課程設(shè)計(jì)課程名稱：《道路工程》目錄一、廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容(1)、路線設(shè)計(jì)（2）、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）其他未盡事宜以指導(dǎo)老師輔導(dǎo)為準(zhǔn)。（4）最后提交的課程設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)方面進(jìn)行成績評定（二）、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)（三）、其他未盡事宜以指導(dǎo)老師輔導(dǎo)為準(zhǔn)。（四）、最后提交的課程設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)方面進(jìn)行成績評定（五）、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)二、廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書（一）、平曲線設(shè)計(jì)規(guī)定（二）、豎曲線設(shè)計(jì)桂東（三）、線形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)定（四）、公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)定三、《道路工程》課程設(shè)計(jì)計(jì)算書（一）、路面結(jié)構(gòu)計(jì)算書&路面結(jié)構(gòu)圖（二）、平曲線計(jì)算書（三）、豎曲線計(jì)算書四、數(shù)據(jù)表（一）、平曲線要素表（二）、豎曲線要素表五、設(shè)計(jì)圖（一）、典型路基橫斷面設(shè)計(jì)圖（二）、路線平曲線設(shè)計(jì)圖（三）、路線縱斷面設(shè)計(jì)圖一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容任務(wù)：1、公路路線設(shè)計(jì)2、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、公路路線設(shè)計(jì)部分：計(jì)算平曲線，計(jì)算平曲線曲線要素點(diǎn)繪地面高程，設(shè)計(jì)豎曲線計(jì)算豎曲線設(shè)計(jì)高程，繪制縱斷面圖典型路基橫斷面設(shè)計(jì)2、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）收集并分析交通資料（2）確定設(shè)計(jì)材料參數(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)（3）根據(jù)交通量初擬路面結(jié)構(gòu)（4）明確設(shè)計(jì)計(jì)算步驟二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)(一)、路線設(shè)計(jì)某地?cái)M新建一條山嶺區(qū)二級公路，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，路基寬度為10m，雙向2車道，路面寬度8.5m，平面設(shè)計(jì)交點(diǎn)資料另附（QD~ZD坐標(biāo)，起終點(diǎn)高程與地面高程基本一致，附地形圖1和Excel交點(diǎn)坐標(biāo)表），今需要對起終點(diǎn)進(jìn)行平面和縱斷面設(shè)計(jì)，要求線形設(shè)計(jì)指標(biāo)符合公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，符合平縱線形的組合原則，同時(shí)設(shè)置不少于1個(gè)豎曲線，并計(jì)算各控制點(diǎn)的標(biāo)高。二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度按60km/h，；橋涵設(shè)計(jì)荷載：公路－I級，橋與路基同寬。橋涵設(shè)計(jì)洪水頻率：大、中橋?yàn)?/100；小橋、涵洞及路基為1/50，隧道：按二級道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)速為60km/h，總寬為11.0m，凈空5.0m。（二）、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)某地山嶺區(qū)新建二級公路，路基寬度為10m，雙向2車道。預(yù)計(jì)2014年1月建設(shè)完畢并通車，交通量及車輛軸載組成如表1（每人選擇與學(xué)號(hào)尾數(shù)相對應(yīng)的一組交通量進(jìn)行計(jì)算）2013年后平均交通量增長率為6.8%，路基平均填土高度為1.5m，土質(zhì)為中液限粘土，平均地下水位為0.8m。試計(jì)算瀝青混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，并畫出路面結(jié)構(gòu)初擬結(jié)構(gòu)圖。（注：該地盛產(chǎn)石灰、粉煤灰、礫石等）。表1通車初始年交通量及車軸組成車型交通量（輛/晝夜）1234567890小客車9008508809008907001000830700780日野KB222100110120130901109080110120黃河JN150150140100100120140130150140130依士茲TD509095809010080100120100120解放CA10B806070509010050607080斯柯達(dá)706R14013512010011015080180170160東風(fēng)EQ14016018010090801406090110120吉爾130120110130250200120160150100110北京BJ1301001101201801501301201109590解放CA50130160160150140150120180150170（三）其他未盡事宜以指導(dǎo)老師輔導(dǎo)為準(zhǔn)。