【正文】 道路工程 課程設(shè)計(jì)院(系)別　 土木工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)　 土木工程 班 級(jí) 橋3（土木117 ） 學(xué) 號(hào)　 110711717 一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：路基干濕類(lèi)型及路基回彈模量的確定；瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；舊路改建路面結(jié)構(gòu)方案的確定及加鋪層厚度的計(jì)算。二、 設(shè)計(jì)原始資料：平原微丘區(qū)某一級(jí)公路，近年來(lái)由于大噸位車(chē)輛的增加，個(gè)別路段不能適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)男枰?，?duì)下列路段的路面作如下處理： 0+500~3+500 段，改線(xiàn)需在新路基上鋪路面； 3+500~5+000 段，舊路面強(qiáng)度不足，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)； 5+000~6+300 段，接近城鎮(zhèn)為改線(xiàn)路段，在新路基上鋪水泥混凝土路面。 ? 路狀調(diào)查資料如下： ? 交通調(diào)查 ：交通調(diào)查資料為2007年，設(shè)計(jì)年限的起算年為2010年。在不利季節(jié)調(diào)查的雙向平均日交通量：車(chē) 型 總重（ KN ） 后軸重（ KN ） 后軸數(shù) 輛 / 日 解放 CA10 B 1 1200 黃河 JN150 49 1 460 日野 KB222 1 300 太脫拉 138 80 2 （軸距≤3）174 東風(fēng) KM340 1 1230 黃河 JN362 63127 1 510 日野FC 164 711 750 預(yù)計(jì)未來(lái)十年，交通量年平均增長(zhǎng)率為 8% ， 10 年后增長(zhǎng)率為 4% 。原有路面厚度為 25 cm 天然砂礫墊層， 20cm 石灰土基層， 瀝青表處面層。 該路段地處Ⅱ2區(qū)， 沿線(xiàn)土質(zhì)為粉質(zhì)輕亞粘土，WL=40%， wp=18%， 米 。（氣象部門(mén)調(diào)查的田野凍深）。 0+500 ~3+500 段，路槽底距地下水位 米 ； 3+500~5+000 段，測(cè)得路槽底以下 80 cm 分層含水量為： 20% 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % （ 0~ 80cm , 每 10cm 為一層） 5+000~6+300 段，路基填土高度為 米 ，調(diào)查得地下水埋深為 米 。 對(duì) 3+500~5+000 段，在凍前進(jìn)行路面彎沉實(shí)測(cè)彎沉值為： 97 、 105 、 136 、 100 、 147 、 67 、 121 、 115 、 86 、 78 、 99 、 165 、 120 、 83 、 67 、 162 、 87 、 116 、 92 、 123 、 12 7 97 、587 、6 81010110。（單位為 1/100mm ）土基回彈模量為40MPa。 材料調(diào)查 ：沿線(xiàn)可采集各種砂、石料；附近有礦渣、爐渣可利用；水泥、石灰、瀝青等材料當(dāng)?shù)乜晒?yīng)。6cm 瀝青貫入20cm 石灰土25cm 天然砂礫三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表1．計(jì)算說(shuō)明書(shū)部分： 路基干濕類(lèi)型及路基回彈模量的確定；當(dāng)進(jìn)行新路設(shè)計(jì)時(shí)，土基的回彈模量：此時(shí)路基尚未建成，土基的回彈模量，要通過(guò)預(yù)估某路段路基修筑后，可能出現(xiàn)的路基土的平均稠度，辯證地確定土基的回彈模量值。實(shí)際中是適用查表法。 ⑴ 由路床表面至地下水位的高度H、地區(qū)所在的自然區(qū)劃及土質(zhì)查瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，確定土基的干濕類(lèi)型。⑵由土基的干濕類(lèi)型，查設(shè)計(jì)規(guī)范得路基土的平均稠度ωC。⑶由路基土的平均稠度，查設(shè)計(jì)規(guī)范得土基回彈模量E0。⑷如果是高等公路，由瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范說(shuō)明，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，土基回彈模量E0提高15%30%。根據(jù)公路所處地區(qū)及路基填土土質(zhì)、路基填土高度情況，確定路基干濕類(lèi)型及回彈模量。、瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；①根據(jù)所給交通量和交通組成，計(jì)算累計(jì)軸載作用次數(shù)，結(jié)合公路等級(jí)，確定路面等級(jí)，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值；②根據(jù)當(dāng)?shù)刂凡牧锨闆r及自然氣候特點(diǎn)，擬定路面結(jié)構(gòu)方案，確定路面材料的設(shè)計(jì)參數(shù)；③根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度。需要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算拉應(yīng)力是否滿(mǎn)足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿(mǎn)足要求，采取相應(yīng)措施進(jìn)行調(diào)整后再重新計(jì)算。上述計(jì)算應(yīng)采用彈性多層體系理論編制的程序進(jìn)行。④對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級(jí)和次高級(jí)路面，應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否滿(mǎn)足要求。