1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 成都學(xué)院課程名稱： 路基路面工程 學(xué) 院： 建筑與土木工程學(xué)院專 業(yè)： 土 木 工 程 學(xué) 號(hào)： 0 年 級(jí)： 2013級(jí) 學(xué)生姓名： 朱蘭宇 指導(dǎo)教師： 陳小平 二O一六年六月 目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 路基部分1.1.1 設(shè)計(jì)資料（1） 路堤橫斷面設(shè)計(jì)高程為514m，地面高程為510m，地面橫坡為12（左高）。（2） 路塹橫斷面設(shè)計(jì)高程為825m，地面高程為830m，地面橫坡為16（右高）。（3） 公路等級(jí)為高速，設(shè)計(jì)速度為80km/h，車道數(shù)為6車道，原地面土質(zhì)為膠結(jié)和密實(shí)的碎土石。1.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)上述資料，分別設(shè)計(jì)路堤和路塹的橫斷面，包括橫斷面高度、

2、寬度（行車道、中間帶、路肩各部分的寬度）、邊坡坡度，原地面如何處理、壓實(shí)度。在設(shè)計(jì)說明書中需詳細(xì)說明設(shè)計(jì)的過程和確定依據(jù)。1.2 路面部分1.2.1 設(shè)計(jì)資料該路段設(shè)計(jì)年限20年，交通量年平均增長6.5%，車道系數(shù)=0.5，該路段處于中國公路自然區(qū)劃V3區(qū)，公路等級(jí)為高速，路面寬度為B=24.5m，行車道為6道，此公路設(shè)有一個(gè)收費(fèi)站，且處于中濕路段。路基土為粉質(zhì)中液限土，潮濕路段E0=23.5Mpa，中濕路段E0=31.7Mpa，干燥路段E0=35.5Mpa，沿線有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供應(yīng)。表1-1交通組成及交通量表車型雙向交通量躍進(jìn)NJ230 590解放CA10B899黃河JN150

3、385長征XD250313依土姿TD501501菲亞特650E249太脫拉138491.2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 收費(fèi)站采用水泥混凝土路面，其他路段采用瀝青混凝土路面；（2） 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：軸載分析、結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)、材料參數(shù)確定、設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算、路表彎沉和層底拉應(yīng)力檢算。（3） 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)包括：交通量分析、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、材料參數(shù)確定、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算、溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算、防凍厚度計(jì)接縫設(shè)計(jì)、角隅鋼筋設(shè)計(jì)。2 路基部分設(shè)計(jì)2.1 路堤橫斷面設(shè)計(jì)（1） 路堤寬度：路堤寬度為行車道路面和兩側(cè)路肩寬度之和。由公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）的規(guī)定設(shè)計(jì)，查表2-1得到，

4、高速公路，設(shè)計(jì)速度80km/h的6車道公路，路堤寬度取32m。表21公路等級(jí)高速公路、一級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060車道數(shù)864864644路基寬度（m）一般值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值40.0025.0038.5023.5021.5020.00其中每個(gè)車道寬度取3.5m，路肩寬度取3m，并鋪筑硬質(zhì)路肩，中間帶寬度5m。（2） 路堤高度：我國公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302004）中規(guī)定：“新建公路的路基設(shè)計(jì)高程為路基的邊緣高程。已知路堤橫斷面設(shè)計(jì)高程為514m，地面高程為510m，地面橫坡為12（左高）。

5、則路堤的邊緣高程為1344m。則路堤橫斷面形式如圖21。（3） 路堤邊坡坡度：根據(jù)填料種類和邊坡高度按表23確定。由設(shè)計(jì)高程和原地面高程可知邊坡高度1.5939290特重、極重交通荷載等級(jí)1.9（5） 路基排水系統(tǒng)采用邊溝的形式。設(shè)置在路堤的坡腳外側(cè)，縱坡與路線縱坡一致，平坡路段采用0.5%的縱坡，截面形式采用梯形截面，材料采用漿砌片石，對(duì)于高速公路砂漿采用M7.5。2.2 路塹橫斷面設(shè)計(jì)（1）路塹寬度: 路塹寬度為行車道路面和兩側(cè)路肩寬度之和。由公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）的規(guī)定設(shè)計(jì)，查表2-1得到，高速公路，設(shè)計(jì)速度80km/h的6車道公路，路塹寬度取32m。表21公路等級(jí)高