（四）最后提交的課程設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)方面進(jìn)行成績評定1）獨(dú)立完成作業(yè)2）提交設(shè)計(jì)資料齊全3）文件符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)4）計(jì)算書應(yīng)全面具體，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確無誤三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1.獨(dú)立完成作業(yè)2.公路路線設(shè)計(jì)部分：計(jì)算平曲線，在平面圖上繪制百米樁和公里樁計(jì)算編制直線、曲線及轉(zhuǎn)角等平曲線要素表點(diǎn)繪地面高程，設(shè)計(jì)豎曲線，繪制縱斷面設(shè)計(jì)圖（50m或100m樁）設(shè)計(jì)豎曲線，計(jì)算編制豎曲線要素表畫出縱斷面圖計(jì)算要有計(jì)算書3、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）收集并分析交通資料，（2）確定設(shè)計(jì)材料參數(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)（3）根據(jù)交通量初擬路面結(jié)構(gòu)（4）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算步驟四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1布置設(shè)計(jì)任務(wù)大學(xué)城12月23日2熟悉領(lǐng)會(huì)公路路線設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，分析設(shè)計(jì)資料，確定設(shè)計(jì)依據(jù)大學(xué)城12月24日~1月26日3平面線形設(shè)計(jì)，完成計(jì)算書和平曲線參數(shù)表大學(xué)城12月27日~12月29日4縱斷面設(shè)計(jì)，完成計(jì)算書豎曲線參數(shù)計(jì)算表大學(xué)城12月29日~12月30日5標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的設(shè)計(jì)，并整理平、縱、橫設(shè)計(jì)成果大學(xué)城12月31日~1月1日6確定路面設(shè)計(jì)參數(shù)，明確設(shè)計(jì)指標(biāo)和思路，并初步擬定路面結(jié)構(gòu)大學(xué)城1月1日~1月2日7整理課程設(shè)計(jì)成果（圖表及計(jì)算書），提交設(shè)計(jì)文件和答辯大學(xué)城1月2日~1月3日五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)［1］于書翰，道路工程，武漢工業(yè)大學(xué)，2000.5［2］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD20-2006).人民交通出版社，2006［3］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路勘測規(guī)范》JTGC10-2007.人民交通出版社，2006［4］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01-2003).人民交通出版社，2004［5］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范.人民交通出版社，2006［6］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范.人民交通出版社，2011［7］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2004.人民交通出版社，2004發(fā)出任務(wù)書日期：2013年12月23日計(jì)劃完成日期：2014年1月03日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一、平面線形設(shè)計(jì)規(guī)定平面線形必須與地形，景觀，環(huán)境等相適應(yīng)，同時(shí)注意線型的連續(xù)性與均衡性，并同縱斷面和橫斷面相互配合。直線長度不宜過長。受地形情況或其他特殊限制時(shí)，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施兩曲線間以直線徑向連接時(shí)，直線的長度不宜過短。設(shè)計(jì)速度大于60KM/h時(shí)，同向曲線間的最小長度以不小于設(shè)計(jì)速度的6倍為宜，反向曲線間的最小長度以不小于設(shè)計(jì)速度的2為宜。各級公路平面無論轉(zhuǎn)角的大小，均應(yīng)設(shè)計(jì)平曲線。在選用圓曲線半徑時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)速度相適應(yīng)。圓曲線的最大半徑不宜超過10000m。圓曲線最小半徑按設(shè)計(jì)速度規(guī)定如下表二、豎曲線設(shè)計(jì)規(guī)定三、線形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)定四、公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)定1.0.4路面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列原則：1路面設(shè)計(jì)應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場資料收集、掌握沿線路基特點(diǎn)，查明路基干濕類型，在對不良地質(zhì)路段處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)。2在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循因地制宜、合理選材、節(jié)約投資的原則，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、方便施工的路面結(jié)構(gòu)方案。3應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，積極、慎重地推廣新材料、新工藝、新技術(shù)，并認(rèn)真鋪筑試驗(yàn)段，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善，逐步推廣。