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1、29路基路面工程课程设计 路基路面工程课程设计 专业：土木工程（道路与桥梁）姓名： 杨 鉴 波 学号： 1028003554 指导教师：袁 玉 卿目 录 一、设计原始资料 2 二、水泥路面设计 3 1、交通分析 3 2、初拟路面结构 5 3、路面材料参数确定 7 4、荷载疲劳应力 10 5、温度疲劳应力计算 11 6、电算水泥混凝土路面设计 1 三、沥青路面设计 16 1、初拟路面结构组合 16 2、交通分析 1 3、路面设计弯沉值 4、各层材料的容许层底拉应力 22 5、电算沥青路面设计 23主要参考文献 0一.设计资料公路自然区划II1拟建一双车道二级公路,该地区为粘性土,稠度为1.0,山
2、岭重丘区.沿线的工程地质及水文地质良好。山体附近有多处采石厂，砂石材料丰富,其他材料均需外购。拟设计道路路基宽度10m，路面宽度7.5m，路肩宽度1.25m，其中硬路肩宽度0.75m，土路肩宽度0.5m。所经地区多处为粘性土。根据最新路网规划,预测使用初期年平均日交通量见下表,年均增长为5%。表一 预测竣工后第一年的交通组成 车型 双向交通量解放CA10B东风EQ-140日野KB222黄河JN-150小汽车辆/d1620142070801450二、水泥路面设计1、交通分析查规范，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同
3、轴-轮型和轴载的作用次数，按式（3 .0 4-1）换算为标准轴载的作用次数。 式中：Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（KN）；轴型和轴载级位数；各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数 由已知资料计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数见下表：车型轴重 i交通组成当量轴次解放CA-10B前轴19.40620.294916200.5724后轴60.851东风EQ-140前轴23.70569.129614203.9264后轴69.201日野KB222前轴50.20412.145370137.7618后轴104.301黄
4、河JN-150前轴49.00416.455680103.4990后轴101.601小汽车前轴-556.2114500.0000后轴-1合计245.7596 Ns（解放）=620.2949*1620*0.19416+1*1620*0.608516=0.5724Ns（东风）=569.1296*1420*0.23716+1*1420*=3.9264Ns（日野）=412.1453*70*0.50216+1*70*1.043016=137.7618Ns（黄河）=416.4556*80*0.4916+1*80*1.01616=103.4990Ns（小汽车）=0Ns= Ns（解放）+Ns（东风）+Ns（日野
5、）+Ns（黄河）+ Ns（小汽车）=0.5724+3.9264+137.7618+103.4990+0=245.7596表二 可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低中中中高表三 车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34O39行车道宽7mO540.62注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。由表二可知，二级公路的设计基准期为20年，安
6、全等级为三级。由表三可知,临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长率为5。按下式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：式中： Ne标准轴载累计作用次数； T 设计基准期；gr 交通量年平均增长率； 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按表三选用由于标准荷载累计作用次数：100 Ne=115.62000由表四查得，属重交通。表 四 交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne（104）2000100200031003表五 水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）2602
7、50240270240260230250220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）2402102302002202002302202、初拟路面结构由表二可知，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表五初拟普通混凝土面层厚度为O.25m。基层选用级配碎砾石（基层），厚0.20m。垫层为级配碎砾石（垫层），厚0.15m。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长4.5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。 1) 纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定： 一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向
8、施工缝，构造如图一所示；一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，构造如图二所示。2) 每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处，构造如图三所示。3) 横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式,因本设计为重等交通公路，所以采用设传力杆的假缝，构造如图四所示。 3、路面材料参数确定表六 混凝土弯拉强度标准值交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0表七 中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围(MPa)土 组公路自然区划土质砂264240503950
9、35605060粘质土25453040254530453045粉质土22463254305027433045表八 垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围材料类型回弹模量(MPa)材料类型回弹模量(MPa)中、粗砂80100石灰粉煤灰稳定粒料13001700天然砂砾150200水泥稳定粒料13001700未筛分碎石180220沥青碎石(粗粒式，20)600800级配碎砾石(垫层)200250沥青混凝土(粗粒式，20)8001200级配碎砾石(基层)250350沥青混凝土(中粒式，20)10001400石灰土200700多孔隙水泥碎石(水泥剂量9.511)13001700石灰粉煤灰土600900多孔
10、隙沥青碎石(20，沥青含量2.53.5)600800查表六，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为fr=5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。查表七，路基回弹模量取30MPa。查表八，石灰粉煤灰土垫层回弹模量取800MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1600MPa。按下式计算基层顶面当量回弹模量如下：E1=300Mpa E2=250Mpa E0=30Mpa h1=0.2m h2=0.15m Ec=31000Mpa 式中： Et 基层顶面的当量回弹模量(MPa)；E0路床顶面的回弹模量(MPa)；Ex基层和底基层或垫层当量回弹模量(MPa)； E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量(MP
11、a)；hx基层和底基层或垫层的当量厚度(m)； Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m)；h1、h2基层和底基层或垫层的厚度(m)； a、b与ExE0有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算如下：式中： r 混凝土板的相对刚度半径(m)；H 混凝土板的厚度(m)；E c水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)； Et 基层顶面当量回弹模量(MPa) 4、荷载疲劳应力按下式，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为式中：ps标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)；r 混凝土板的相对刚度半径(m)，按式(B.1.3-2)计算；h 混凝土板的厚度(m)；因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=O.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由表九，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=1.20。表九 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kc1.301.251.201.10按式下式，
