高速公路路基路面工程計(jì)算書-課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　路基路面工程</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　算</b></p><p><b>　　書</b></p>

2、;<p><b>　　班級(jí)：張三</b></p><p><b>　　姓名：李四</b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)：王五</b></p><p><b>　　一、原始資料</b></p><p>　　某高速公路地處公路自然區(qū)劃Ⅱ區(qū)，土

3、基干濕類型為中濕。由交通調(diào)查某公路竣工初年的交通組成如下表，預(yù)測(cè)交通增長(zhǎng)率為8％。</p><p>　　二、瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、軸載分析</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，公路等級(jí)為高速公路，設(shè)計(jì)年限取為15年，按雙向四車道設(shè)計(jì)，車道系數(shù)是0.40-0.50，取0.45。</p><p

4、>　　將交通組成數(shù)據(jù)輸入東南大學(xué)HPDS2011軟件，獲得累計(jì)當(dāng)量軸次及交通等級(jí)：</p><p>　　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)，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為321萬次，屬中等交通等級(jí)。</p><p>　　當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為277萬次，屬輕交通等級(jí)。</p><p>　　一個(gè)車

5、道上大客車以及中型以上各種貨車的日平均車數(shù)為418輛，屬輕交通等級(jí)。</p><p>　　依據(jù)我國(guó)瀝青路面交通等級(jí)劃分規(guī)定，該高速公路為中等交通等級(jí)。</p><p>　　2、初擬路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)與典型結(jié)構(gòu)，擬定了兩個(gè)結(jié)構(gòu)組合方案。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量一集施工機(jī)具的功能等因素，初步確

6、定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：</p><p>　　方案一：柔性基層瀝青路面</p><p>　　細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13（4cm）+中粒式瀝青混凝土AC-20（6cm）+密級(jí)配瀝青碎石ATB-30（14cm）+貫入式瀝青碎石（厚度待定）+級(jí)配碎石（20cm），以貫入式瀝青碎石為設(shè)計(jì)層。</p><p>　　方案二：半剛性基層瀝青路面</p><

7、;p>　　細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13（4cm）+中粒式瀝青混凝土AC-20（6cm）+粗粒式瀝青混凝土AC-25（8cm）+水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定）+水泥石灰砂礫土（20cm），以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層。</p><p>　　3、各層材料抗壓模量與劈裂強(qiáng)度確定</p><p>　　高等級(jí)公路規(guī)范規(guī)定材料設(shè)計(jì)參數(shù)需試驗(yàn)確定，本課程設(shè)計(jì)由于條件限制，材料設(shè)計(jì)參數(shù)直接取用瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中建

8、議數(shù)值，得到各層材料抗壓模量與劈裂強(qiáng)度。</p><p><b>　　資料匯總</b></p><p>　　4、土基回彈模量確定</p><p>　　該路段處于Ⅱ2區(qū)，粉質(zhì)土，路基處于中濕狀態(tài)，稠度取為1.0，查《二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值表》得土基回彈模量為29MPa，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，土基回彈模量應(yīng)大于30MPa，

9、取31MPa。</p><p>　　5、路面結(jié)構(gòu)層厚度確定確定</p><p>　?。?）方案一的結(jié)構(gòu)厚度確定</p><p>　　該結(jié)構(gòu)為柔性基層瀝青路面，公路等級(jí)系數(shù)為1.0，面層系數(shù)為1.0，路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)為1.6，設(shè)計(jì)彎沉值為48.00（0.01mm）。利用東南大學(xué)HPDS2011軟件計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求的結(jié)構(gòu)層厚度為7.4cm，同時(shí)滿足層底拉應(yīng)力要

10、求。設(shè)計(jì)厚度取貫入式瀝青碎石層為8cm。各結(jié)構(gòu)層驗(yàn)算結(jié)果見下表。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　（2）方案二的結(jié)構(gòu)厚度確定</p><p>　　該結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，公路等級(jí)系數(shù)為1.0，面層系數(shù)為1.0，路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)為1.0，設(shè)計(jì)彎沉值為30.00（0.01mm）。利用東南大學(xué)HPDS20

11、11軟件計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)彎沉指標(biāo)要求的結(jié)構(gòu)層厚度為16.1cm；滿足層底拉應(yīng)力要求的結(jié)構(gòu)層厚度為23.4cm。設(shè)計(jì)厚度取水泥穩(wěn)定碎石層為24cm。各結(jié)構(gòu)層驗(yàn)算結(jié)果見下表。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果</b></p><p><b>　　6、方案確定</b></p><p>　　方案一瀝青層厚度24cm，總厚

12、度為52cm；方案二瀝青層厚度18cm，總厚度62cm?？紤]建設(shè)成本和實(shí)際需求，選擇方案二作為最終方案。</p><p><b>　　7、路面結(jié)構(gòu)圖繪制</b></p><p>　　路面結(jié)構(gòu)圖、中央分隔帶細(xì)部構(gòu)造圖、路緣石大樣圖及工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)表。</p><p>　　三、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)</p><p><b&g

