2022年道路工程课程设计 .pdf

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1、目 录一、课程设计目的及要求 .二、课程设计的内容及其要求.三、路线设计课程设计步骤与方法.1、路线设计 2 评价标准 .四、水泥混凝土路面结构设计设计步骤.1.选定高速公路路面设计资料.2.轴载换算.3.路面板厚度计算 .4.确定结构层设计参数 .5.设计路面结构图绘制 .6.接缝设计.五、参考资料.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 10 页 -路基路面课程设计任务一、课程设计目的及要求路基路面课程设计是交通工程专业在校进修专业课的一个重要环节，也是学生综合运用所学知识解决现实问题和独立钻研的好机会.路基路面的课程设计是对路基路面工程课堂教学的必要补充和深化，通过

2、设计让我们可以更加切合实际地和灵活地掌握路基路面的基本理论，设计理论体系，加深对路基路面设计方法和设计内容的理解，加强设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能，进而提高和培养了分析、解决工程实际问题的能力。二、课程设计的内容及其要求课程设计内容分路基设计和路面设计两部分内容，在路面设计内容里还包括机场道面设计内容。以教师提供的设计资料为主，学生在查阅相关文献资料的基础上，结合当地的气候条件、地质条件、水文条件以及给定的交通条件，拟定路基路面的设计方案，对路基的稳定性、路面结构厚度的计算和验算。课程设计要求设计计算条理清晰，计算的方法和结果能符合我国现阶段路基路面设计和机场道面设计规范的要求。水泥

3、混凝土路面设计是本人及本报告的主要内容。任务：水泥混凝土路面结构设计三、路线设计课程设计步骤与方法课程设计首先要熟悉课程设计的指导书，研读路面结构设计与计算的有关例题，认真分析设计任务书所提供的设计依据1、路线设计路线设计部分1.1 设计依据：某地拟建一条高速公路，设计时速100m/h 平面设计已完成，平面设计资料另附。现需要对K95+000 至 K96+400 段进行纵断面设计，要求设置不少于一个竖曲线，且K95+000 和 K96+400 处的设计高程分别为96m 和 84m。1.2 点绘地面高程路线总长为1400m，以每隔 20m 作一个标点，由此可得71 个桩号，每个桩号的标准高程可由

4、路线平面图得出，并将其绘制在纵断面图上。1.3 纵断面设计设计步骤：a.准备工作，b.标注控制点，c.试坡，d.调坡，e.核对，f.定坡，j.设计竖曲线，h.高程计算根据地面高程可以初步拟定出路线段的纵断面，且满足桥下净空要求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 10 页 -（1）点绘地面高程见图表(一)、(二)（2）设计竖曲线竖曲线要素：变坡点A:R=16000m 变坡点 B：R=10000m L=480m L=267m T=240m T=133.5m E=1.8m E=0.89m（3）计算设计高程竖曲线上任意点纵距y 的计算:y=x*2/(2R)计算切线高程:H1

5、=H0-(T-x)*i 计算设计高程:H=H1 y(凹形竖曲线为+,图形竖曲线为-)(4)根据计算数据绘出纵断面图2 评价标准;参照优秀的标准：能够熟练综合运用所学知识，全面独立完成设计任务，设计过程中能够提出自己的见解；设计方案合理，设计计算正确，数据可靠；图面质量整洁，能很好地表达设计意图；计算书表达清楚，文字通顺。四、水泥混凝土路面结构设计设计步骤1.选定高速公路路面设计资料IV5 区平原微丘区某地新建高速公路，路基宽28m，双向 4 车道。预计 2006年末建设完毕并通车。2010 年调查的交通量及车轴组成如表1(为双向调查的结果)2010 年后平均交通量增长率为6%，路基平均填土高度

6、为1.5m，土质为中液限粘土，平均地下水位为0.8m，平均冻深 0.3m。试设计混凝土路面结构，并画出路面结构图（注:该地盛产石灰、粉煤灰、并有砾石）。（每人选择与学号尾数相对应的一组交通量进行计算）。我的交通量及车轴组成数据如下所示：车型交通量（辆/昼夜）4 小客车3300中客车 SH130 770大客车 CA50 880名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 10 页 -小货车 BJ130 2200中货车 CA50 990中货车 EQ140 1980大货车 JN150 880特大车日野 KB222 1100拖挂车 五十铃1302.轴载换算（1）水泥标准荷载的作用次数水

7、泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。161100nisiiiPNN（(公式 1）；30.432.2210iiP（公式 2）50.221.0710iiP（(公式 3）；80.222.2410iiP（(公式 4）Ns 100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi 单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载的总重（KN）；n轴型和轴载级位数；iN各类轴型i级轴载的作用次数；i轴-轮型系数，单轴-双轮组时，i=1；单轴-单轮时，按式（2）计算；双轴-双轮组时，按式（3）计算；三轴-双轮组时,按式（4)计

8、算。表 2 水泥车型车轴轴轮型轴载系数交通量 Pi 小客车前轴1-1 13 736.8130903 3300 1.618E-08 后轴1-2 25.6 1 3300 1.123E-06 中客车SH130 前轴1-1 19.7 616.2153284 770 2.442E-06 后轴1-2 59.2 1 770 0.175 大客车CA50 前轴1-1 28.7 524.1598589 880 9.774E-04 后轴1-2 68.2 1 880 1.928 小货车BJ130 前轴1-1 21.3 595.8675636 2200 2.353E-05 后轴1-2 61.4 1 2200 0.898

