路基路面工程课程设计计算书.docx

路基路面工程课程设计计算书 指导教师： 专业年级： 学号 ： 姓名 ： 完成时刻： 目录一、 轴载分析二、拟定路面结构组合方案及厚度三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确信。四、设计指标的确信五、确信设计层的厚度六、层底弯拉应力验算七、验算防冻厚度八、心得体会 路面结构设计的计算大体资料:新建高速公路地处3区，为双向四车道（单向路面宽为，中间带宽3m，沿线土质为中液限粘土，填方路基高3m，地下水位为地面以下，地表长期积水距路床，属中湿状态，年降雨量为470mm，最高气温38，最低气温-26，连年最大冻深为120mm，平均冻结指数为700，最大冻结指数为1150。此地有大量碎石集料，并有石灰水泥供给。沥青路面设计年限（基准期）为15年。一、轴载分析1、预测交通量组成表序号汽车型号前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数轮组数轮距（m）交通量（辆/日）1小客车1双027002交通SH1411双08003四平SPK6150382双45304北京BJ1301双017005解放1双06106东风EQ1401双08507黄河JN-1501双08508日野KB2221双06009拖挂五十铃832双258路基为中湿，E=35MPa，交通量年平均增加率%。（1） 当以弯沉值和沥青底层拉应力为设计指标时 当<25KN时，省略不算轴载换算表（弯沉）车型（KN）CCN(次/d)CC(/P)(次/d)合计（次/d）交通SH141前轴1800后轴11800四平SPK6150前轴381530后轴×211530北京BJ130前轴117000后轴111700解放CA50前轴1610后轴11610东风EQ140前轴18500后轴11850黄河JN-150前轴1850后轴11850日野KB222前轴1600后轴11600拖挂车五十铃前轴83158后轴2×158设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为t=15年，=%，双向四车道，故车道系数取.故（2）以半刚性材料结构层底拉应力为设计指标时轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型（KN）CCN(次/d)CC(/P)(次/d)合计（次/d）交通SH141前轴18000后轴11800四平SPK6150前轴3815300后轴×211530北京BJ130前轴117000后轴1117000解放CA50前轴16100后轴11610东风EQ140前轴18500后轴11850黄河JN-150前轴1850后轴11850日野KB222前轴1600后轴11600 拖挂车五十铃前轴83158后轴2×158设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：=×365××=次（3）采纳以弯沉值和沥青底层拉应力为设计指标计算的，即设计年限内，一个车道累计标准轴次为1330万次，属重交通品级。二、拟定路面结构组合方案及厚度 组合方案，拟定了两种，其简图如下所示：方案一：细粒式沥青混凝土 h=4cm中粒式沥青混凝土 h=6cm粗粒式沥青混凝土 h=8cm水泥稳定碎石 h=30cm5%石灰土 h=? cm方案二：细粒式沥青混凝土 h=4cm中粒式沥青混凝土 h=8cm粗粒式沥青混凝土 h=10cm石灰稳定碎石 h=？cm级配碎石 h=18cm三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确信。1）确信各层材料的抗压模量与劈裂强度。查表可得以下这几参数，会表如下：材料名称抗压回弹模量（MPa）15劈裂强度（MPa）2015细粒式沥青混凝土14002000中粒式沥青混凝土12001700粗粒式沥青混凝土9001200石灰稳定碎石9003500水泥稳定碎石15002000二灰土8002500四、设计指标的确信。 关于高速公路，标准要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算。1、 设计弯沉值的计算：L=600NAAA 该公路为高速公路，故公路品级系数A=，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数A=， A=。故L=600NAAA=600××××=二、各层材料的允许拉应力计算如下表所示：材料名称K(MPa)(MPa)细粒式沥青混凝土K=中粒式沥青混凝土K=粗粒式沥青混凝土K=水泥稳定碎石K=石灰稳定碎石K=二灰土K=五、确信设计层的厚度。一、方案一计算：（采纳三层体系为计算体系）1）令实际弯沉,那么弯沉综合修正系数F=（）（）=×()=弹性体系的实际弯沉=1000故理论弯沉系数=2）将多层体系照弯沉等效的原那么换算为三层体系，如以下图所示：E h=4E h=6E h=8E h=30E h=? EE h=4E H=？E那么中层厚度换算公式为：H= h=6+8×+30×+ h×= + cm3) h/= h/=4/= E/ E =35/1200= 查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得K=E/ E=1200/1400= 查诺莫图可得=由三层体系表面弯沉系数诺莫图上的计算理论弯沉的公式可得=KK故K=×再查诺莫图可得H/=故H=×=故H=+ h= 由此解得：h=方案二计算:（采纳三层体系为计算体系）1）令实际弯沉,那么弯沉综合修正系数F=（）（）=×()=弹性体系的实际弯沉=1000故理论弯沉系数=将多层体系照弯沉等效的原那么换算为三层体系，如以下图所示：E h=4E h=8E h=10E h=？E h=18 EE h=4E H=？E那么中层厚度换算公式为：H= 8+10×+ + 18×= + cm3) h/= h/=4/= E/ E =35/1200=查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得K=E/ E=1200/1400= 查诺莫图可得=由三层体系表面弯沉系数诺莫图上的计算理论弯沉的公式可得=KK故K=×=再查诺莫图可得H/=故H=×=故H=+ = 由此解得：=26cm六、层底弯拉应力验算。公路为高速公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。 