13、t;　　1、交通量分析</b></p><p>　　根據(jù)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)軸載換算方法，忽略小客車和車輛前軸對(duì)路面結(jié)構(gòu)計(jì)算的影響，計(jì)算各車型的軸載換算系數(shù) ，得到標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)見下表：</p><p>　　2、累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002），次路面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，交通量方向系

14、數(shù)取為0.5，交通量車道系數(shù)為0.7，車輛路基橫向分布系數(shù)選為0.22，計(jì)算設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量軸次為：</p><p>　　因此，可以判斷該水泥混凝土路面交通為中等交通等級(jí)。</p><p>　　3、初擬路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)公路等級(jí)、路基干濕狀態(tài)、公路交通等級(jí)及所在地區(qū)的氣候條件、材料調(diào)查，擬定面層采用普通混凝土路面結(jié)構(gòu)，厚度初定為；基層采用石灰

15、粉煤灰穩(wěn)定粒料，底基層采用級(jí)配碎石。</p><p>　　4、路面分塊布置與接縫設(shè)計(jì)</p><p>　　擬定行車道混凝土板的平面尺寸為，兩側(cè)硬路肩與行車道之間砌筑水泥混凝土路緣石，硬路肩與行車道采用相同面層厚度。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，橫向施工縫為設(shè)傳力桿平縫，橫向縮縫為設(shè)傳力桿的假縫，在鄰近橋梁或固定建筑物處，或與其他類型路面相連處、小半徑曲線和縱坡變換

16、處，應(yīng)設(shè)置橫向脹縫?？v縫施工縫和縮縫均為設(shè)拉桿的平頭縫?？v縫與橫縫盡可能垂直正交，避免板塊形成錯(cuò)縫和銳角形式。</p><p>　　5、混凝土面板彎拉應(yīng)力及厚度設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）基層頂面當(dāng)量回彈模量</p><p>　　根據(jù)自然區(qū)劃、干濕狀態(tài)和土基組成，取土基頂面回彈模量。查《規(guī)范》附錄E，取石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料回彈模量，級(jí)配碎石底基層回彈模量。<

17、/p><p><b>　?。?）荷載疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　根據(jù)《規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，中等交通等級(jí)的水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為,相應(yīng)抗壓強(qiáng)度取，彎拉彈性模量取。計(jì)算混凝土相對(duì)剛性半徑為：</p><p>　　臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為：</p><p>　　因?yàn)榭v縫為設(shè)拉桿的平頭縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)。按

18、公路等級(jí)，偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)取。計(jì)算疲勞應(yīng)力系數(shù)為：</p><p>　　計(jì)算臨界荷位作用下混凝土板荷載疲勞應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?）溫度疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　自然區(qū)劃Ⅱ2區(qū)的最大溫度梯度取，溫度線膨脹系數(shù)取，板長(zhǎng)為，，查《溫度應(yīng)力系數(shù)圖》得，。計(jì)算最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力

19、：</p><p>　　在自然區(qū)劃Ⅱ2區(qū)中，回歸系數(shù)， 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)為：</p><p>　　計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為：</p><p>　?。?）綜合疲勞應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%，確定可靠度系數(shù)。驗(yàn)算：</p><p&g

20、t;　　因而，所選用普通混凝土面層厚度可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。</p><p><b>　　6、方案確定</b></p><p>　　根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定，水泥混凝土面層的設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度加磨耗層后，按向上取整。最終確定面層采用普通混凝土路面結(jié)構(gòu)，厚度為；基層采用石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料，底基層采用級(jí)配碎石。</p><p&

21、gt;<b>　　7、路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?）邊緣鋼筋</b></p><p>　　采用直徑的螺紋鋼筋，設(shè)在板的下部（為混凝土板厚），且距離邊緣和板底厚度均不小于，兩根鋼筋的間距不應(yīng)小于?？v向邊緣鋼筋只設(shè)在一塊板內(nèi)，不穿過縮縫，以免妨礙板的翹曲。為加固錨固能力，鋼筋兩端應(yīng)向上彎起。</p><p

22、><b>　?。?）角隅鋼筋</b></p><p>　　設(shè)在脹縫兩側(cè)板的角隅處，用兩根直徑長(zhǎng)的螺紋鋼筋彎成需要的形狀，角隅鋼筋設(shè)在板的上部，距板頂面不小于，距脹縫和板邊緣各為。</p><p><b>　　8、設(shè)計(jì)圖紙繪制</b></p><p>　　路面結(jié)構(gòu)圖、中央分隔帶大樣圖、道牙構(gòu)造圖、路肩大樣圖、橫縱縫平面