陈克明最终路分面设计.doc
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1、课程名称:路基路面工程设计题目: 路面设计 院 系: 土木工程 专 业: 铁道工程 年 级: 2011 姓 名: 陈克明 学 号: 20117332 指导教师: 刘红坡 成 绩 指导教师 (签章)年 月 日西南交通大学峨眉校区目 录第一章 任务书和指导书1第二章 沥青路面设计21、基本资料22、初拟路面结构43、路面结构层厚度确定54、结构厚度计算结果6第三章 普通水泥混凝土路面设计101、设计资料102、初拟路面结构113、确定材料参数124、计算荷载疲劳应力125、计算温度疲劳应力13参考文献29第一章 任务书和指导书拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路,宽9m,所在地区的自然区划属V4区,采
2、用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。已知资料如下:预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查,预期交通量平均年增长率为r(见表1和表2)。方向分配系数为0.6。路基土质为粉质土,在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m,路基填土高度1.5m。 任务:可行性研究阶段,设计沥青路面和水泥混凝土路面各1种方案。表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重(kN)前轴数前轴轮组数后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量(辆/日)黄河QD35258.01单951双-Q1(408交通SH-14140.01单2892双2.6mQ2(408东风EQ14452.01单2982双3.1mQ3(348罗曼SQ
3、925165.01单31253双2.4mQ4(53) 表2交通量以及年平均增长率学号末尾2位数kQ1Q2Q3Q4r(%)00-33440-k440-k380-k85-k5.6+0.01k(5.92)34-66450-k390-k420-k14+k5.9-0.01k67-99310+k330+k350+kk6.3-0.01k 第二章 沥青路面设计1、基本资料(1)、自然地理条件 拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路,宽9m,所在地区的自然区划属V4区,采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。已知资料如下:预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查,预期交通量平均年增长率为r(见表1和表2)。方向分
4、配系数为0.6。路基土质为粉质土,在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m,路基填土高度1.5m。(2)、土基回弹模量的确定 设计路段处于潮湿状态,路基土为粉质土,查表得土基回弹模量参考值为35.5MPa。(3)由表得,预测交通量以及平均年增长率为5.92%,沥青路面累计标准轴次按12年计。 表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重(kN)前轴数前轴轮组数后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量(辆/日)黄河QD35258.01单951双-408交通SH-14140.01单2892双2.6m408东风EQ14452.01单2982双3.1m348罗曼SQ925165.01单31253双2
5、.4m53(4)、轴载换算以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时,各级轴载(包括车辆的前、后轴)的作用次数,均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N: 式中 N标准轴载的当量周次(次/d); 被换算车型的各级轴载作用次数(次/d); P标准轴载(kN),取100KN; 被换算车型的各级轴载作用次数。当轴间距大于3m时,按单独的一个轴计算,轴数系数即为轴数m;当轴间距小于3m时,按双轴或多轴计算,轴数系数为; 被换算轴载的轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轮组为0.38; K被换算车型的轴载级别。换算成标准轴载P的当量作用次数N如下表: 表2车型( KN)次/日次/日黄河前轴58
6、16.4408570.609QD352后轴9511交通前轴4016.4408589.173SH141后轴892.21东风前轴5216.4348766.976EQ144后轴9821罗曼前轴6516.453527.753SQ9251后轴1253.41合计2454.511(次/日) 一个车道上的累计当量轴次可以按照下式计算: t设计使用年限 设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次); 路面竣工后第一年的平均日当量轴次(次/d); 设计年限内交通量的平均年增长率(以小数计)。在本设计中=0.0549; 车道系数,在这里取0.6。轴载换算与累计轴载: 表3车型前轴重前轴数前轴轮组数后轴重后轴数后轴轮组数
7、后轴轴距交通量(辆/d)黄河QD352581单951双-408交通SH-141401单2892双2.6m 408东风EQ144521单2982双3.1m 348罗曼SQ9251651单31253双2.4m 53换算方法弯沉及沥青层拉应力指标累计交通轴次902.599万次 2、初拟路面结构4cm细粒式沥青混凝土+7cm 中粒式沥青混凝土+10cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石基层+?水泥石灰砂砾土层,以水泥石灰砂砾土为设计层。3、路面结构层厚度确定(1)、设计弯沉:(2)、抗拉强度结构系数 对于沥青混凝土面层: 对于无机结合料稳定集料:(3)层底容许拉应力: 表4材料名称细粒式沥青混凝土
