路基路面工程课程设计高程20103156

1黑龙江大学课程名称：路基路面工程学院：建筑工程学院专业：土木工程学号：20103156年级：2010级学生姓名：高程指导教师：陈瑶目录1基本设计资料...........................................................32沥青路面设计...........................................................52.1轴载分析..........................................................52.2结构组合与材料选取................................................92.3各层材料的抗压模量和劈裂强度......................................92.4设计指标的确定....................................................92.5路面结构层厚度的计算.............................................112.6沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算.................122.7防冻层厚度检验...................................................143水泥混凝土路面设计....................................................153.1交通量分析.......................................................153.2初拟路面结构.....................................................173.3确定材料参数.....................................................183.4计算荷载疲劳应力.................................................183.5计算温度疲劳应力.................................................203.6应力验算.........................................................213.7防冻厚度检验.....................................................223.8接缝设计.........................................................21参考文献................................................................2331基本设计资料1.1设计依据及过程：本路线是吉林马鹿沟二级公路，它的修建有利于改善该区的交通状况，促进经济贸易的发展。根据本路在公路网中的作用和交通量，结合本路的功能，性质及自然状况，公路等级确定为二级公路标准，全线采用双车道，计算行车速度60km/小时。路线线形设计，尽量与实际地形，地貌及周围景观相协调，线形连续，指标均衡，视线诱导好，在工程量增加不大的情况下尽可能采用较高的指标，力求纵横配合，线形流畅。1.2路线起、终点及工程概况此次设计起点里程桩号为K0+000终点里程桩号为K2+794.543，全线长2.795公里，路线主要经过平原区微丘区。本标段设了圆管涵和小桥梁。路基宽度采用8.5米，路面宽度采用7米，行车道横坡度设为2%，路肩横坡度设为2.5%。为了顺利的将路基范围内的路面水排出，在路堑两侧设置了边沟和排水沟.1.3沿线地段的地形、地质、气候、水文等地理特征及与周围环境相协调。本次施工图设计结合构造物布设、平纵面配合等方面作了优化组合，全长2.795公里。本项目路基填料可从路线两侧范围内取土，沿线有丰富的筑路材料，如中砂,粗砂,砂砾,石料,生石灰等。1.3.1地形、地质：沿线地形起伏不大，路线处于平原区微丘区，土质为粘质土。1.3.2气候、水文：属于温带大陆性山地气候,特点是冬季漫长寒冷,夏季短暂凉爽且天气变化无常,春季多风,秋季多雾。年平均气温在-7℃至3℃之间,年降水量在700-1400毫米之间。初雪及初冻时间一般在十月中旬，解冻时间一般在来年的五月上旬，标准冻深1.8米。1.3.3设计时注重与自然景观及周围环境的协调，着重做了以下几个方面的工作：1.3.3.1在路线平面和纵断面施工图设计时，综合考虑地形、地物、地质、桥位、水利设施、县乡路网、和地方发展等因素，尽量做到少拆房屋、电杆、少占良田、少砍伐树木，并尽可能的保持原有水利排灌设施和地方道路网的完整性。1.3.3.2充分考虑将来道路网规划，在路线平纵面线型组合设计时，注重道路与自然景观的协调，使道路成为自然的一条风景带。1.4、筑路材料沿线可利用的筑路材料主要有块石、片石、碎石、砂砾、砂、石灰等。外购材料包括水泥、钢材、木材、沥青。1）主要筑路材料料场分布情况石料：全线石料场主要分布在南阳市以北的蒲山镇，镇平县杏花山，内乡县灵山等地。该几处料厂所采石料主要为石灰岩和花岗岩，料场可生产块石、片石及各种规格的碎石；其产品广泛应用于工民建、公路、铁路建设。料场的规模均比较大，装卸、运输方便。路面用碎石：上面层采用东川石料厂加工的碎石，该料厂位于内乡县和西峡县田关交界处，紧邻原西峡至东川公路。料厂主要开采青灰色玄武岩石料，石质新鲜、坚硬，储量丰富，可作为高速公路上面层用碎石。砂砾：沿线砂砾料场主要有白河砂砾料场、默河砂砾料场、湍河砂砾料场，该几处料场所产砂砾级配良好，含泥量小，储量丰富，是良好的筑路材料，料场交通较便利，可满足工程需要。砂：沿线砂料场主要有白河砂料场、潦河砂料场，王村砂料场、赵河砂料场及湍河砂料场，主要开采中粗砂，砂质纯净，含泥量小，储量丰富，可满足高速公路建设需要。