6、速公路、一級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060車道數(shù)864864644路基寬度（m）一般值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值40.0025.0038.5023.5021.5020.00其中每個(gè)車道寬度取3.5m，路肩寬度取3m，并鋪筑硬質(zhì)路肩，中間帶寬度5m。（2）路塹深度：我國公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD302004）中規(guī)定：“新建公路的路基設(shè)計(jì)高程為路基的邊緣高程。則已知路塹橫斷面的設(shè)計(jì)高程為825m，地面高程為830m，地面橫坡為16（右高）。則路塹的邊緣高程為825m，則橫斷面形式如下圖22。（3）路塹邊坡坡度應(yīng)根據(jù)

7、邊坡高度和開挖土質(zhì)等因素確定。由設(shè)計(jì)高程和原地面高程可知開挖深度（邊坡高度）8m，綜合表2-4取路塹的邊坡坡度為1:1.5。表24土的類別邊坡坡率黏土、粉質(zhì)粘土、塑性指數(shù)大于3的粉土1：1中密以上的中砂、粗砂、砂礫1：1.5卵石土、碎石土、圓礫土、角礫土膠結(jié)和密實(shí)1：0.75中密1:1(4) 路基排水系統(tǒng)采用邊溝的形式。設(shè)置在路塹的坡腳外側(cè)，縱坡與路線縱坡一致，平坡路段采用0.5%的縱坡，截面形式采用梯形截面，材料采用漿砌片石，對(duì)于高速公路砂漿采用M7.5。3 路面部分設(shè)計(jì)3.1 瀝青路面設(shè)計(jì) 3.1.1軸載分析我國瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載

8、的計(jì)算參數(shù)按表3-1確定。表3-1 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡前、后軸軸載大于25kN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）；C1 輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； C2 軸數(shù)系數(shù)。 被換算車型的

9、軸載級(jí)別。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算：式中：m軸數(shù)。表3-2 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）躍進(jìn)NJ230前軸23.70115901.002后軸69.2011590110.344解放CA10B前軸19.4016.48993.697后軸60.8511899106.334黃河JN150前軸49.0016.4385121.378后軸101.6011385430.498長征XD250前軸37.8016.431329.304后軸72.602.21313138.390依土姿TD50前軸42.2011150135.651后軸90.00

10、111501987.931菲壓特650E前軸33.00112492.977后軸72.001124969.3太脫拉138前軸51.4016.44919.259后軸80.002.214958.394N2130則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次： 式中 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量次數(shù)； t 設(shè)計(jì)年限，由材料知，t=20年； 設(shè)計(jì)端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長率，由材料知，=0.069； 車道系數(shù)，由材料知=0.5。則：次。2驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，凡軸載大于50KN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青

11、層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 軸數(shù)系數(shù)；表3-3 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）躍進(jìn)NJ230前軸23.70115900.006后軸69.201159032.785解放CA10B前軸19.40118.58990.034后軸60.851189913.686黃河JN150前軸49.00118.538525.883后軸101.6011385440.685長征XD250前軸37.80118.53132.768后軸72.602.2131325

12、.865依士姿TD50前軸42.201115011.597后軸90.00111501560.376菲壓特650E前軸33.00112490.040后軸72.001124943.752太脫拉138前軸51.40118.5496.399后軸80.002.214916.843N1140.09則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次為： 次。3.1.2 結(jié)構(gòu)組合與材料選取根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，并考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)層采用三層式瀝青混凝土面層，表層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（40），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（60），下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（90），基層采

13、用水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定），底層采用二灰土（350）。示意圖如圖31圖313.1.3 各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度已參照規(guī)范給出的推薦值確定。見表3-4。表3-4 結(jié)構(gòu)組合參數(shù)層次材料名厚度 (cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）15C模量20C模量細(xì)粒式瀝青混凝土4200014001.2中粒式瀝青混凝土6180012001.0粗粒式瀝青混凝土9120010000.8水泥穩(wěn)定碎石待定150015000.6二灰土357507500.25土基30303.1.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定1設(shè)計(jì)彎沉值公路為高速，則公路等級(jí)系數(shù)取1.0；面層是瀝

