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路基路面课程设计 河 北 工 业 大 学路基路面工程课设报告书姓 名： 学 号： 学 院： 班 级： 指导教师： 第 页一、新建沥青路面结构厚度计算公 路 等 级 : 一级公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 22.89 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 200 (mm) 层位 结构层材料名称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 .428 2 中粒式沥青混凝土 50 1200 0 1600 0 .306 3 粗粒式沥青混凝土 60 1000 0 1000 0 .245 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 0 .284 5 石灰粉煤灰土 250 750 0 750 0 .092 6 新建路基 45 按设计弯沉值计算设计层厚度 :Ld= 22.89 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 1.7 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS=Ld,故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 200 mm(第 2层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 200 mm(第 3层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 200 mm(第 4层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 200 mm ( 5 )= .102 MPaH( 4 )= 250 mm ( 5 )= .087 MPa H( 4 )= 234 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 :H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 234 mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 500 mm验算结果表明 ，路面总厚度满足防冻要求 。结构层示意图如图所示二、改建沥青路面结构厚度计算（1）、改建路段原路面当量回弹模量计算原路面实测弯沉值(0.01mm)序序号12345678910弯沉（0.01mm）74.082.179.263.470.978.980.172.368.371.4序序号11121314151617181920弯沉（0.01mm）81.394.8101.4111.0120.3119.4118.3117.4113.8114.3原路面有效弯沉数 : 20 原路面平均弯沉值 : 92 (0.01mm)原路面弯沉值标准差 : 20 (0.01mm)测定汽车轴载 100 kN改建公路等级 二级公路与保证率有关的系数 1.5 原路面沥青面层厚度 50 (mm)季节影响系数 1.2 湿度影响系数 1 温度修正系数 1 原路面计算弯沉值 : 146 (0.01 mm)原路面当量回弹模量 : 112.3 (MPa)（2）、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 交通SH361 60 110 2 双轮组 3 100 2 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 1300 3 解放CA50 28.7 68.2 1 双轮组 1200 4 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 800 5 黄河JN162 59.5 115 1 双轮组 500 6 太脱拉138S 45.4 90 2 双轮组 3 300 设计年限 15 车道系数 .5 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 10 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 2100 ,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 : 2685 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.2189E+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 : 2857 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.296982E+07 属重交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 23 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .43 2 中粒式沥青混凝土 1 .31 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .25 4 水泥稳定碎石 .6 .28 （3）、改建路面加铺补强层厚度计算加铺路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 23 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 200 (mm)层位 结构层材料名称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 .43 2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1800 0 .31 3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 .25 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 0 .28 5 改建前原路面 112.3 按设计弯沉值计算设计层厚度 :(弯沉值按新建路面 F 公式计算) Ld= 23 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 2 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS=Ld, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 200 mm(第 1、2、3、4 层底面拉应力计算均满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 200 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 200 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 500 mm 改建前原路面总厚度 600 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 结构层示意图如图所示三、新建水泥路面设计（1） 交通分析由表16-20可知，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。由表16-3，临界荷载处的车辆轮迹横向分布系数取0.22。由两阶段的交通量年平均增长率8%和6%。按式(16-4)计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为32931714，属于特重交通等级。（2）初拟路面结构由表16-20可知，该道路所对应的变异水平为低级。由一级公路、特重交通等级和低级变异水平等级，查表16-17，初拟普通混凝土面层厚度为0.25m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%）厚度0.18m。垫层为0.20m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（3）路面材料参数确定按表16-23和16-25，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。表16-14路基回弹模量取31.5MPa。查表16-27，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。