路面工程课程设计

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1、湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计11、沥青路面结构层设计 1.1 交通量的计算1.1.1 根据柔性路面设计弯沉值作为设计指标时计算的当量交通量由相关规定可以得出下表，由 得：4.3512()kiipNCn当量轴次换算注：轴载小于 40KN 的轴载作用不计。设计年限累计当量标准轴载数： 1157()36.%49.085.0terNN次其中 t=15,=0.5,r=5.5%.1.1.2 为半刚性路面时计算的当量交通量，由 得：8 12()kiipNcnP后轴轮 交通量交通车型 代表车型 位置 轴重/KN C1 C2 后轴数 组数 辆 /日标准轴载Ni/次前轴 2400 0.00小客车 桑塔

2、纳2000 后轴 2400 0.00前轴 25.55 1 6.4 1 2 500 8.46中客车SH141 后轴 55.1 1 1 500 37.41前轴 28.7 1 6.4 1 2 1800 50.49大客车CA50 后轴 68.2 1 1 1800 340.59前轴 25.75 1 6.4 1 2 400 7.00小货车 吉尔 130后轴 59.5 1 1 400 41.80前轴 35 1 6.4 1 2 900 59.86中货车CA390 后轴 70.15 1 1 900 192.51前轴 23.7 1 6.4 1 2 700 8.54东风EQ140 后轴 69.2 1 1 700 1

3、41.11前轴 49 1 6.4 1 2 750 215.57大货车JN150 后轴 101.6 1 1 750 803.62前轴 60 1 6.4 2 2 700 485.55特大车 日野ZM440 后轴 100 2.2 1 700 1540.00前轴 60 1 6.4 3 2 70 48.56拖挂车 五十铃EXR181L 后轴 100 1 1 70 210.00合计 Ni 4191.08湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计2当量轴次换算后轴轮 交通量交通车型 代表车型 位置 轴重/KN C1 C2 后轴数 组数 辆/日标准轴载Ni/次前轴 2400 0.00 小客车 桑塔纳2000 后

4、轴 2400 0.00 前轴 25.55 1 18.5 1 2 500 0.17 中客车SH141 后轴 55.1 1 1 500 4.25 前轴 28.7 1 18.5 1 2 1800 1.53 大客车CA50 后轴 68.2 1 1 1800 84.25 前轴 25.75 1 18.5 1 2 400 0.14 小货车 吉尔 130后轴 59.5 1 1 400 6.28 前轴 35 1 18.5 1 2 900 3.75 中货车CA390 后轴 70.15 1 1 900 52.78 前轴 23.7 1 18.5 1 2 700 0.13 东风EQ140 后轴 69.2 1 1 700

5、 36.81 前轴 49 1 18.5 1 2 750 46.11 大货车JN150 后轴 101.6 1 1 750 851.55 前轴 60 1 18.5 2 2 700 217.51 特大车 日野ZM440 后轴 100 3 1 700 2100.00 前轴 60 1 18.5 3 2 70 21.75 拖挂车 五十铃EXR181L 后轴 100 1 1 70 210.00 合计 Ni 3637.01 注：轴载小于 40KN 的轴载作用不计。设计年限累计当量标准轴载数： 1157()36.%7.05.490terNN次其中 t=15, =0.5, r=5.5%.一个车道上大客车及中型以上

6、的各种货车日平均交通量 Nh= 2910 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 4191 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.E+07 属重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 3637 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.E+07 属重交通等级即路面设计交通等级为重交通等级2、路面结构组合层组合2.1 方案一：湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计32.1.1 结构组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 1714 万次左右，根据规范

7、推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（22cm） 、基层采用水泥稳定碎石（20cm） 、底基层采用水泥石灰砂砾土（厚度待定） 。规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚 4cm） ，中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚 8cm） ，下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚 10cm） 。2.1.2 各层材料的抗压模量与劈裂强度查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20） 、15抗压模量与劈裂强度材料名称H（mm）20抗压模量15抗压模量劈裂强度细粒式沥青混凝土 40 1400 2000 1.2中粒式沥青混凝土 80 1200 1800 1.

8、0粗粒式沥青混凝土 100 1000 1200 0.8水泥稳定碎石 200 1500 3600 0.6水泥石灰砂砾土 ？ 1000 1800 0.4土基 40 2.1.3 路面结构层厚度的确定及强度验算2.1.3.1 土基回弹模量的确定该路段处于 II 区，为中液限粘性土，查相关表的土基回弹模量为 40.0MPa。-细粒式沥青混凝土 40 mm-中粒式沥青混凝土 80 mm-粗粒式沥青混凝土 100 mm-水泥稳定碎石 200 mm-水泥石灰砂砾土 ?mm-新建路基2.1.3.2 设计指标的确定对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。、设计弯沉值（一级公路

9、）湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计4该公路为一级公路，路面等级系数 取 1.0，面层是沥青混凝土路面 取CAsA1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于 20cm，基层类型系数 。1.0b设计弯沉值为：0.26decsbLNA0.217394581.021.4m、各层材料的容许层底拉应力 细粒式沥青混凝土 spRK0.29eScNKA0.34SPRaM中粒式沥青混凝土0.2.9aeSc 0.28SPRaK粗粒式沥青混凝土0.2.9aeScANK0.23SPRaM水泥稳定碎石 0.135eScA0.28SPRaK水泥石灰砂砾土0.145eScNK0.14SPRaM2.1.3.3 设计资料总结

10、设计弯沉值为 （0.01mm）相关资料汇总如下表：21.4材料名称H（mm）20抗压模量15抗压模量容许拉应力 （ ）aMP细粒式沥青混凝土 40 1400 2000 0.34中粒式沥青混凝土 80 1200 1800 0.28粗粒式沥青混凝土 100 1000 1200 0.23湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计5水泥稳定碎石 200 1500 3600 0.28水泥石灰砂砾土 ？ 1000 1800 0.14土基 40 2.1.3.4 确定水泥碎石层厚度（换算成三层体系）取设计弯沉值等于计算弯沉值为 21.4（0.01mm ）0.380.362sFLEAP1dLaMPE140cmh4

11、14.232HKnkaMPE10286.14065.12h02.3.E 1LKa根据 2.423nKkEHh 50m2.1.3.5 弯拉应力的验算A 点 细粒式密级配沥青混凝土底 ch4129.01nkikEH湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计638.065.14h 857.01421E02E( )=-.(MPa)可得 为压应力，不需验算。B 点 中粒式密级配沥青混凝土底41ikkiEh860.5.72.9 83.01212E0241E( )=-. (MPa)可得 为压应力，不需验算。C 点 粗粒式密级配沥青混凝土底41ikkiEh57.16.058.2101.5E024.E( 3)=-

12、.68 (MPa)可得 为压应力，不需验算D 点 水泥碎石层底 41ikkiEh139.65.089.210.675E0241E.20.28aRapmMPPE 点 底层弯拉应力湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计741ikkiEh3.2.1390.65 210.675E024E51.0.4aRapnMPP2.1.4 路面结构层的确定：2.1.4.1 路面结构层的确定： 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 40 mm-中粒式沥青混凝土 80 mm-粗粒式沥青混凝土 100 mm-水泥稳定碎石 200 mm-水泥石灰砂砾土

13、 202 mm-新建路基2.1.4.2 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.3 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.5 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 1.7 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 2.2 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 5.6 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 145.6 (0.01mm)2.1.4.3 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.168 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.007 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.068 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.12 (MPa)湖南科技大学土木工程学院路面工程课程设计8第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= 0.14 (MPa)2.1.4.4 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 400 mm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .2.2 方案二：2.2.1 结构组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次