路基路面课程设计(共24页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 路基路面课程设计姓名：XXX学号：XXX班级：XXX院校：宁波大学建筑工程与环境学院 2012.05.30目录道路勘测设计课程设计任务.3一.路基设计1.设计原始资料和依据.42.路基横断面.43.路基排水设计.54.路基填土与压实.65.边坡防护.7二、路面设计A、沥青路面路面设计.81 标准轴载及轴载换算.82 材料选择与参数确定.103 路面材料参数验算.13B、水泥混凝土路面设计.151 设计参数的确定与换算.152 路面层数及其厚度确定.163 接缝设计.18设计说明书一、 工程概况拟设计道路路线位于平原微丘地区，公路自然区划分为II 1区，地震烈度为六级

2、，设计标高为243.50mm，地下水位1.5m。二、 设计资料2.1土质所经过地区多为粉性土2.2交通根据最新路网规划，预测使用初期2007年年平均日交通量见下表，年平均增长率为6.5%：车型解放CA10B黄河JN150日野KF300斯柯达706R依士兹TD50交通SH141长征XD980小汽车量/d40021016090508070600三、 设计任务与内容（1） 根据所给资料，利用HPDS2003公路路面设计程序系统进行路面结构的设计（至少两种不同的路面结构）（2） 编写设计说明书，包括混凝土路面及沥青路面结构，厚度设计，水泥混凝土路面板接缝设计等。（3） 对所选定的路面结构方案，绘制路面

3、结构图，包括沥青路面结构设计土，水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等，需用A3图纸。四、 设计依据及标准【1】公路路基设计规范（JTGD30-2004）【2】公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）【3】公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002）【4】公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）一、路基设计1. 设计原始资料和依据由公路自然区划标准得公路二级区划的特征和指标：见表1二级区名（包括副区）水热状态潮湿系数(K)年降水量（mm）雨型多年平均最大冻深（cm）最高月平均地温（。c）地下水埋深（m）II1区东北东部山地湿冻区0.751.506001200夏雨

4、802500洼地、谷地11.52. 路基横断面设计2.1 道路技术等级确定由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算,见表2：表2 交通量折算表车型解放CA10B黄河JN150日野KF300D斯柯达706R依士兹TD50交通SB141长征XD980小汽车交通量辆/d40021016090508070600车辆折算系数1.52.02.02.02.01.53.00.5标准车辆数600420320180100120210300总计每日交通量 N0 = 600+420+320+180+100+120+210+300=2250 辆/d计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式：计算式中 :Nd远景设计年平均

5、日交通量，辆/日；N0起始年平均日交通量，辆/日；年平均增长率，取6.5%；n远景设计年限，取12年所以： 辆/d根据公路工程技术标准JTG B01-2003 ，拟定该条道路为双车道的二级公路，设计车速为80km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。2.2 横断面布置根据设计交通量，拟建高速公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按二级公路双向两车道（80 km/h）标准,其标准横断面如图1：路基全宽24.5m，单向行车道23.75 m，左侧路缘带0.5 m，硬路肩

6、2.5 m(含右侧路缘带0.5 m)，中央分隔带2.0 m，土路肩为0.75 m。路基宽度=行车道宽+分隔带宽+路肩宽24.5 m 图1 标准横断面示意图2.3 路拱横坡路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查公路工程技术标准(JTGB01-2003)，考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。2.4.路基高度及边坡坡度由任务书知，设计标高为243.50mm，拟路堤填土高度为2.5m，路基填料为细粒土，取路基边坡坡率为1 : 1.5。 3.路基排水3.1 边沟排水 边沟设

7、置：边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断面形式。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为11.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。由于该公路位于东北东部，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号。边沟断面如图2所示：图23.2排水沟设计排水沟主要用于排泄来至边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置，必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（1020m以上）

8、，徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流槽。（1）排水沟断面形式：排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小0.5米。排水沟边坡视土质而异，一般在1：1-1：1.5。排水沟沟底纵坡不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。（2）排水沟的平面线形：排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不小于10-20米，排水沟的长度根据实际需要而定，通常在500米以内。（3）排水沟与水道的衔接。排水沟采用梯形断面，h=0.5m,b=0.5m,边坡率m=1。3.3 截水沟设计截水沟的设计包括天沟和路堤坡脚处的截