14、青混凝土，則面層類型的系數(shù)取1.0；路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，則路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)取1.0。式中： 設(shè)計(jì)彎沉值 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級(jí)系數(shù)，一級(jí)公路為1.0 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以 2各層材料按容許層底拉應(yīng)力，按下列公式計(jì)算： 式中 ： 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa）； 路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限次加載的疲勞 彎拉應(yīng)力（Mpa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。 對(duì)瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 對(duì)二灰土的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： 表3-5 結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名

15、稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒瀝青混凝土1.23.610.33中粒瀝青混凝土1.03.610.28粗粒瀝青混凝土0.83.610.22水泥穩(wěn)定碎石0.62.210.27二灰土0.252.850.093.1.5 路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算1理論彎沉系數(shù)的確定式中： 當(dāng)量圓半徑；F 彎沉綜合修正系數(shù)， 。因此： =241400/(200010.650.70.50)=4.52確定設(shè)計(jì)層厚度采用三層體系表面彎沉系數(shù)，由諾莫圖算設(shè)計(jì)層厚度。h/=4/10.65=0.376 E2/E1=1200/1400=0.857；由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得：=6.22。h/=4/10.65=0.376 =34/1200=0.

16、028；由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得K1=1.46。又因?yàn)镵2= /(K1）=4.5/（6.221.46）=0.49 h/=4/10.65=0.376 =34/1200=0.028由上查諾莫圖得：H/=7.8，H= 10.657.8=83。由可知：，因?yàn)镠=83cm，可知h4=36.3cm，故取h4=37cm。如圖所示： _ _h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=？cm E2=1800MPah4=37cm E4=3600MPa h5=35cm E5=2400MPa E0 =34 MPa

17、 E0=34MPa 3.1.6 瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算E12000MPahh14cmH？E21800MPaE034MPa（1）對(duì)于細(xì)粒式瀝青混凝土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算三層體系如右圖： E11800MPah?H？E21200MPaE034MPa查諾謨圖得故 則符合要求（2）對(duì)于中粒式瀝青混凝土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算三層體系如右圖所示：mm 則諾謨圖得故 則符合要求3對(duì)于中粒式瀝青混凝土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=21.5cm E1=1200Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=54.3cm E2=3

18、600MPah4=37cm E4=3600MPa h5=35cm E5=2400MPa E0 =34 MPa E0=34MPa ；，。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故滿足要求。4水泥穩(wěn)定碎石層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=51.4cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=35cm E2=2400MPah4=37cm E4=3600MPa h5=35cm E5=2400MPa E0 =34 MPa E0=34MPa h=51.4cm ， =35cm由H/=35/10.65=3.3, =34

19、/2400=0.014,查表得=0.05MpaH/=3.3, E2/E1=2400/3600=0.67,查表得n1=2.1H/=3.3, h/=51. 4/10.65=4.9,查表得 n2=0.5由公式=Pn1n2得=0.70.052.10.5=0.037Mpa=0.27Mpa滿足要求。5二灰土土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算_ _h1=4cm E1=2000MPa h=51.4cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=35cm E2=2400MPah4=37cm E4=3600MPa h5=35cm E5=2400MPa E0 =34 MPa

20、E0=34MPa =56.4cm由，可知；由，可知；由，可知。由公式=0.70.11.140.45=0.036Mpa7m0.340.390.540.62行車道寬7m =次。3.2.2 初擬路面結(jié)構(gòu)因?yàn)榻煌?001042511042000104次，故可知交通屬于重交通。由以上可知相應(yīng)于安全等級(jí)為三級(jí)、變異水平等級(jí)為中級(jí)，根據(jù)一級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)。查規(guī)范知：初擬普通混凝土面層厚為250mm；基層選用水泥穩(wěn)定粒料，厚為200mm；墊層為150mm的低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m；長為4.5m。示意圖如圖32。圖323.2.3 確定材料參數(shù)取普通混凝土面

