1、?路基路面工程?課程設(shè)計(jì)例如一、設(shè)計(jì)條件1 .氣象資料該路所處自然區(qū)劃為V3區(qū),工程區(qū)內(nèi)氣候?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),氣候枯燥炎熱,冬無嚴(yán)寒,少云多日照,年平均氣溫15.319.6C,年月平均最高氣溫26.90C,月平均最低氣溫5.70Co雨水充分,雨季主要集中在410月,雨量多集中在11001300mm之間,年平均降雨量為1179.90mm=災(zāi)害性氣候主要為干旱和暴雨.全線皆可常年組織施工.2 .地質(zhì)資料該區(qū)土質(zhì)表層為素填土層,厚度0.42.0m,其下層為碎石土及粘土層,厚1.015mo路基填土高度約為2.5m.地下水埋深為2.05.0m.公路沿線有豐富的砂礫,附近有小型采石場(chǎng)和石灰廠,筑路材

2、料豐富.路面所用水泥和瀝青均需外購(gòu).3 .地震根本烈度本工程沿線地震烈度相當(dāng)于V1度區(qū),屬根本穩(wěn)定至穩(wěn)定區(qū).4 .交通資料根據(jù)最新路網(wǎng)規(guī)劃,近期交通組成與交通量見下表1-1,交通量年平均增長(zhǎng)率見表1-2:近期交通組成與交通量【表1-1】車型交通量輛/日解放CA10B210尼桑CK20L150東風(fēng)EQ-140300菲亞特650E180太脫拉138130日野KB-222150吉爾130210依發(fā)H6130斯柯達(dá)706R100小轎車700交通量年增長(zhǎng)率丫表1-2期限增長(zhǎng)率%期限增長(zhǎng)率%30年的前5年6.630年內(nèi)的5-15年6.230年的前15-255.930年的后5年5.0年二、設(shè)計(jì)要求1 .設(shè)計(jì)

3、中學(xué)生學(xué)生應(yīng)在獨(dú)立思考的根底上有方向、有目的的查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料.2 .學(xué)生應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求,提交設(shè)計(jì)成果.3 .設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí),應(yīng)提交完整的設(shè)計(jì)說明書包括計(jì)算書和設(shè)計(jì)圖紙.設(shè)計(jì)說明書主要介紹設(shè)計(jì)任務(wù)概況、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原那么、設(shè)計(jì)方案的比擬和說明、設(shè)計(jì)工作概況、工作的特點(diǎn)和難點(diǎn)、主要技術(shù)問題與解決方法,以及主要技術(shù)資料.要求用A4白紙,使用鋼筆書寫,做到工整、準(zhǔn)確、清楚、精煉.設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)根據(jù)工程制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制,做到正確、飽滿、美觀、整潔.設(shè)計(jì)內(nèi)容1 .根據(jù)交通資料確定道路和交通等級(jí).2 .進(jìn)行路基路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì),至少包括1個(gè)比擬方案.3 .路基設(shè)計(jì)局部包括對(duì)原地面的處理,路基填料的選擇

4、,路基干濕類型確實(shí)定及土基的回彈模量確實(shí)定過程.4 .對(duì)確定的路基路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),包括路面類型的選定,路面結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的選取,進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)的厚度計(jì)算.5 .對(duì)所選定路線的路基路面結(jié)構(gòu)方案繪制路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖,結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)圖.6 .進(jìn)行附屬工程設(shè)計(jì),主要包括綠化、排水等設(shè)計(jì).7 .根據(jù)設(shè)計(jì)情況可能做的其他工作.三、交通資料根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書【表1-1,查書表2-1得:近期交通組成、交通量,及不同車型的交通參數(shù)【表4-1】車型前軸重后軸重后軸數(shù)后抽輪組數(shù)后軸距H交通量1解放CA10B19.460.8512-2102尼桑CK20L49.85100.0012-1503東風(fēng)EQ-14023.706

