课程设计-路面工程设计.doc

目 录 第1章 任务书和指导书 1 1.1 设计任务书 1 1.2.1沥青路面设计的步骤 2 1.2.2普通混凝土路面设计的步骤 4 第2章 沥青路面设计 5 第3章 普通水泥混凝土路面设计 10 参考文献 15 第1章 任务书和指导书 1.1 设计任务书 拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝土路面。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）。沥青路面设计中，车道系数η选用0.45。 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2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QD352 49.8 1 单 95.8 1 双 - Ｑ1 交通SH-141 23.0 1 单 2×82.5 2 双 2.6m Q2 东风EQ144 25.70 1 单 2×90.1 2 双 3.1m Q3 罗曼SQ9251 50.0 1 单 3×111.3 3 双 2.4m Q4 表2交通量以及年平均增长率 学号末尾2位数k Q1 Q2 Q3 Q4 r(%) 00-33 450-k 440-k 380-k 80-k 5.2+0.01k 34-66 400-k 380-k 400-k 10+k 5.9-0.01k 67-99 300+k 320+k 350+k k 6-0.01k 1.2 设计指导书 设计按照我国现行的《公路沥青路面设计规范》JTG D50－2006和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40－2002进行。 1.2.1沥青路面设计的步骤 ⑴根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。 ⑵按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。（采用临界高度法） ⑶参考本地区的经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的材料设计参数。 ⑷根据拉应力设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。高速公路、一级公路、二级公路路面结构，以弯沉和沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层的拉应力为设计指标。三级公路和四级公路路面结构，以弯沉为设计指标。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，选用极限抗拉强度高的材料，再重新计算，直到满足要求为止。 ⑸对于季节性冰冻地区冰冻区各级公路的中湿、潮湿路段，应迸行防冻厚度验算是否符合要求。 ⑹进行技术经济比较，确定路面结构方案。 1.2.2普通混凝土路面设计的步骤 (1)收集并分析交通参数 收集日交通量和轴载组成数据，确定方向系数和车道系数，进行标准轴载换算，计算设计车道标准轴载日作用次数；由此确定道路的交通分级，选定设计年限、交通量年平均增长率和轮迹横向分布系数，计算使用年限内标准轴载的累计作用次数。 (2)初拟路面结构 初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。 (3)确定材料参数 进行材料试验或查表确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，从而确定基层顶面的当量回弹模量。 (4)计算荷载疲劳应力 由应力计算图或公式得到标准轴载作用下板边缘中部的最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数，按标准轴载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；按公路等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力。 (5)计算温度疲劳应力 由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的温度翘曲应力；按自然区划和σtm/fr确定温度应力累计疲劳作用系数；由此计算确定温度疲劳应力。 (6)检验初拟路面结构 当荷载疲劳应力同温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积小于且接近于混凝土弯拉强度标准值时，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。否则，应改选混凝土板厚度，拟定新的结构，重新计算，直到满足要求为止。 车型 /(次.日) 黄河Q352 前轴 49.8 1 6.4 347 107.0 后轴 95.8 1 1 347 287.9 交通SH-141 前轴 23.0 1 6.4 327 3.5 后轴 82.5 2.2 1 327 311.6 东风EQ14