4設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合國家環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，注意施工中廢棄料的處理，積極推動(dòng)舊面層和基層的再生利用，應(yīng)保護(hù)施工人員的健康和安全。1.0.5高速公路、一級公路的路面一般不宜分期修建。軟土地區(qū)或高填方路基、黃土濕陷地區(qū)等可能產(chǎn)生較大沉降的路段，以及初期交通量較小的公路可進(jìn)行“一次設(shè)計(jì)、分期修建”。1.0.6瀝青路面設(shè)計(jì)應(yīng)為汽車行駛提供快捷、舒適、安全、穩(wěn)定的服務(wù)功能，并須滿足設(shè)計(jì)交通量下應(yīng)具有的整體剛度（即承載能力）及各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變的要求。高速公路、一級公路瀝青路面的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表1.0.6規(guī)定。表1.0.6瀝青路面技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目目標(biāo)值測試方法平整度國際平整度指數(shù)IRI<2.0(m/Km)、σ<1.0(mm)平整度測試儀、多輪儀抗滑性能橫向力系數(shù)，動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，構(gòu)造深度符合表7.1.2要求橫向力系數(shù)SFC60動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)DFT儀鋪砂法或激光法高溫穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定度符合表7.1.7要求60℃，0.7MPa輪跡試驗(yàn)水穩(wěn)性凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比符合表7.1.8要求凍融劈裂試驗(yàn)抗裂性能極限拉應(yīng)變符合表7.1.9要求-10℃，50mm/min結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定程序計(jì)算4.1.1路面結(jié)構(gòu)層可由面層、基層、底基層、墊層等多層結(jié)構(gòu)組成。1面層是直接承受車輪荷載反復(fù)作用和各種自然因素影響，并將荷載傳遞到基層以下的結(jié)構(gòu)層，因此，它應(yīng)滿足表面功能性和結(jié)構(gòu)性的使用要求。面層可為單層、雙層或三層。雙層結(jié)構(gòu)稱為表面層、下面層；若采用三層結(jié)構(gòu)稱為表面層、中面層、下面層。表面層應(yīng)具有平整密實(shí)、抗滑耐磨、穩(wěn)定耐久的服務(wù)功能，同時(shí)應(yīng)具有高溫抗車轍、抗低溫開裂、抗老化等品質(zhì)。舊路面可加設(shè)磨耗層以改善表面服務(wù)功能。中、下面層應(yīng)密實(shí)、基本不透水，并具有高溫抗車轍、抗剪切、抗疲勞的力學(xué)性能。2基層是主要承重層，應(yīng)具有穩(wěn)定、耐久、較高的承載能力?；鶎涌蔀閱螌踊螂p層，雙層稱為上、下基層，無論是瀝青混合料或粒料類基層，還是半剛性基層、剛性基層，均要求具有相對較高的物理力學(xué)性能指標(biāo)。3底基層是設(shè)置在基層之下,并與面層、基層一起承受車輪荷載反復(fù)作用的次要承重層，因此，對底基層材料的技術(shù)指標(biāo)要求可比基層材料略低，底基層也可分為上、下底基層。4墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層,起排水、隔水、防凍、防污及減少層間模量比、降低半剛性底基層拉應(yīng)力的作用。以上是路面結(jié)構(gòu)層的基本組成，各級公路應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置必要的結(jié)構(gòu)層，但是，對三、四級公路最少也不得低于兩層，即面層和基層?！兜缆饭こ獭氛n程設(shè)計(jì)計(jì)算書路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（一）、收集并分析材料車型前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)交通量（輛/晝夜）小客車25.0025.001雙輪組880日野KB22250.20104.301雙輪組120黃河JN15049.00101.601雙輪組100依士茲TD5042.2080.001雙輪組80解放CA10B19.4060.851雙輪組70斯柯達(dá)706R50.0090.001雙輪組120東風(fēng)EQ14023.7069.201雙輪組100吉爾13025.7559.501雙輪組130北京BJ13013.5527.201雙輪組120解放CA5028.7068.201雙輪組160設(shè)計(jì)交通量的計(jì)算應(yīng)將不同軸重的各種車輛換算成BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸重的當(dāng)量軸次。當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí),各種車輛的前、后軸均應(yīng)按公式(3.1.2-1)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)Ni。式中：N──標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；n1──各種被換算汽車的作用次數(shù)，（次/日）；P──標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）；Pi──各種被換算車型的軸載（KN）；C1──輪組系數(shù),雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38；C2──軸數(shù)系數(shù)；當(dāng)軸間距大于3米時(shí),應(yīng)按一個(gè)單獨(dú)的軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3米時(shí),雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按公式(3.1.2-2)計(jì)算。