5、9.2012-3004菲亞特650E33.0072.0012-1805太脫拉13851.4080.00221.321306日里予KB-22250.20104.3012-1507吉爾13025.7559.5012-2108依發(fā)H645.5086.5012-1309斯柯達(dá)706R50.0090.0012-10010小轎車-700四、換算交通量1 .計(jì)算各車型載重量：1)19.40+60.85=80.25kN=8.025t2)49.85+100.00=149.85kN=14.985t3)23.70+69.20=92.90kN=9.290t4)33.00+72.00=105.00kN=10.500t5

6、)51.40+2X80.00=211.40kN=21.140t6)50.20+104.30=154.50kN=15.450t7)25.75+59.50=85.25kN=8.525t8)45.50+86.50=132.00kN=13.200t9)50.00+90.00=140.00kN=14.000t2.折算交通量折算交通量【表5-1】載重里t日交通量折算系數(shù)折算交通量18.0252102.0420214.9851503.045039.2903002.0600410.5001802.0360521.1401303.0390615.4501503.045078.5252102.0420813.20

7、01302.0260914.0001003.030010-7001.0700合計(jì)-4350(輛/日)合計(jì)交通量=4350(輛/日)3 .計(jì)算年均增長(zhǎng)率,確定道路等級(jí)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書表2,規(guī)定設(shè)計(jì)年限T=20年,計(jì)算式為:(1+6,6%1+6.2%)叫1+5.9%)5=(l+y)2fl計(jì)算得：-由?道路勘測(cè)設(shè)計(jì)?查得道路等級(jí)為：二級(jí)公路,雙向四車道20年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)交通量為:岫時(shí)郵訓(xùn)耀陽(yáng)4km/h的速度勻速壓實(shí),終壓采用鋼筒式壓路機(jī)以5km/h的速度勻速壓實(shí).五、路基設(shè)計(jì)1 .原地面的處理采用換填土層法,將基底下一定深度范圍的是軟土層挖去,換以強(qiáng)度較大的碎石,并予以壓實(shí).2.路基填料的選擇由題知,此地

8、區(qū)土質(zhì)是素填土層,下層粘性土,公路沿線有小型采石場(chǎng)和石灰廠,并查書表6-10,可選用粒徑1015cm的碎石和適量石灰拌合作為路基填料路基干濕類型確實(shí)定由設(shè)計(jì)任務(wù)書知,該區(qū)為%區(qū),粘性土,路基填土高度約為H=2.5m,地下水埋深為2.05.0m.查書表3-3得該區(qū)域Hi=L8,=Hs=0,5,可畫出路基臨界高度與干濕類型示意圖.由示意圖可知路基屬于枯燥類型.3.土基回彈模量確實(shí)定查書表3-4,知V區(qū)枯燥狀態(tài)的粘質(zhì)土的/=L08zL2C,取如二L15.查書表11-16,確定%區(qū)粘質(zhì)土3口=L15時(shí)的土基回彈模量為39.5MPa,采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn),提升20%,39.5x(l+20%)=47,4MPa

9、45MM因此取土基回彈模量E口=MMBa.4 .路基壓實(shí)查書表15-36,初壓采用鋼筒式壓路機(jī)以3km/h的速度勻速壓實(shí),復(fù)壓采用鋼筒式壓路機(jī)以六、初擬路面結(jié)構(gòu)組合1 .初擬米用二種路面結(jié)構(gòu)A方案：半剛性基層瀝青路面；B方案：混合式基層瀝青路面；C方案：水泥混凝土路面.2.根據(jù)交通狀況,結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度等因素綜合考慮,初擬各結(jié)構(gòu)層厚度如下：A方案：細(xì)粒式瀝青混凝土3cm+中粒式瀝青混凝土5cm+粗粒式瀝青混凝土8cm+水泥穩(wěn)定碎石基層25cm+二灰土底基層,以二灰土為設(shè)計(jì)層.B方案：細(xì)粒式瀝青混凝土3cm+中粒式瀝青混凝土4cm+大粒徑瀝青碎石7cm+二灰穩(wěn)定砂礫基層+天然砂礫墊層16cm

