课程设计路基路面工程课程设计计算书.docx

1、课程设计路基路面工程课程设计计算书路基路面工程课程设计计算书指导老师：专业年级：班级，学号：学生姓名：完成时间： 2010 年 6 月 24 日路面结构设计的计算基本资料：某地区规划修建一条四车道的一级公路，沿线筑路材料的情况： 石料：本地区山丘均产花岗岩、流纹岩和凝灰熔岩；储量丰富，岩体完整。石料强度高。砂：海岛沿岸多 处沙滩可供取砂，运输较方便。土料：沿线丘岗均有砖红色亚粘土和黄褐色砂砾质粘土可供 路基用土。此公路的设计年限为 20年，拟采用沥青路面结构进行设计。 一、轴载分析。” +篦 +丫3+丫41设计年限内交通量的平均增长率： =-一2 3一44由主要预测年交通量表可算得：2000年

2、到2005年的年增长率：12266（1 J5 =18293，可算得： 8.3%52005年到2010年的年增长率：18293（1，2）=26204，可算得：2=7.5%52010年到2015年的年增长率：26204（1，3） =35207，可算得：3 =6.1%52015年到2020年的年增长率：35207（1 4）= 55224，可算得： 4 =9.4%故 1 2 3 4 8.3% 7.5% 6.1% 9.4%- 4 42、设计年限内一个车道的累计当量轴次的计算。PN=：严2叶4.35预测交通组成表车二型前轴重（KN）前轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆 / 日）跃进NJ13

3、016.2038.301双轮组702解放CA10B19.4060.851双轮组962黄河JN15049.00101.601双轮组661对于跃进NJ130:前轴：R=16.20KN25KN，省略不算后轴：C1=1, C2=1, P=38.30KN，P=100KN, n =702P 4 3 5 38.30 4 3 5N =C1C2ni( l) 51 1 702 ( ) =3彳0.8次/dP 100对于解放CA10B :前轴：R=19.40KN25KN,省略不算。后轴：C1=1, C2=1, R=60.85KN , P=100KN, n =962C1C2ni（P）4.3tl 1 962 （O） 4*

4、11O.8次加 对于黄河JN150:前轴：C1=1, C2=6.4, R=49.00KN , P=1OOKN, ni=661N =GC2n （弓）4.5仆6.处6614900） 4=3190.0次/d P 100后轴：C1=1, C2=1, R=101.60KN , P=100KN, ni =661N =C1C2ni （-P）4.3 =1 1 661 （101.60） 4 =3708.3次/d P 100最终可汇成下表：轴载换算结果表（弯沉）车型P（ KN）GC2ni （次/日）CGn （卫广35P跃进NJ130前轴16.2016.47020后轴38.301170210.8解放CA10B前轴1

5、9.4016.49620后轴60.8511962110.8黄河JN150前轴49.0016.4661190.0后轴101.6011661708.3合计N =送 C1C2 nj（旦）4.35i 二 P1019.9t=20 年,设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为 =7.8%，双向四车道，故车道系数 选为0.4。故0.078N（1 ）j 365 N1 19078）20T 365 1019. 0.4 = 6665106 次2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时， 换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式同理，计算结果可如下表所示:轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型P ( K

6、N )C1C2n (次/日 )C1C2ni (p)跃进NJ130前轴16.2011.857020后轴38.30117020解放CA10B前轴19.4011.859620后轴60.851196218.1黄河JN150前轴49.0011.856610后轴101.6011661750.5合计n =迟 com(旦)8y p768.6设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算:细粒式沥青混凝土h1=4cm细粒式沥青混凝土h1=4cm中粒式沥青混凝土h2 =5cm中粒式沥青混凝土h2 =6cm粗粒式沥青混凝土h3=6cm粗粒式沥青混凝土h3 =8cm水泥稳定碎石h4 =20cm水泥稳定碎石h4 =

7、?石灰土h 5 =?一灰土h5=16cm级配碎、砾石h6=12cm填隙碎石h6=10cm万案一:、拟定路面结构组合方案及厚度。组合方案，拟定了两种，其简图如下所示: 方案一：土基土基三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。1）确定各层材料的抗压模量与劈裂强度。查表可得下列设计参数，汇表如下:材料名称抗压回弹模量（MPa）15 C劈裂强度(MPa )20 C15 C细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120014001.0粗粒式沥青混凝土100012000.8水泥稳定碎石15000.5石灰土5500.225二灰土7500.25级配碎、砾石225填隙碎石2502）

8、确定土基的回弹模量。该路段处于IV7区，为黏质土，且稠度为 1.00。查公路沥青路面设计规范可得土基回弹模量为 34.5MPa四、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，并进行结构底层拉应力验算。1、 设计弯沉值的计算：0 2Ld =600 Ac As Ab该公路为一级公路，故公路等级系数 Ac =1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数As=1.0。方案一：半刚性基层上设置 40mm+50mm+60mm=150mm160mml沥青混合料结构层，Ab =1.0o故 Ld =600肌亠.2代人乓=600 666510611.2 1.0 1.0 1.0 = 25.91 m

9、m方案二：半刚性基层上设置 40mm+60mm+80mm=180mm,介于160mm和260mm之间的沥青混合料结构层，故由线性内插可求得 代=1.12 o故 Ld =600Ne.2AcAsAb =600 6665106 .2 1.0 1.0 1.12 = 29.01mm2、 各层材料的容许层底拉应力的计算。CT容许拉应力二R =Ks计算结果列于下表:各层材料的容许拉应力材料名称CTsp（ MPa）KJ（ MPa）细粒式沥青混凝土1.42.680.5224中粒式沥青混凝土1.02.680.3731粗粒式沥青混凝土0.82.950.2712水泥稳定碎石0.51.910.2618石灰土0.2252