石灰：沿线有大小石灰场多处，南阳市宛城区蒲山镇和灵山附近的石灰厂密布，生产规模较大,质量可靠、可满足本项目工程建设需要。水：沿线水资源比较丰富，各村庄都有机井水源，经调查除了默河、三里河水质SI-25被污染外，其他如潦河、赵河、严陵河、湍河等均可满足工程用水。2）工程用电沿线电力供应比较便利，各乡镇及其所辖自然村均有不同功率的变压器，基本上能满足工程用电的要求。各施工场地用电时，可从附近变电站引电，若距离长，也可设置专用的供电线路；集中拌和厂和桥梁预制厂需要设置独立的变电站，并配备相应功率的发电设备。3）四大材料水泥、钢材、木材和沥青四大材料，可与当地有关部门联系或由业主统一解决。1.5、技术标准:1）山岭重丘区标准进行设计，沿线地形及水准点位置；（见平面地形图）；2）公路等级：双车道二级公路，设计车速60km/h。3）交通量资料：交通量增长率为6.0%，设计年限12年。车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距（m）日交通量黄河JN16259.50115.001双——420解放CA10B19.4060.851双——470黄河JN15049.00101.601双——410日野ZM44060.00100.002双1．27300东风EQ14023.7069.201双——460菲亚特650E33.0072.001双——300太脱拉13851.4080.002双1．3250表1-1交通量资料2沥青路面设计2.1轴载分析我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表2-1确定。表2-1标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.3轮胎接地压强P（Mpa）0.7两轮中心距（cm）1．5d﹙1﹚当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载iP的作用次数in均换算成标准轴载P的当量作用次数N。35.4211)(ppnCCNiiKi式中：N—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；in—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）；P—标准轴载（kN）；iP—各种被换算车型的轴载（kN）；C1—轴数系数;C2—轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38；K—被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：111.21Cm式中：m—轴数。表2-2轴载换算结果车型iP（kN）1C2Cin（次/日）4.3512()iipCCnp黄河JN162前轴59.501142043.89后轴115.0011420771.41解放CA10B前轴19.4011470—后轴60.851147051.15黄河JN150前轴49.001141018.41后轴101.6011410439.31日野ZM440前轴60.001130032.51后轴100.002.21300660东风EQ140前轴23.7011460—后轴69.201146092.73菲亚特650E前轴33.00113002.41后轴72.001130071.87太脱拉138前轴51.4011502.76后轴80.002.215041.67∑N2228.12则其设计年限内一个车道上的累计量轴次eN：1[(1)1]365teNN式中eN—设计年限内一个车道的累计当量次数；t—设计年限，t=12年；1N—设计端竣工后一年双向日平均当量轴次；—设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，γ=0.06；—与车道数有关的车辆横向分布系数，简称车道系数，该设计为双向双车道的二级公路，所以=0.7。则：739.96037987.012.222806.0365]1)06.01([365]1)1([121NNte次。﹙2﹚验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于40KN的各级轴载iP的作用次数in均按下式换算成标准轴载P的当量作用次数'N。8'21'1')(ppnCCNiiKi式中：'N—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；in—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）；P—标准轴载（kN）；iP—各种被换算车型的轴载（kN）；'1C—轴数系数；'2C—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1;当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：)1(21'1mC其中m为轴数表2-3轴载换算结果车型iP（kN）'1C'2Cin（次/日）''812()iipCCnp黄河JN162前轴59.50114206.60后轴115.00114201284.79解放CA10B前轴19.4011470—后轴60.85114708.83黄河JN150前轴49.00114101.36后轴101.6011410465.51日野ZM440前轴60.00113005.04后轴100.0031300900东风EQ140前轴23.7011460—后轴69.201146024.19菲亚特650E前轴33.0011300—后轴72.001130021.6太脱拉138前轴51.4011500.24后轴80.0031508.39∑'N2726.55则其设计年限内一个车道上的累计量轴次'eN为：10175.17.055.272606.0365]106.01['365]1)1(['7121NNte次。根据交通等级分级，eN=1.175710次/车道，76102.1103eN，属于中等交通；根据设计交通量及设