8、1.22.774 0.433中粒式沥青混凝土1.02.7740.360粗粒式沥青混凝土0.82.7740.288水泥稳定碎石0.61.8530.324水泥石灰砂砾土0.41.8530.2164、结构厚度计算结果a.结构厚度计算结果 表5序号结构层材料名称20抗压模量/Mpa15抗压模量/Mpa劈裂强度/Mpa 厚度/cm层底拉应力/Mpa容许拉应力/Mpa均值标准差均值标准差1细粒式沥青混凝土199120126803441.2400.4332中粒式沥青混凝土142510521751871.0700.3603粗粒式沥青混凝土978551320600.81000.2884水泥稳定碎石3188782
9、31887820.5200.0890.3245水泥石灰砂砾土159125015912500.418.90.1270.2166土基400-b.各项指标:计算弯沉小于设计弯沉,满足要求。各层底拉应力均小于容许拉应力,满足要求 。因此确定厚度为4cm细粒式沥青混凝土+7cm 中粒式沥青混凝土+10cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石基层+18.9水泥石灰砂砾土层,以水泥石灰砂砾土为设计层。c.验算防冻厚度沥青层厚度为21cm,总厚度为59.9cm,根据规定,最小防冻层厚度为35-40cm,满足最小防冻厚度要求。 旧路检测轴载及其对应弯沉 轴重(KN) 弯沉(0.01mm) 1 项目类型参数 项
10、目类型 新建项目2 设计弯沉(0.01mm) 已知3 验算内容 验算方式 弯拉应力验算4 弯沉参数设置 设计弯沉(0.01mm) 26.825 交通参数设置 公路等级 二级公路6 路面等级 高级路面7 土基模量参数 土基模量(MPa) 308 泊松比 .359 结构组合(基层& 垫层) 层号 110 是否控制层位 否11 材料类型 沥青混凝土类12 材料名称 细粒式密级配沥青混凝土13 15度材料模量(MPa) 200014 20度材料模量(MPa) 140015 材料厚度(cm) 416 泊松比 .2517 容许弯拉应力(MPa) .43318 层号 219 是否控制层位 否20 材料类型
11、沥青混凝土类21 材料名称 中粒式密级配沥青混凝土22 15度材料模量(MPa) 180023 20度材料模量(MPa) 120024 材料厚度(cm) 725 泊松比 .2526 容许弯拉应力(MPa) .3627 层号 328 是否控制层位 否29 材料类型 沥青混凝土类30 材料名称 粗粒式密级配沥青混凝土31 15度材料模量(MPa) 120032 20度材料模量(MPa) 100033 材料厚度(cm) 1034 泊松比 .2535 容许弯拉应力(MPa) .28836 层号 437 是否控制层位 否38 材料类型 无机结合料稳定集料类39 材料名称 水泥碎石40 20度材料模量(M
12、Pa) 150041 材料厚度(cm) 2042 泊松比 .2543 容许弯拉应力(MPa) .32444 层号 545 是否控制层位 是46 材料类型 无机结合料稳定细粒土类47 材料名称 水泥石灰砂砾土48 20度材料模量(MPa) 100049 最小材料厚度(cm) 050 最大材料厚度(cm) 4051 泊松比 .2552 容许弯拉应力(MPa) .21653 计算结果 54 路面设计弯沉值(0.01mm) 26.8255 路面结构的实测弯沉值(0.01mm) 26.6683356 路面第 1层厚度(cm) 457 路面第 2层厚度(cm) 758 路面第 3层厚度(cm) 1059
13、路面第 4层厚度(cm) 2060 路面第 5层厚度(cm) 18.961 设计控制层厚度(cm) 18.962 第 1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 26.6683363 实际路面结构第 1层底最大拉应力(MPa) 064 第 2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 29.6362665 实际路面结构第 2层底最大拉应力(MPa) 066 第 3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 35.6005967 实际路面结构第 3层底最大拉应力(MPa) 068 第 4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 37.1365369 实际路面结构第 4层底最大拉应力(MPa) 8.86797
14、9E-0270 第 5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 39.0703971 实际路面结构第 5层底最大拉应力(MPa) .127113972 土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm) 310.5157 第三章 普通水泥混凝土路面设计1、设计资料拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路,宽9m,所在地区的自然区划属V4区,采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面。已知资料如下:预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查,预期交通量平均年增长率为r(见表1和表2)。方向分配系数为0.6。路基土质为粉质土,在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m,路基填土高度1.5m。期交通量平均年增长率为5.9
15、2%。 表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重(kN)前轴数前轴轮组数后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量(辆/日)黄河QD35258.01单951双-1交通SH-14140.01单2892双2.6mQ2东风EQ14452.01单2982双3.1mQ3罗曼SQ925165.01单31253双2.4m Q4轴载换算我国路面设计以单轴双轮组100KN为标准轴载。式中: P 100KN的单轴双轮组标准轴数的通行次数; 各类轴轮型级轴载的总重(KN); 各类轴轮型i级轴载的通行次数; n各级类型的轴载级位数 NS各类轴型级轴载的作用次数。 表2车型前轴重(kN)前轴数后轴重(kN)后轴数交通量
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- 陈克明 最终 路分面 设计
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