率为7%,2005年后的交通量增长率为13%2005年的交通量为：1.=4000故属于高级路面，该值可以用来计算路面的

10、设计弯沉及沥青层底拉应力。1.1.2 半刚性基层层底拉应力验算1.轴载换算轴载换算采用如下公式：V=C(8rlF汽车型号PiCtC2.ni图江淮AL6600前轴1711050一后轴111050会客JT6912前轴1180后轴11180跃进牌NJ131前轴1700后轴11700东风牌EQ140前轴1500后轴11500黄河牌JN-150前轴491500后轴11500日野KB222前轴1120后轴10411120太脱拉138前轴511280后轴8031280当量轴载累计累积当量轴次。a.2005年的交通量为Nl=设计年限内一个车道的累积当量轴次为：次故该值可用来计算半刚性基层层底的拉应力验算。1.

11、1.3路面的设计弯沉值的计算1.2 土基回弹模量确实定按路基土类与干湿类型，将路基划分为假设干路段(在一般情况下路段长度不应小于500米)确定各路段土基弹性模量。1.2.1 路基干湿类型确实定公路地属高原，西南潮暖区V，区，路段地质组为泥质砂岩，夹石英砂岩，上覆亚粘土。路床顶面距地下水位查?道路工程?表2-2-3路基临界高度参考值表得：粘性土路基的临界高度为:l-7l.920.9M2=I.Om, Hz =0-40-62H=2m：Hx 文径名件, 文径I每次先单击“数据存盘按出I每次先单击“计算”按钮数据存盘计 M查看文件I一文件名I清文件名I退出I 犁助计算内答r仅计算设计弯沉值6计算设计弯

12、沉值和容许拉应力轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(In)1交通量江淮AL66001726.51双轮组1286.32会客JT691231.265.61双轮组220.53跃进NJ13120.238.21双轮组857.54东风EQ14023.769.21双轮组612.55黄河JN15049101.61双轮组612.56日野KB22250.2104.31双轮组1477太脱拉13851.4802双轮组3343设计年限15车道系数 .45交通量平均年增长率13当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次:16

13、64设计年限内一个车道上累计当量轴次：1.104658E+07当进行半刚性基层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次1194设计年限内一个车道上累计当量轴次：7926451公路等级高速公路公路等级系数1面层类型系数1基层类型系数1路面设计弯沉值：23.4(O.Olnnn)层位12345结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土L4.44中粒式沥青混凝土1.31粗粒式沥青混凝土.8.23石灰粉煤灰碎石.6.3石灰土,251行人机对话键盘输入原有数据文件输入公路等级高速公路二J设计内容r才睡设计弯沉值设计C根据设计弯沉值和容许拉应力设计蟹配景沉值23. 1路面参

14、数输入验算防冻厚度($蛉算最?,防冻厚度(FOc不蛉算直瞽原里面总p路面设计层层位i5层计Cn役1膜路面回 (MPa)50.6设计类型G斫建路面设计r改建路面补g虽设计情鬻豺名I每次先单击“蓟据存盘”按钮湾文件名I冬产名卜二:UsersluoxuchangDesktopdaou_txt清文件名I数据存盘计算查看文件I退出I1.3.沥青路面结构参数调整0沥青路面结构参数端入窗口层位路面材料代码路面材料名称厚度(cm)20匕抗压模里(MPa)15C抗压模里(MPa)容许应力(MPa)10103细粒式沥青温:春土I41400I2000.820102中粒式沥青混凝土I612001600.73OlOl

15、粗粒式沥青温卷土I89001200,640712石灰粉煤灰碎石I2215001500.1450301石灰土I222I550550.08确定取消帮助新建路面结构厚度计算公路等级：高速公路新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：23.1(0.01mm)路面设计层层位：5设计层最小厚度：15(cm)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)(20C)(15C)1细粒式沥青混凝土414002000.82中粒式沥青混凝土612001600.73粗粒式沥青混凝土89001200.64石灰粉煤灰碎石2215001500.145石灰土？550550.

16、086土基50.6按设计弯沉值计算设计层厚度：1.D=23.1(0.01mm)H(5)=20cmLS=23.9(0.01mm)H(5)=25cmLS=22.1(0.01mm)H(5尸22.2cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H(5)=22.2cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(5)=22.2cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(5)=22.2cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(5)=22.2cm(第4层底面拉应力验算满足要求)H(5)=22.2cm(第5层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度：H(5)=22.2cm(仅考虑弯沉)H(5)=22.2cm(同时考虑弯沉和拉应

17、力)验算路面防冻厚度：路面最小防冻厚度40cm验算结果说明,路面总厚度满足防冻要求.1.3.竣工验算设计程序RE笳4出给、G人机对话键盘输入原有数据文件输入则q巴计算类型G新建路面计算r改建路面计算L“窗内容计算路基路面各层顶面投工验收皆沉值G糊腌麟麒公路等级牌速公路二J雄或加蛹路面片三三0机6路面卷效输入I懿盛产名阿次先单击“数据存盘”揶a幅鬻豺名每欠先单击“计算”的数据存盘I计算I查看文件退出清文件名I清文件名I帮助i1.3.沥青路面结构参数调整层位路面材料代码路面材料名称厚度(一)20P抗压模里(MPa)15C抗压模量(NPa)计算信息1I0103I细粒式跖青混凝土14002000I2I