⑤根據(jù)公路等級(jí)情況，需要時(shí)還應(yīng)確定路肩的路面結(jié)構(gòu)。、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算；根據(jù)所給交通量和交通組成，計(jì)算累計(jì)軸載作用次數(shù)；① 初步擬定路面結(jié)構(gòu)：初選路面結(jié)構(gòu)層次、類(lèi)型和材料組成，擬定各層的厚度、面板和接縫構(gòu)造；②確定材料參數(shù)，包括混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和回彈模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當(dāng)量回彈模量；③計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力；④計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力；⑤檢驗(yàn)初擬路面結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，如不滿(mǎn)足要求，則采取相應(yīng)的調(diào)整措施，重新擬定路面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。、舊路改建路面結(jié)構(gòu)方案的確定及加鋪層厚度的計(jì)算。舊路改建以瀝青路面的改建為主，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：①舊路的代表彎沉值的計(jì)算，根據(jù)所給的舊路彎沉調(diào)查資料，計(jì)算確定舊路面的代表彎沉值；②舊路面當(dāng)量回彈模量的計(jì)算；③擬定改建路面的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)層厚度的計(jì)算 、要求應(yīng)附厚度計(jì)算，拉應(yīng)力驗(yàn)算的微機(jī)計(jì)算結(jié)果。2．圖紙部分：繪制路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)施工圖一張。四、進(jìn)程安排序號(hào)項(xiàng) 目時(shí)間(天)（一）新建瀝青路面設(shè)計(jì)1（二）新建水泥混凝土路面設(shè)計(jì)2（三）舊路改建路面設(shè)計(jì)1（四）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（五）施工圖繪制及裝訂成冊(cè)五、主要參考資料：參考教材：《道路建筑材料》第三版 嚴(yán)家伋編著《公路工程》，人民交通出版社，張正林主編。《道路工程》，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，于書(shū)翰主編。參考資料：《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D402002）《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD502004）《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ0342000）《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F402004）《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》 （JTG F302003）目 錄1 新建瀝青路面設(shè)計(jì) 1 確定累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉 1 將不同軸重的各種車(chē)輛換算成BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸重的當(dāng)量軸次 1 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 4 路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算 6 7 確定土基干濕類(lèi)型 7 確定路基土的平均稠度 7 確定土基回彈模量 7 初擬路面結(jié)構(gòu)，確定材料的參數(shù) 8 各層材料的容許層底拉應(yīng)力 8 計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果 102 路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 21 設(shè)計(jì)原始資料 21 計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果 223 新建水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 30 軸載換算并計(jì)算設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne 30 初擬路面結(jié)構(gòu) 33 確定基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et 34 確定混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和彎拉彈性模量Ec 36 計(jì)算作用于在板邊緣中點(diǎn)處產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力 36 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力 38 應(yīng)力復(fù)合 39設(shè)計(jì)體會(huì)及改進(jìn)意見(jiàn) 41致謝 41參考文獻(xiàn)......................................................42附 圖....................................................43 在2007年不利季節(jié)調(diào)查的雙向平均日交通量： 車(chē) 型 總重（ KN ） 后軸重（ KN ） 后軸數(shù) 輛 / 日 解放 CA10 B 1 1200 黃河 JN150 49 1 460 日野 KB222 1 300 太脫拉 138 80 2 （軸距≤3）174 東風(fēng) KM340 1 1230 黃河 JN362 63127 1 510 日野FC 164 711 750 。 