9、水沟，本设计主要考虑坡脚的截水沟设计，按照规范要求，坡脚截水沟应设置在离坡脚2m以外的，并结合地形和地质条件顺等高线合理布置。截水沟一般采用梯形断面，沟壁坡度取 1：1.3。如图3图34.路基填土与压实4.1填土的选择路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施工技术有关。在填土时应综合考虑，据路基设计规范可知，二级公路的路基填料最小强度和最大粒径如下表： 路基压实度及填料要求表项 目 分 类路面底面以下深度（cm）填料最小强度（CBR）（%）填料最大粒径 （cm）填方路基上路床030610下路床3080410上路堤80150315下路堤150以下215零填及路堑路床

10、0306104.2不同土质填筑路堤如透水性较小的土层，位于透水性较大的土层下面，则透水性较小的土层表面应自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度。如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面，则透水性较大的土层表面应做成平台。为了防止雨水冲刷，可覆盖透水性较小的土层。允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。水的土与不透水的土，不能非成层使用，以免在填方内形成水囊。4.3路基压实与压实度路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土的压实效果同压实时的含水量有关。对于路基的不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低些。据路基设计规范，高速公路路基压实度应满足下表：路基压实度（重型

11、）要求表填挖类型路面底面以下深度（cm）压实度（%）填方路基上路床03095下路床308095上路堤8015094下路堤150以下92零填及路堑路床030955.边坡防护路基边坡防护，主要是保证路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性，还可美化路容，增加行车的舒适感。本路段路基的边坡采用拱形骨架护坡（填方）和锚杆挂网喷射混凝土防护（挖方）。骨架采用7.5号的浆砌片石填筑，采用20号的混凝土预制板嵌边，骨架间种草。二、路面设计 沥青路面设计1. 标准轴载及轴载换算1.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次根据我国公路沥青路面设计规范中提出的轴

12、载换算公式，当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底的拉应力时，规定要求凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi的作用次数ni，按以下公式换算成标准轴载p的当量用次数N ： 式中：被换算车型各级轴载的轴数系数。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，双轴或多轴的轴数系数为；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。上述轴载换算公式仅适用于单轴轴载小于130kN的轴载换算。各种汽车当量轴次计算见表车 型Pi(kN)C1,iC2,iC1,i*C2,i*(Pi/P)4.35ni次/日nbi次/日解放CA10B后轴60.

13、85310.345400138.27黄河JN150后轴101.60111.071210225.01前轴49.0016.40.28721060.37日野KF300D后轴79.0 210.72160115.20前轴40.7516.40.1216019.33斯柯达706R后轴90.0311.9090170.73前轴50.016.40.319028.24依士兹TD50后轴80.0311.145056.82前轴42.216.40.15507.50交通SH141后轴55.1310.228017.60前轴25.5516.40.02801.60长征XD980后轴2 72.652.210.557038.50前轴

14、37.1216.40.086706.02 注：轴载小于25KN的轴载作用不计由表可得N=Snbi=915次/日在设计年限内，一个车道上的累计当量轴次参照式(1-1)进行计算： (1-1)式中：Ne设计年限内一个车道上的累计当量轴次；t设计年限，取15年； N1路面竣工后第一年的平均日当量轴次，次/d；Nt设计年限最后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，为6.5%；车道系数，取0.7。1.2验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为： ，计算结果如下表所示:表4.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车 型Pi(kN)C1,iC

15、2,iC1,i*C2,i*(Pi/P)8ni次/日nbi次/日解放CA10B后轴60.85110.0194007.6黄河JN150后轴101.60111.135210238.35日野KF300D后轴79.0 110.15216024.32斯柯达706R后轴90.0110.4309038.70前轴50.0118.50.072906.48依士兹TD50后轴80.0110.168508.40交通SH141后轴55.1110.008800.64长征XD980后轴2 72.65310.2337016.31 注：轴载小于50KN的轴载作用不计340.8 次根据城市道路设计规范8，二级公路沥青路面的设计年限

16、取15年，双向二车道的车道系数是0.60.7，取0.7。累计当量轴次2.材料选择与参数确定1、方案初拟由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次500万。根据规范7推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土（取9cm），基层采用25cm水泥稳定集料，底基层采用石灰土（厚度待定）。路面面层采用两层结构，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm）2、各层材料的抗压模量与劈裂强度查路基路面工程1，得到各层材料的抗压强度和劈裂强度。抗压强度取的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，粗粒式密级

17、配混凝土为1000MPa，水泥稳定集料为1500MPa，石灰土为（8%12%）。各层材料的劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，水泥稳定集料为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。3、确定土基回弹模量根据设计资料可知，路线位于II1区，路基设计标高为243.50m。所经过的地区大多为粉性土。设填方的高度为2.5m。地下水位是1.5m。所以有H=1.5+1.0=4.0m。根据路基路面工程可知，HH1 可知路基的干湿类型为干燥类。通过表2-7可知Wc大于1.05取Wc=1.15；根据路基路面工程可知土基回弹模Eo=33.5MPa4、设计指标的确定