一、方案一的层底拉应力的验算。（采纳三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1） 验算细粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。 将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所示：E h=4E h=6E h=8E h=30E h=14EE h=4E H=EH= h+=6+8×+30×+ 14×=由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得h/=4/= H/=E/ E=1200/1400= E/ E=35/1200=查诺莫图可得： 为负，说明该层层底弯曲压应力，自然知足。2) 验算中粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。 将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所示：E h=4E h=6E h=8E h=30E h=14EE h=E H=E= h= 6+4×= h+= 8+30×+14×=由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得=h/= H/=E/ E=1200/1400= E/ E=35/1200=查诺莫图可得 为负，说明该层层底弯曲压应力，自然知足。3） 验算粗粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所E h=4E h=6E h=8E h=30E h=14EE h=E H=E示： = h+= 8+4×+6×= = = 30+14×=由三层体系上层底面最大拉应力系数计算：h/= H/= E/ E=1500/900= E/ E=35/1500=诺莫图可得为负，说明该层层底弯曲压应力，自然知足。4） 验算水泥稳固基层层底层的弯拉应力。体系转换：E h=4E h=6E h=8E h=30E h=14EE h=E H=14E= += 30+4×+6×+8×= = 14由三层体系上层底面最大拉应力系数计算：h/= H/=14/=E/ E=800/1500= E/ E=35/275=诺莫图可得：a= ， = ， =pa= MPa<= MPa，即知足要求。5）验算二灰土垫层层底层的弯拉应力。体系转换：E h=4E h=6E h=8E h=30E h=14EE h=E H=14E= += 30+4×+6×+8×= = 14由三层体系中层底面最大拉应力系数计算：h/= H/=14/=E/ E=800/1500= E/ E=35/800=诺莫图可得：a=， = ， =pa=<= MPa ，即知足要求。方案二的层底拉应力计算。（采纳三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1） 验算细粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。 将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所示：H= h+= 8+10×+26×+18×=E h=4E h=8E h=10E h=26E h=18EE h=4E H=E由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得h/=4/= H/=E/ E=1200/1400= E/ E=35/1200=查诺莫图可得： 为负，说明该层层底弯曲压应力，自然知足。2) 验算中粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。 将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所示：= h= 8+4×= h+= 10+26×+ 18×=E h=4E h=8E h=10E h=26E h=18EE h=E H=E由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺莫图可得=h/= H/=E/ E=900/1200= E/ E=35/1000=查诺莫图可得 为负，说明该层层底弯曲压应力，自然知足。3）验算粗粒式沥青混凝土面层底层的弯拉应力。将多层路面依照拉应力相等的原那么换算为弹性三层体系，如以下图所示： = h+= 10+4×+8×= = = 26+18×=E h=4E h=8E h=10E h=26E h=18EE h=E H=E由三层体系上层底面最大拉应力系数计算：h/= H/= E/ E=1000/900= E/ E=35/1000=查诺莫图可得 为负，说明该层层底弯曲压应力自然知足。4）验算石灰稳固基层层底层的弯拉应力。5） 体系转换：E h=4E h=8E h=10E h=26E h=18EE h=E H=18E= += 26+4×+8×+10×= = 18由三层体系上层底面最大拉应力系数计算：h/= H/=18/=E/ E=800/1000= E/ E=35/800=诺莫图可得：a=， = ， =pa=<=，即知足要求。E h=4E h=8E h=10E h=26E h=18EE h=E H=18E6)验算二灰土垫层层底层的弯拉应力。体系转换：= += 26+4×+8×+10×= = 18由三层体系中层底面最大拉应力系数计算：h/= H/=18/=E/ E=800/1000= E/ E=35/800=诺莫图可得：为负，自然知足要求。综上所算的结果，绘制成下表：方案类型层位底面最大拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）方案一细粒式沥青混凝土面层负中粒式沥青混凝土面层负粗粒式沥青混凝土面层负水泥稳定基层二灰土垫层方案类型层位底面最大拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）方案二方案二 细粒式沥青混凝土面层负中粒式沥青混凝土面层负粗粒式沥青混凝土面层负石灰稳定基层二灰土负由表可知，方案一和方案二各层底弯拉应力都知足允许层底弯拉应力的要求。七、验算防冻厚度方案一：沥青层厚度18 ，总厚度为62，最小防冻厚度4045方案二：沥青层厚度22 ，总厚度为66，最小防冻厚度4550，粗粒式沥青混凝土10cm八、心得体会