1. 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(chē)輛的前、后軸均應(yīng)按以下公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。 式中： N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d） n i ——被換算車(chē)型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/d） P ——標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）。 Pi——被換算車(chē)型的各級(jí)軸載（KN） C 1——軸數(shù)系數(shù)：當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)系數(shù)C1=m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，應(yīng)按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按式C1=1+（m 1）計(jì)算。 C 2——輪組系數(shù)：雙輪組為1。2. 當(dāng)以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí), 各種車(chē)輛的前、后軸均應(yīng)按公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)。 式中： C1180。 ——軸數(shù)系數(shù)。 當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)系數(shù)C1180。 =m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，應(yīng)按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按式C1180。 =1+2（m1）計(jì)算。 C2 180。——輪組系數(shù)：雙輪組為1， 軸載換算結(jié)果（彎沉和瀝青層層底拉應(yīng)力） 車(chē)型Pi（KN)C1C2 解放CA10B前軸11200后軸111200黃河JN150前軸491460后軸11460日野KB222前軸1300后軸11300太脫拉138前軸1174后軸801174東風(fēng)KM340前軸11230后軸111230黃河JN362前軸631510后軸12711510日野FC164前軸1750后軸7111750累計(jì) 軸載換算結(jié)果（半剛性材料層的拉應(yīng)力）車(chē)型Pi C180。2 解放CA10B前軸11200后軸111200黃河JN150前軸491460后軸11460日野KB222前軸1300后軸11300太脫拉138前軸1174后軸8031174東風(fēng)KM340前軸11230后軸111230黃河JN362前軸631510后軸12711510日野FC164前軸1750后軸7111750累計(jì)綜合上述計(jì)算可得出: 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),標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N=(次/日）。 當(dāng)以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)=（次/日）。 設(shè)計(jì)交通量是根據(jù)不同公路等級(jí)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(zhǎng)率、車(chē)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(chē)道的累計(jì)當(dāng)量軸次，按公式計(jì)算： 式中： ── 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車(chē)道的累計(jì)當(dāng)量軸次（次）； t ── 設(shè)計(jì)年限（年）； N1 ── 路面營(yíng)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(zhǎng)率(%)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取15年。交通調(diào)查資料為2007年，設(shè)計(jì)年限的起算年為2010年。預(yù)計(jì)未來(lái)十年，交通量年平均增長(zhǎng)率為 8% ， 10 年后增長(zhǎng)率為 4% 。驗(yàn)算彎沉和瀝青層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次從調(diào)查年2007年到設(shè)計(jì)年限的起算年2010年，有三年。 所以 因?yàn)樵O(shè)計(jì)年限15年內(nèi)，前7年交通量年平均增長(zhǎng)率為 8% ，后8年的交通量年平均增長(zhǎng)率為 4% 。 == 所以設(shè)計(jì)年限15年間的累計(jì)當(dāng)量軸次： ==+= 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次從調(diào)查年2007年到設(shè)計(jì)年限的起算年2010年，有三年。 所以 因?yàn)樵O(shè)計(jì)年限15年內(nèi)，前7年交通量年平均增長(zhǎng)率為 8% ，后8年的交通量年平均增長(zhǎng)率為 4% 。==所以設(shè)計(jì)年限15年間的累計(jì)當(dāng)量軸次： ==+=交通等級(jí)