18、对于一级城市主干道，城市道路设计规范8要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算和面层的剪应力验算。1）设计弯沉值。路面设计弯沉值根据公式（如下）计算：式中：路面设计弯沉值，0.01mm，该值是在标准温度和标准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉值； 设计年限内一个车道上累计当量轴次； 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2； 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1，沥青表面处治为1.2；中低级路面为1.3； 基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，=1；若面层与半刚性

19、基层之间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，仍为1.0；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时为1.6。该公路为二级公路，公路等级系数取=1.1；面层是沥青混凝土，面层类型系数取=1.0；底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取=1.0。设计弯沉值为（0.01mm）2）各层材料的容许层底拉应力式中：路面结构层材料的容许拉应力（MPa）； 结构材料层的极限抗拉强度（MPa）; 抗拉强度结构系数。细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土水泥稳定集料石灰土3）资料总结设计弯沉值为29.45（0.01mm），相关设计资料汇总如下表

20、所列：材料名称厚度：cm抗压模量（MPa）200C容许应力（MPa）细粒式密级配沥青混凝土414000.5087粗粒式密级配沥青混凝土510000.2521水泥稳定集料2515000.2583石灰土（8%12%）？5500.0904土基405.确定石灰土（8%12%）层厚度1.标准轴载计算参数：当量圆半径，p=0.7MPa，；由上述数据，查城市道路设计规范8，=6.8，K1=1.38令，则弯沉综合修正系数 又式中：路面实测弯沉值（0.01mm）；P，标准车型的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径；F弯沉综合修正系数；理论弯沉系数。则：=4.432，由上述数据，查城市道路设计规范8，所以H=6.7

21、5=71.8875cm采用的换算公式 所以；由H=71.8875cm，解出：，取。3.路面材料参数验算1.弯沉值的验算故：，根据城市道路设计规范8,k1=1.76，；则将代入上式得：=17.36（0.01mm）Ld=33.80(0.01mm) 满足要求。2.验算层底底面拉应力（1）细粒式密级配沥青混凝土 故：，根据城市道路设计规范8，,所以拉应力（压应力），不需验算。（2）粗粒式密级配沥青混凝土 ；故：，查城市道路设计规范8，,所以拉应力（压应力），不需验算。（3）水泥稳定集料底部 ， 故：，根据城市道路设计规范8，,，所以拉应力，满足要求综上所述，路面结构各层层底拉应力均满足要求。 水泥混凝

22、土路面设计水泥混凝土路面板为刚性路面，具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形较小。所以，混凝土板通常工作在弹性阶段。本水泥混凝土路面设计主要依据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002)。在荷载图示方面采用静力作用均布面荷载，在地基模型方面，采用温克勒地基模型。在路面板形态方面，采用半空间弹性地基有限大矩形板理论。1.设计参数的确定与换算（1）标准轴载与荷载轴数的换算根据公路水泥混凝土路面设计规范：水泥混凝土路面设计以100KN单轴双轮组荷载为标准轴载，各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算为标准轴载Ps的作用次数Ns。 式中： 100KN的单轴双轮组标准轴载通行次数各级轴轮型i级轴

23、载的总重（KN） 轴轮型系数。 单轴双轮组时；单轴单轮组时双轴双轮组时 三轴双轮组时 Ni各类轴轮型i级轴载的通行次数车 型(kN)次/日次/日解放CA10B后轴60.8514000.14前轴19.4400黄河JN150后轴101.601210270.7前轴49.0416.52100.97日野KF300D后轴79.0160前轴40.75450.81600.042斯柯达706R后轴90.019016.7前轴50.0412.8900.57依士兹TD50后轴80.01501.4前轴42.2444.1500.02交通SH141后轴55.11800前轴25.5580长征XD980后轴72.6570前轴3

24、7.1070290.542注：小于和等于40KN（单轴）和80KN（双轴）的轴载可略去不记设计使用年限内设计车道的标准轴载累计当量作用次数Ne按下式计算：式中 标准轴载累计当量作用次数 交通量年平均增长率6.5（%） t设计使用年限（为20年） 临街荷位处的车辆轮迹横向分布系数，查规范得二级公路=0.540.62取为0.54 根据路基路面工程可知 交通等级为重交通由15-8可知 水泥混凝土的弯拉强度标准值是5.0MPa2.路面层数及其厚度确定材料名称h(cm)20抗压模量（MPa)水泥混凝土?1500水泥稳定碎石101500级配碎砾石18560设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计；公