10、,以二灰穩(wěn)定砂礫為設(shè)計(jì)層.C方案：水泥混凝土面層板+水泥穩(wěn)定粒料基層+石灰粉煤灰穩(wěn)定土墊層3 .確定設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)規(guī)定,查書表11-18、11-19,得20c的瀝青混合料和其他結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量,15C瀝青混合料和其他結(jié)構(gòu)層材料的彎拉回彈模量值,以及瀝青混合料15c彎拉強(qiáng)度和半剛性材料的彎拉強(qiáng)度值.列于下表：路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)【表7-1】材料名稱20c抗壓回彈模量E(MPa)15c彎拉模量(MPa)15c彎拉強(qiáng)度(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土150021001.5中粒式瀝青混凝土130019001.1粗粒式瀝青混凝土100013000.9大粒徑瀝青碎石130015000.9水泥穩(wěn)定碎石基層16

11、0038000.6一灰土80026000.3一灰穩(wěn)定砂礫140038000.7天然砂礫180-七、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)交通量凡,確定交通等級(jí)1,用于彎沉驗(yàn)算和瀝青層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算的S,ZM)=1根據(jù)表4-1計(jì)算表【表8-1前軸后軸Qiq叫%好qqnN居16.41.021019.401.0721.01.021060.8524.19726.41.015049.8546.4641.01.0150100.00150.036.41.030023.703.6601.01.030069.2060.47646.41.018033.009.2681.01.018072.0043.11956.41.013051.404

12、6.0061.02.213080.00108.3566.41.015050.2047.901.01.0150104.30180.1576.41.021025.753.6751.01.021059.5021.94786.41.013045.5027.0691.01.013086.5069.17796.41.010050.0031.3831.01.010090.0063.235根據(jù)公式計(jì)算:Nir=&4X1,0X210X=1.072N工中二6,4xL0 x150 x-46.464Na5=l,0X1.0X150X=劃23.701小=6Qyitq%雪=LUXLOX3Q0X-=6U47G二&,XLOX1

13、80,33.0./%=9268N&*=LOX1%X180Xj=43.1156.4x1,0K130 x5LM產(chǎn)15oTNss=1,0X2,2X130=108356.4X1.0X150X/50.2015麗=419.1043.產(chǎn)N&s二LUX1JDX35.XI1=1S0115丁黃一6.4x1.0 x210 x25,751小川5/45SodMNa=64x1,0 x130 x=27.069/刖550425NaS=l,0 xLOxnOx-p-69.177,5.叭435Ng寸=6.4x1,0 x100 x=3L38$/gaoo4-15Ngg=UX1,0X100X=63X1J0X2WX=2L947N.暖=L9

14、x1J1X210 x根據(jù)【表4-1】并計(jì)算得:計(jì)算表【表8-2前軸后軸C；q口i恥一qqAE118.51.021019.407.7951.01.021060.853.947218.51.015049.8510.5821.01.0150100.00150.0318.51.030023.700.0551.01.030069.2015.775418.51.018033.000.4681.01.018072.0013.0二工焚十通點(diǎn)二1=1937.14查書表ii-i0,取T|=0.39,又知y=6.2%,丁二20,計(jì)算得:,、(ly)T-lx365Na(A)=-xNxi|=(1+6.2%)2D-Ix3

15、6562%x937.14x0,39=S.02xl0fi(tei5O2.用于半剛性基層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算的JJjj518.51.013051.4011.7171.03.013080.0090.597618.51.015050.2011.1921.01.0150104.30210.07718.51.021025.750.0751.01.021059.503.299818.51.013045.504.4181.01.013086.5040.745918.51.010050.007.2271.01.010090.0043.047根據(jù)公式計(jì)算:/194Qx-=18.5Xlr0X210X-TSS-J=7J95r