18、0102中粒式沥青混:凝土115-12001600I3I0101I粗粒式沥青温质土-91200I4I0712石灰物煤灰碎石22ISoo1500I5I0301I石灰土SSO550I确定取消J帮助Ia沥青路面结构参数和计算信息输入宦口竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级：高速公路新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100层位结构层材料名称厚度(Cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息(20C)(15C)1细粒式沥青混凝土414002000计算应力2中粒式沥青混凝土612001600计算应力3粗粒式沥青混凝土89001200计算应力4石灰粉煤灰碎石2215001500计算应力5石灰土22

19、.2550550计算应力6土基50.6计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值：第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=23.1(0.01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=25.5(0.01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=29.6(0.01mm)第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=35.9(0.01mm)第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=104(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS=234.6(0.0Imm)(根据“基层施工标准”第88页公式)1.S=184.1(0.0Imm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力：第1层底面最大拉应力(1)=-.21

20、1(MPa)第2层底面最大拉应力(2)=-.042(MPa)第3层底面最大拉应力(3)=-.027(MPa)第4层底面最大拉应力(4)=.121(MPa)第5层底面最大拉应力(5)=.069(MPa)新建沥青路面结构附图石灰土石灰粉煤灰碎石22cm粗粒式沥青混凝土8cm中粒式沥青混凝土6cm细粒式沥青混凝土4cm1.4路面结构的组合与厚度方案方案二路面结构方案初定及初定方案各层拉应力计算路面结构细粒式沥青险中粒式沥青粗粒式沥青碎石灰粉煤灰砂砾土石灰碎石土劈裂强度 (MPa)路面结构见表L3.L1表路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下到达临界破坏状态时容许的最大

21、拉应力。Cr弁=LK,式中：OR容许拉应力(MPa)；5沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期的劈裂强度(MPa)； KS抗拉强度结构系数。对于沥青混凝土面层：KS =0.097/；对于无机结合料稳定集料类：，KS=O.35N：022 ZAe0,对于无机结合料稳定细粒土类：KS=O.45M“4细晟式沥青混凝土层底容许拉应力计算：中粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算： IO _ 石灰粉煤灰砂砾土底容许拉应力计算:ND石灰碎石土底容许拉应力计算，3301.4.2新建沥青路面方案的电算过程附图1.4.2.1 交通量年增长率分段数据a交通量年霜长至分段数据城入窗口（分1段）分段时间（年）年增长率（%）

23、157.37I0217I太脱拉138I514|802I2I2j319二确定I取消I帮助I沥青路面材料参数0沥青路面材料参数蝴入窗口层位路面材料代码路面材料名称劈裂强度(MPa)10103I细粒式沥青混凝土1.420102巾粒式沥青混凝土1.030101粗粒式沥青混凝土0.840704石灰粉煤灰砂砾土0.55I0305石灰碎石土.25确定I取消I帮助I沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序D演路BJSi十穹沉值和容十(HLS)主窗口原始数据输入r人机对话建盘输入G原有数据文件输入his? c 次先单击右黄技用计算内容C仅计算设计弯不值3计算设计言沉值和容许拉应力公路等级I高速公路一3面层类型系数

24、 L基层类理系数 L路面结构层救丁I各结构层设计参数输入- 一懈酷警 I毋次先单击“数据存盘”按扭清文件名II毋次先单击“计算”按扭清文件名I数据存盘I计算I查，文件I 退出I 帮助I序量1 江淮 AL66002 会客 JT69123跃进NJ1314东风EQ1405黄河JNI506日野KB2227太脱拉1381726.51双轮组1196.331.265.61双轮组235.920.238.21双轮组797.523.769.21双轮组655.449101.61双轮组569.6450.2104.31双轮组157.351.4802双轮组 150030重200-150030中等520020轻200

25、00000次365x1800(1+01)3-1!=-=1x036=38906126.252.2初拟路面结构断面方案一根据路基土质和水温状况，路面材料的性质与供给情况以及交通的繁重程度初拟路面结构为：面层水泥混凝土250mm基层级配碎砾石16OmmE1=350垫层石灰粉煤灰土200mmE2=700混凝土板的平面尺寸为宽，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2.2.1确定基层顶面的当量回弹模量E，式中：El基层顶面的当量回弹模量(MPa);E。路床顶面的回弹模量(MPa);EX一基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa);E,E?基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa);h 基层和底基层

26、或垫层的当量厚度(m)算；DX 基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MNm);%，% 基层和底基层或垫层的厚度(m);a,b与Ej芯。有关的回归系数计算。J *35*700 = 563 4S h2l0-162 + 0.22m5+5 (+2)2r 1DL n 二3500.165 + 7x0J25 (016+02)11n +41350x016+ 7000J2= 188W m=35Ma = 6.22 =1-144= 622誓广= 0.69= 3_53= 3.53x034qx35x56341P35=14819f120fflj满足要求222荷载疲劳应力的计算地基的计算回弹模量=式中n.地基回弹模量修正系数，计算荷载应力时,n=17180lxh-混凝土板厚（Cm）Et地基（基层顶面）当量回弹模量EtC地基（基层顶面）当量回弹模量计算可得普通混凝土面层相对刚度半径为rr=0-537fV=0J370-25xf卫盟丫=0367mlJ【1514引考虑行车荷载重复作用疲劳损耗的荷载应力，标准轴载尺在临界荷位处产生的荷载疲劳应力/由下式计算：式中：一标准轴载在临界荷位处产生

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