25、 路 等 级 : 二级公路；变异水平的等级 : 中 级；可 靠 度 系 数 : 1.13 ；面 层 类 型 : 碾压混凝土面层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三轴双轮组的个数轴载总重(KN)交通量解放CA10B119.4160.850000400黄河JN1501491101.60000210日野KF300D140.750017900160斯柯达706R150190000090依士兹TD50142.2180000050交通SH141125.55155.1000080长征XD980137.100172.650070行驶方向分配系数 ：

26、0.65 车道分配系数： 0.5 轮迹横向分布系数 ：0.54 交通量年平均增长率： 6.5 混凝土弯拉强度 ：4.5MPa 混凝土弯拉模量 ：29000 MPa混凝土面层板长度 ： 6 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：0.87 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料厚度（mm）回弹模量（MPa）1水泥稳定料10013002级配碎砾石1802503土基30基层顶面当量回弹模量 ET= 165.5 MPa名称序号12345HB220226228230232r0.6620.6800.6860.6920.698SPS1.241.2

27、01.181.171.15SPR3.123.002.962.932.89BX0.700.670.670.670.64STM1.951.931.951971.90KT0.540.530.540.540.53STR1.051.031.051.061.01SCR4.174.034.013.993.90GSCR4.714.554.534.514.41RE4.67%1.11%0.67%0.22%-2%设计车道使用初期标准轴载日作用次数 :94 ;路面的设计基准期 : 15 年; 设计基准期内标准轴载累计作用次数 : ; 路面承受的交通等级 :重交通等级;基层顶面当量回弹模量 : 165.5 MPa;混凝

28、土面层设计厚度 : 232 mm 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下 - 碾压混凝土面层 240 mm - 水泥稳定碎石 100 mm - 级配碎砾石 180 mm - 土基混凝土路面的构造3.接缝设计1）.横缝 横向缩缝横向缩缝采用假缝，其构造如下图所示，在特定交通公路上，横向缩缝宜加设传力杆，其他各级交通公路上，在邻近胀缝或路面自由端部的3条缩缝内，均宜加设传力杆，传力杆长50cm，直径15mm,每隔50cm设一根。 横向胀缝在邻近桥梁或其他固定构筑处，与柔性路面相接处，板厚改变处隧道口，小半径平曲线和凹形竖曲线纵坡变换处，均应设置胀缝，在邻近构造物处的胀缝，应根据施工温

29、度至少设置二条，上述设置以外的胀缝宜尽量不设或少设，其间距可根据施工温度混凝土集料的膨胀性并结合当地经验确定，胀缝采用滑动传力杆，长50cm，直径35cm的光圆钢筋，每隔30cm设一根，杆的半段固定在混凝土内，另半段涂的沥青，套上长100mm的小套子，筒底与杆端之间留出约30mm的空隙并用木屑与弹性材料填充，固一条胀缝上的传力杆，设有套筒的活动端在两边交错布置（如图）横向施工缝横向施工缝位置宜设在胀缝或缩缝处，设在胀缝处的施工缝，其构造与横向胀缝处相同，设在缩缝处的施工缝采用平缝加传力杆型，传力杆长度的一半再加5cm应涂以沥青，其构造形式有两种，分别如下图所示。（3）拉杆：拉杆采用螺纹钢筋，设

30、在板厚中央，并对应拉杆中部10cm范围内进行防锈处理。（4）传力杆：传力杆采用光面钢筋，其长度一般再加5cm，应涂以沥青或者加塑料套（5）接缝材料：接缝材料按使用性能分为接缝板和填缝料两种，接缝板可采用松木板、纤维板、泡抹橡胶板、泡抹树脂板等。其技术要求见JTJ012-94表5.3.2。填缝料应采用与混凝土面板缝壁粘结力强，回弹好，适应混凝土面板收缩，不溶于水和不渗水，高温时不溢出，低温时不脆裂和耐久性好的材料。（6）特殊部分混凝土路面的处理：混凝土面板纵、横向自由边边缘下的基础，当有可能产生较大的塑性变形时，宜在边缘加设补强钢筋，角隅处加设发针形钢筋式钢筋网。2）纵缝纵向缩缝根据规范，一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，它采用假缝，并设置拉杆，拉杆直径为20mm，长70cm，间距为1m，其构造如下图所示：纵向施工缝（一般情况下于缩缝为同一条）一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝，采用平缝，设拉杆，直径15mm，长80cm，间距1m。构造如下图所示：专心-专注-专业