C2=1＋1.2（m－1）（m為軸數(shù)）再結(jié)合相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)年限的選擇宜根據(jù)各地國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況和該公路在公路網(wǎng)中的地位，并考慮投資條件綜地確定。新建高速公路、一級公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為15年，有特殊要求時(shí)可適當(dāng)延長設(shè)計(jì)年限。對改建、擴(kuò)建的高速公路、一級公路的路面設(shè)計(jì)年限宜為10年至15年，大修加鋪工程可視具體情況確定設(shè)計(jì)年限。二級公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為12年，有特殊使用要求時(shí)可適當(dāng)延長。三級公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為6年至10年。四級公路的瀝青表處路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為8年，砂石路面可為5年。車道系數(shù)宜按照表3.1.6選定，若公路無分隔時(shí)，路面窄宜選高值，路面寬宜選低值。表3.1.6車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)雙向單車道1.0雙向兩車道0.6～0.7雙向四車道0.4～0.5雙向六車道0.3～0.4雙向八車道0.25～0.35當(dāng)上下行交通量或重車比例有明顯差異時(shí)可區(qū)別對待，按上下行交通特點(diǎn)分別進(jìn)行厚度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)交通量是根據(jù)不同公路等級的設(shè)計(jì)年限、第一年雙向日平均當(dāng)量軸次(N1)、年平均交通量增長率、車道系數(shù)及該公路交通特點(diǎn)，計(jì)算的設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次，按公式計(jì)算：式中：Ne──設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次（次）；t──設(shè)計(jì)年限（年）；N1──路面營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/日）；r──設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長率(%)?？梢缘玫絅e值為：2332212.232。交通量宜根據(jù)表3.1.8的規(guī)定劃分為五個(gè)等級。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne(萬次/車道)或公路日平均汽車交通量(輛/日)，選擇一個(gè)較高的交通等級作為設(shè)計(jì)交通等級。表3.1.8交通等級交通等級BZZ-100KN累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne(萬次/車道)中型以上貨車及大客車（日/輛）A特輕交通<100<300B輕交通100～400300～1000C中交通400～12001000～4000D重交通1200～25004000～10000E特重交通>2500>10000可確定交通等級為輕交通。（二）、確定設(shè)計(jì)材料參數(shù)和設(shè)計(jì)指標(biāo)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算，路面荷載及計(jì)算點(diǎn)如圖8.0.1所示。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算，路面荷載及計(jì)算點(diǎn)如圖8.0.1所示。將路基回彈模量設(shè)計(jì)值按式計(jì)算其相當(dāng)?shù)穆坊O(shè)計(jì)彎沉值L0D，作為檢驗(yàn)路基強(qiáng)度和均勻性的簡便方法。式中：L0D——路基設(shè)計(jì)彎沉值(0.01mm)；p,——測定車輪胎接地壓強(qiáng)(MPa)與當(dāng)量圓半徑(mm)；0——均勻體彎沉系數(shù)，取0.712。K1——不利季節(jié)影響系數(shù)?？筛鶕?jù)本地經(jīng)驗(yàn)確定。2某路段實(shí)測的彎沉代表值L0應(yīng)不大于路基彎沉設(shè)計(jì)值L0D。式中：，S——分別為該路段實(shí)測路基彎沉平均值(0.01mm)與均方差(0.01mm)；Za——保證率系數(shù)，高速公路、一級公路為2，二、三級公路為1.645，四級公路為1.5。由上面的Ne值計(jì)算可得Ld值為35.15526061。瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，材料的容許拉應(yīng)力應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中：——路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa);——瀝青混凝土或半剛性材料的極限抗拉強(qiáng)度(MPa)；——抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。1、對瀝青混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，系指15℃時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d的極限抗拉強(qiáng)度(MPa)；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的材料齡期為180d的極限抗拉強(qiáng)度(MPa)。2、對瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，宜按式(8.0.6-2)計(jì)算：對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：