按式（16-53）计算基层顶面当量回弹模量如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按式（16-50b）计算为（4）何荷载疲劳应力按式（16-52a），标准轴载在临界荷载处产生的荷载应力计算为因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数为Kr=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳荷载作用的疲劳应力系数Kf=Nev=（32931714）0.057=2.682。根据公路等级，由表16-24，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数Kc=1.25。按式（16-49），荷载疲劳应力计算为（5）温度疲劳应力由表16-28，区最大温度梯度取88（/m）。板长5m，l/r=5/0.0.744=6.93，由图16-14可查普通混凝土板厚h=0.25m，Bx=0.625。按式（16-56），最大温度梯度是混凝土板的温度翘曲应力计算为温度疲劳应力系数Kt，按式（16-57）计算，查表16-29可得，自然区划为区，式中a=0.828，b=0.041，c=1.323，Kt为再由式（16-55）计算温度疲劳应力为查表16-20，二级公路的安全等级为二级，相应的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表16-22，确定可靠度系数为 r=1.16。按式（16-48）有因而，所选普通混凝土面层厚度（0.25m）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。结构层示意图如图所示四、改建水泥路面设计设 计 内 容 : 改建单层水泥混凝土路面设计公 路 等 级 : 一级公路变异水平的等级 : 低 级可 靠 度 系 数 : 1.16 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序号路面行驶车辆名称单轴单轮组的个数轴载总重（kN）单轴双轮组的个数轴载总重（kN）双轴双轮组的个数轴载总重（kN）交通量（辆/日）1解放CA50128.7168.20012002东风EQ140123.7169.2008003黄河JN162159.51115005004太脱拉138S145.4001903005交通SH141125.55155.10013006交通SH361160001110100 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 25 6 行驶方向分配系数 0.5 车道分配系数 0.5 轮迹横向分布系数 0.22 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 88 /m 接缝应力折减系数 .87 基(垫)层类型-旧柔性路面上修筑的加铺层层位 加铺层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 180 1300 2 石灰粉煤灰土 150 600 3 改建前原路面 92.9 基层顶面当量回弹模量 Et= 304.3 MPa设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 4742 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 3.2931714E+7 路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 304.3 MPa混凝土面层设计厚度 : 273mm验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 500 mm旧柔性路面上加铺层总厚度(不包栝混凝土面层) 330 mm改建前原旧路面总厚度 600 mm验算结果表明， 路面总厚度满足路面防冻要求 。通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:结构层示意图如图所示 五、挡土墙设计1、基本参数：墙面高度(m)：h1=5 墙背坡度(+,-)：N=.3 墙面坡度：M=.1墙顶宽度(m)：b1=1.4 墙趾宽度(m)：db=1 墙趾高度(m)：dh=.8基地内倾坡度：N2=.1 污工砌体容重(KN/m3)：r1=23路堤填土高度(m)：a=1 路堤填土坡度：M0=1.5路基宽度(m)：b0=24.5 土路基宽度(m)：d=.75填料容重(KN/m3)：R=19 填料内摩擦角(度)：=30 外摩擦角(度)：=20基底摩擦系数：=.4 基底容许承载力：0(KPa)=160挡土墙分段长度(m)：L1=152、计算结果：1)求破裂角假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算：挡墙的总高度：H=6.278m 挡墙的基地水平总宽度：B=4.784m=66.699=-.209=.605则=arctg=31.165验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tg=4.402m荷载内缘至墙踵：b-Htg+d=.366m荷载外缘至墙踵：b-Htg+d+b0=24.866m故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用公式正确。则计算图式为：2)求主动土压力系数K和K1=.441=.829m=.989m=4.46m=1.4743)求主动土压力及作用点位置=243.228KN=195.016KN=145.357KN=1.792m=4.102m4)抗滑稳定性检算挡土墙体积V=16.726m3 挡土墙自重G=384.693KN=1.548因为kc 1.3，则抗滑稳定性检算通过。5)抗倾覆稳定性检算=4.405因为k0 1.5，则抗倾覆稳定性检算通过。6)基底应力检算B=4.784m=2.245m=.147m因为eB/6=131.224KPa=90.391KPa因为max 0，则基地应力检算通过。附录:1、沥青路面计算当量标准轴载次数车型前轴重力(kN)后轴重力(kN)后轴数轮组数作用次数类当量（次/日）类当量（次/日）解放CA5028.768.21双1200260.72457.18567东风EQ14023.769.21双800171.028742.21404黄河JN16259.51151双5001252.7691674.815太脱拉138S45.4902双300479.2205397.4375交通SH14125.5555.11双1300119.256611.48152交通SH361601102双100402.3927674.1495当量次数之和（次/日）2685.3922857.284设计弯沉值（0.01mm）22.8929422.61062注：类型的当量标准轴载次数为以弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标时的计算结果类型的当量标准轴载次数为以半刚性材料层底拉应力为设计指标时的计算结果2、计算公式如下2、水泥混凝土路面计算当量标准轴载次数前轴当量标准轴载次数车型iC2前轴重力（kN）标准轴载作用次数N（次/日）解放CA50524.15996.428.710012000.00133277东风EQ140569.12966.423.71008004.5110E-05黄河JN162383.09876.459.510050047.2663574太脱拉138S430.34726.445.41003000.42056570交通SH141551.02956.425.5510013000.00023625交通SH361381.72276.46010010010.76881566前轴换算为标准轴的当量次数（次/日）58.4573529后轴当量标准轴载次数车型iC2后轴重力（kN）后轴数轮组数作用次数N（次/日）解放CA501168.21双12002.628641东风EQ1401169.21双8002.212012黄河JN162111151双5004678.81太脱拉138S3.97604E-061902双3000.000221交通SH1411155.11双13000.093836交通SH3613.80432E-0611102双1000.001748后轴换算为标准轴的当量次数（次/日）4683.747本年度当量标准轴载次数总次数为：4742.204五年后当量标准轴载次数总次数为：6967.854设计年限(五年)一个车道通过的累计标准当量次数为：2233996设计年限(二十五年)一个车道通过的累计标准当量次数为：30697718设计年限(三十年)一个车道通过的累计标准当量次数为：32931714注：此图片为路基路面工程一书中新建单层水泥路面例题之中的公式，可以用公式编辑器进行编辑。