10、.460.0915二灰土0.252.460.1016五、确定设计层的厚度。1、方案一计算:（采用三层体系为计算体系）1 ）令实际弯沉Is =ld，则弯沉综合修正系数ls .0.38, E0 0.3663（曲）（；）= 1.63 ( 塑 严(竺广36 .522000x10.65 0.7弹性三层体系的实际弯沉ls =10002 : , FE1故理论弯沉系数:！IsE125.91 14002000 p、F4.682000 0.7 10.65 0.522）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:E1h1E2h2E3h3E4h4E5h 5E6h6E0E1 h1E2 HE0则中层厚度的换算

11、公式为:6H f飞k =3=h2 h3hs=5 62.4 1 00 0 202.4 1 500 0120012001200 122225=(38.5 0.7%)测3)I A = 410.65巾38=3 4煌00-0.03由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得:故 K2 1 便 0.56:K1 5.8 1.44再查诺谟图可得 H必8故 H =4.8 10.65 = 51.1cm故 H =38.5 0.7h5=51.1由此可解得：h5 =18cm2、方案二计算:（采用三层体系为计算体系）1）令实际弯沉Is = Id，则弯沉综合修正系数l s 0.38 En 0.36F =1.63(

12、 2000629.01 0 38-1.63 ( ).200010.65s ) Tp34.5 0.36 ( )=0.540.7弹性三层体系的实际弯沉1000瞥/29.01 1400E1故理论弯沉系数 r 5.042000 F 2000 汉 0.7 汉 10.65 汉 0.542）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:E1h1E2h2E3h3E4h4E5h 5E6h6E。E1h1E2HE0则中层厚度的换算公式为:6H七八hk2k 二2.4=人2 + 人3 2.4E3 41000 厂=6 82；4 h41200=(31.8 1.1h4)cm鳥 162.4 7 50 1 0240.6

13、5 = 0.38查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得馆2.4E6E2E5E2E: h521200 1200=0.03E2 e 12001400.9 ，查诺谟图可得:=5.8 由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得:的 5.04故 K2 - 0.60:K1 5.8 1.44再查诺谟图可得 % =4.3故 H =4.3 10.65 = 45.8cm故 H =31.8 1.1h4 =45.8 由此可解得：13cm六、层底弯拉应力验算。公路为一级公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。1、方案一的层底拉应力的验算。 （采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1

14、）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：查诺谟图可得：mi? =0.78又因为 %=27.%0.65=2.6故沥青混凝土面层底面的最大拉应力:;gm? =0.7 0.13 1.09 0.78 =0.0774MPa :容许拉应力 0.2712MPaE1h1E2h2E3h3E4h4E5h 5E6h62）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系,E。如下图所示：E4hE5hE。EkE44h八hkk =1=4. 1400 515001500二 33.2cmh八6吨k=5 . E5E2 h3,2 h2E3 h

15、4E4E4E41200E6E5=hj.9 号 + h60.95225550 _=180.9 ：-120-9 550550=22.4cm150015006 1000 201500由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,3.210.65弋.1 E0 E2半E5亠务厂550150。74查诺谟图可得：m, =1.3 ，-0. 1 4又因为日厂22.410.65 W故半刚性基层底面的最大拉应力查诺谟图可得：m2 = 0.93二=pc m1m 0.7 0.14 1.3 0.93 = 0.1185MPa :容许拉应力 0.2618MPa3）验算底基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算

16、为弹性三层体系，如下图所示:Eo由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 二p二m1m2查诺谟图可得： m =1.08 ， - =0. 0 8又因为 % =h% =1%065=1.1 查诺谟图可得： 0=1.18故半刚性基层底面的最大拉应力二二 p二 mm2 =0.7 0.08 1.1 1.18 =0.0727MPa :容许拉应力 0.0915MPa2方案二的层底拉应力的验算。 （采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。口*築龍網$ zhuloncomE1h1E2h2E3h3E4h4E5h 5E6h6将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层

17、体系,EoEkE3E1 E3h2E3=41400 610003h八hkk A二 hi1200 8100010001000=19.3cmz：4 z：人4 0E4EE3hE4H如下图所示:建抚资殊下戎就崔域无風Eo“ 1500 no 750 n 250二13.9 : 160.9 : 100 15001500 1500=21.8cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,=15%00519.310.65十查诺谟图可得：m =1.27 ，:-0. 1 1又因为 H =21.810.65=2.0故沥青混凝土面层底面的最大拉应力查诺谟图可得：m2 =1.0- p 二叶叫=0.7 0.11 1.27

18、 1.0 =0.0978MPa :容许拉应力 0.2712MPa2)验算半刚性基层底面的弯拉应力。3)将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:Eo二 28.8cmE6E5=16.9 750 1009 250 750 : 750=19.0cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,厂-p二 m1m2=0.7 0.13 1.35 1.18 =0.1450MPa :容许拉应力 0.2618MPa3）验算底基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示:Eo由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,查诺谟图可得： m, =1.09 ， 厂-0. 1又因为 % =h% =1%065 =0.9 查诺谟图可得：m2 =1.17故半刚性基层底面的最大拉应力:;gm? =0.7 0.1 1.09 1.17 =0.0893MPa :容许拉应力 0.1016MPa方案类型底面最大拉应力容许拉应力万案一沥青混凝土面层0.07740.2712半刚性基层0.11850.2618底基层0.07270.0915万案二沥青混凝土面层0.09780.2712半刚性基层0.14500.2618底基层0.08930.1016由表可知，方案一和方案二都满足层底弯拉应力的要求。综上可得：路面结构设计的方案一和方案二均可行。