16、網(wǎng)購(gòu)口N-=1,0X1,0X210X=3,9471晝V100/r/49.85VN；4|=1B.5x1,0 x150=10,582N、=LUKLOX巧匕而-)=150,0N；中二1帖黑LUX3D0X心7叭孫(WJ5569.20N；5=11OX1,0X300X(=15,775珥no日=IB-5XUOX180X-J=0.468/TZfHh0N-=1,0X1,0X180Xl-T-nr=13國(guó)4*IOJ/1B.5XLDxl3fflx-j=11,7175號(hào)一1.0X3,0X130X/50JQV18,5X1,DXISOxf-j-1=11-192%=.10430、LOxLflXlSOx10QJ=210.07：

17、l：.=IR.Sx：、:?1j-；令/)=CWSN3=f59.50BUxLOx210 x=3,299/4S5t)f86.50Bia,5xL0 xl30 x-J=4.41SN；段=LOx,Qxl$bxJ=40.745,5.工,戶.0口1N；=18.5xlr0 x100 xJ=716NmbWIW6sm=1&53凡=Xi臺(tái)十式總=4的15i=由書公式12-7,1=039,尸62%,T=2.,計(jì)算得:=2.62乂的鼬次查書表12-12,確定交通等級(jí)為重交通3 .初擬路面結(jié)構(gòu)查書表12-9得,相應(yīng)于平安等級(jí)三級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí),查書表12-2得,水泥混凝土面層板厚度范圍250230 mm,初擬普通混

18、凝土面層板厚度為230mm=0.23m,基層選用水泥穩(wěn)定粒料水泥用量5%,厚0.18m.墊層為石灰粉煤灰穩(wěn)定土,石灰劑量8%厚0.15m.普通混凝土板的平面尺寸為：寬3.75m,長(zhǎng)175xL2=15ii縱縫為設(shè)拉桿平縫,橫縫為設(shè)傳力桿的假縫.4.路面材料參數(shù)確定查書表12-16和12-17,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.5MPa,相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為29000MPa查書表12-14,路基回彈模量為3045MPa此處取45MPa查書表12-15,低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取800MPa水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1600MP&按書式12-9計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:0.1

19、82X1600+0,152x8000.192+0153按書式12-11計(jì)算為:(1+y)T-1x365xN,xn(1+6.2%P-lx36562%x48915x0.39=1272(MPa)h+h!E2(h1+h3)%=-12+0183X1600+0A5aX800(018+二12+4=3,31(MN-m)普通混凝土面層得相對(duì)剛度半徑按式12-17計(jì)算為:r=0537h5 .荷載疲勞應(yīng)力按書式12-16,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算如下:ap5=0.077r0fih-2=0.077x0,62x0.23-=1.093(MPa)0.15)3/V018X1600015xi)1272j-045按

20、書式12-13計(jì)算為:/1272-Q15S=144座)二0.77按書式12-18計(jì)算為:=4.13X03150%451272y45=232,6(MPa)按書式12-10計(jì)算為:按書式12-12計(jì)算為:X3J11272_=031S(ni)=6221-151a=6.221-1.51b=l1,4429000謝二.砌初=0,537X0.23XEt由于縱縫為設(shè)拉桿平縫,查書公式12-18,接縫傳荷水平的應(yīng)力折減系數(shù)取考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)按書公式12-19計(jì)算：kf=NJ=2.622,32根據(jù)公路等級(jí),查書表12-19,考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)取kr=0.20.按書式12-18計(jì)算為：0pp=1-0.87x2.32x0,20 x1.093=0.44MPa6 .溫度疲勞應(yīng)力查書表12-20,V區(qū)最大溫度梯度取88CZmo板長(zhǎng)5m,!=一=81,由書圖12-12可查普通混r口獻(xiàn)凝土板厚h=時(shí),8北二.73.按書式12-22,最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：a搞叫1x105X29000 x0.23x88L=fEx=X0,73