9、)(KNPii16()100iiiPN名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 10 页 -中货车CA50 前轴1-1 28.7 524.1598589 990 0.100E-03 后轴1-2 68.2 1 990 2.169 中货车EQ140 前轴1-1 23.7 569.1296159 1980 1.117E-04 后轴1-2 69.2 1 1980 5.475 大货车JN150 前轴1-1 49 416.4555556 880 4.048 后轴1-2 101.6 1 880 1134.441 特 大 车 日野 KB222 前轴1-1 50.2 412.1453232

10、1100 7.374 后轴1-2 104.3 1 1100 2157.45 拖挂车五十铃前轴1-1 51.4 407.9799621 130 1.259 后轴3-2 100 8.71387E-08 130 1.057E-06 合计3314.72 轴载换算结果表注：轴载小于25KN的轴载作用不计。课本 P283 查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)，高速公路一级，设计使用年限为 30 年。P297由 公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)取轮迹横向分布系数为0.22，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数Ne为：.36511seNN次121043076.8=22.0

11、%63651%)61(72.3314303.路面板厚度计算路基的强度和稳定性同路基的干湿状态有密切关系，并在很大程度上影响路面结构的设计，路基按干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。为了保证路基路面结构的稳定性一般要求路基处于干燥或中湿状态，当处于过湿状态时，路基不稳定，冰冻区春融翻名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 10 页 -浆，非冰冻区弹簧，路基经处理后方可铺筑路面。下面对潮湿、中湿、干燥3 种状态分别讨论。、初查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 4.4.6 依据参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002):初拟普通水泥混

12、泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5），厚为 h1=0.20 m。底基层为h1=0.20 m 的多孔隙稳定碎石，垫层厚度为h2=0.16m 的级配砾石。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为4m,长为 5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。、材料参数的确定（1）混凝土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.6，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 10 页 -取普通混泥土面层的弯拉强度标准值MPafr5,课本 P298 表 10-19 相应弯拉弹性模量标准值为GPaEc31。（2）土基的回弹

13、模量参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)附录 F，设计要求路基回弹模量取MPaE300。查附录 F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取MPaE13001，级配碎石回弹模量取MPaE2002。依据参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002):计算基层顶面当量回弹模量如下：MPahhEhEhEx73.87016.02.020016.013002.022222221222121(公式 6)12211221322311)11(41212hEhEhhhEhEDx (公式 7)MNm86.116.020012.013001416.02.01216.0200122.013001233

14、 (公式 8)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 10 页 -mEDhxxx295.073.87086.1121233(公式 9)157.43073.87051.1122.651.1122.645.045.00EEax(公式 10)774.03073.87044.1144.1155.055.00EEbx (公式 11)1493073.87030295.0157.431724.03100EEEahExbxtMPa (公式 12)普通混凝土面层的相对刚度半径计算为mEEhrtc827.01493100026.0537.0537.033 (公式 13)、荷载疲劳应力计算标准

15、轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为MPahrps016.126.0827.0077.0077.026.026.0(公式 14)因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0rk。考虑设计基准期内荷载应力累计疲0 劳作用的疲劳应力系数615.2121043076.8057.0nefNk(公式 15)根据公路等级，由公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)附录 B，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数30.1ck。依据参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002):荷载疲劳应力计算为MPakkkpscfrpr005.3016.130.1615.287.0(公式

16、 16)、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.8，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 10 页 -该路段属区最大温度梯度区86-92/m，取值为 86/m。板长ml5，046.6827.0/5/rl(公式 17)依据参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002):可查普通混凝土板厚mh26.0,56.0 xB,按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为MPaBhTExgcctm941.156.028626.03100010125(公式 18)温度疲劳应力系数K1，计算为470.0058.05941.1

17、841.0941.15323.1bfafkcrtmtmrt(公式 19)计算温度疲劳应力为MPaktmttr912.0941.1470.0(公式 20)、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.3，确定可靠度系数26.1r,名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 10 页 -MPafMPartrprr0.594.4912.0005.326.1(公式 21

18、)因而所选的普通混凝土面层厚度mh26.0=26cm，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。4.确定结构层设计参数根据 公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。水泥混凝土路面各种设计方案列表如下路基状态结构层层厚（cm）干燥水泥混凝土面层26 水泥稳定碎石基层22 级配碎石底基层20 板的平面尺寸水泥混凝土路面设计采用矩形水泥混凝土板，纵向和横向接缝垂直相交，其纵向两侧的横缝不得互相错位。(1)纵缝间距过宽容易产生纵向断裂，因而规范规定板宽不超过4.5m，由于单侧行车道路面宽 11.0m，故设计板宽取为4.0m。(2)横缝间距取为5.0m，使混凝土板尽可能接近正方形，以改善受力状态。(3)为使混凝土路面使用寿命较长，设计水泥混凝土板厚为20cm。5.设计路面结构图绘制(如附表图所示)五、参考资料、用过的资料 路基路面工程课本教材；东南大学出版社2006 年 10 月第一版水泥路面设计人民交通出版社2003 年 6 月 第一版黄晓明主编公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 10 页 -