21、層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0Mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31Gpa；路基回彈模量為29Mpa；低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土墊層回彈模量去600Mpa；水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500Mpa。基層頂面當(dāng)量的回彈模量值計(jì)算如下：式中：路基頂面的綜合回彈模量（MPa）；與地基內(nèi)除路基以外各層的總厚度有關(guān)的回歸系數(shù)；地基頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）；地基內(nèi)除路基以外各層的總厚度（m）；n彈性地基分層數(shù)（不包括路基半空間體）；、第i結(jié)構(gòu)層的回彈模量（MPa）和厚度（m）。則以上公式計(jì)算得到：3.2.4 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)一級(jí)公路、重交通，由路基路面工程查得初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得：

22、 式中：設(shè)計(jì)軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力（MPa）；設(shè)計(jì)軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）；考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，混凝土路肩時(shí)，=0.870.92（路肩面層與路面面層等厚時(shí)取低值，減薄時(shí)取高值），柔性路肩或土路肩時(shí)，=1?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；考慮計(jì)算理論與實(shí)際差異以及動(dòng)載等因素影響的綜合系數(shù)，按公路等級(jí)確定，一級(jí)公路取1.1；設(shè)計(jì)軸載的單軸重（kN）、混凝土路面板的厚度（m）、彎拉彈性模量（MPa）和泊松比； 混凝土板的相對(duì)剛度半徑（m）；混凝土面層板的截面彎曲剛度（MNm）；材料疲勞指數(shù)，普通混凝土取0.057；地基頂面當(dāng)

23、量回彈模量（MPa）。則由以上公式計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力： 根據(jù)公路等級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù),則荷載疲勞應(yīng)力為： 3.2.5 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力由路基路面工程知，區(qū)最大溫度梯度取88/m。最大溫度梯度時(shí)混凝土面層板最大溫度應(yīng)力按下式計(jì)算：其中式中：綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)；c 混凝土的溫度線膨脹系數(shù) ；Tg 最大溫度梯度，Tg=88c/m；混凝土面層板的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)；L面層板的橫縫間距，即板長4.5m；r面層板的相對(duì)剛度半徑。則計(jì)算得到：t=4.5/0.66=6.82 =0.997 =0.58則 溫度疲勞系數(shù)，式中a，b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路自然

24、區(qū)劃查下表 3-8。表3-8回歸系數(shù)a，b和c系數(shù)公路自然區(qū)a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b1.3231.3551.3231.2871.3821.270c0.0410.0410.0580.0710.0380.052 則溫度疲勞應(yīng)力： 設(shè)計(jì)極限狀態(tài)驗(yàn)證：綜合，高速公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)的安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85。再根據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，確定可靠度系數(shù)。，故滿足要求。3.2.6防凍厚度檢驗(yàn)和接縫設(shè)計(jì)1防凍厚度檢驗(yàn)由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范知，路面防凍厚度為0.5m，而設(shè)計(jì)路面總厚度為0.60m，由于0.50.60，故滿

25、足設(shè)計(jì)要求。2接縫設(shè)計(jì) 為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，所以，在混凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫，這段路為重交通，縱縫中設(shè)拉桿，拉桿長0.8m，直徑16mm，每隔60cm設(shè)置一個(gè)，橫縫中設(shè)傳力桿，傳力桿長0.6m，直徑35mm，每隔30cm設(shè)置一個(gè)。 橫向脹縫縫隙寬20mm，縫隙上部5cm深度內(nèi)澆填縫料，下部設(shè)置填縫板，傳力桿的半段固定在混凝土內(nèi)，另一半涂以瀝青并裹覆乙烯膜，套上長約10cm的塑料套筒，筒底與桿端之間留有3cm空隙填以紗頭，傳力桿需要設(shè)置鋼筋支架。 橫向縮縫縮縫采用設(shè)傳力桿的假縫形式，縫隙寬5mm，深度為8cm，假縫內(nèi)需澆灌填縫料，傳力桿也需要半段涂瀝青進(jìn)行防腐處理。 施工縫施工縫采用平頭縫或企口縫的構(gòu)造形式，縫上深5cm，寬為5mm的溝槽，內(nèi)澆填縫料。 橫縫的布置縮縫間距一般為5m，混凝土路面設(shè)置脹縫。 縱縫的設(shè)置在平行于混凝土路