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黑龙江大学课程名称: 路基路面工程 学 院: 建筑工程学院 专 业: 土 木 工 程 学 号: 20103156 年 级: 2010级 学生姓名: 高 程 指导教师: 陈 瑶 目录1 基本设计资料32 沥青路面设计52.1轴载分析52.2结构组合与材料选取92.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度92.4 设计指标的确定92.5 路面结构层厚度的计算112.6 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算122.7 防冻层厚度检验143 水泥混凝土路面设计153.1 交通量分析153.2 初拟路面结构173.3 确定材料参数183.4 计算荷载疲劳应力183.5 计算温度疲劳应力203.6 应力验算213.7 防冻厚度检验213.8 接缝设计21参考文献232 1 基本设计资料1.1设计依据及过程: 本路线是吉林马鹿沟二级公路,它的修建有利于改善该区的交通状况,促进经济贸易的发展。根据本路在公路网中的作用和交通量,结合本路的功能,性质及自然状况,公路等级确定为二级公路标准,全线采用双车道,计算行车速度60km/小时。路线线形设计,尽量与实际地形,地貌及周围景观相协调,线形连续,指标均衡,视线诱导好,在工程量增加不大的情况下尽可能采用较高的指标,力求纵横配合,线形流畅。1.2 路线起、终点及工程概况此次设计起点里程桩号为K0+000终点里程桩号为K2+794.543,全线长2.795公里,路线主要经过平原区微丘区。本标段设了圆管涵和小桥梁。路基宽度采用8.5米,路面宽度采用7米,行车道横坡度设为2%,路肩横坡度设为2.5%。为了顺利的将路基范围内的路面水排出,在路堑两侧设置了边沟和排水沟.1.3 沿线地段的地形、地质、气候、水文等地理特征及与周围环境相协调。本次施工图设计结合构造物布设、平纵面配合等方面作了优化组合,全长2.795公里。本项目路基填料可从路线两侧范围内取土,沿线有丰富的筑路材料,如中砂,粗砂,砂砾,石料,生石灰等。1.3.1地形、地质:沿线地形起伏不大,路线处于平原区微丘区,土质为粘质土。1.3.2气候、水文:属于温带大陆性山地气候 ,特点是冬季漫长寒冷,夏季短暂凉爽且天气变化无常,春季多风,秋季多雾。 年平均气温在-7至3 之间,年降水量在700-1400毫米之间。初雪及初冻时间一般在十月中旬,解冻时间一般在来年的五月上旬,标准冻深1.8米。 1.3.3 设计时注重与自然景观及周围环境的协调,着重做了以下几个方面的工作:1.3.3.1在路线平面和纵断面施工图设计时,综合考虑地形、地物、地质、桥位、水利设施、县乡路网、和地方发展等因素,尽量做到少拆房屋、电杆、少占良田、少砍伐树木,并尽可能的保持原有水利排灌设施和地方道路网的完整性。1.3.3.2充分考虑将来道路网规划,在路线平纵面线型组合设计时,注重道路与自然景观的协调,使道路成为自然的一条风景带。1.4、筑路材料沿线可利用的筑路材料主要有块石、片石、碎石、砂砾、砂、石灰等。外购材料包括水泥、钢材、木材、沥青。1)主要筑路材料料场分布情况SI-2 5石料:全线石料场主要分布在南阳市以北的蒲山镇,镇平县杏花山,内乡县灵山等地。该几处料厂所采石料主要为石灰岩和花岗岩,料场可生产块石、片石及各种规格的碎石;其产品广泛应用于工民建、公路、铁路建设。料场的规模均比较大,装卸、运输方便。路面用碎石:上面层采用东川石料厂加工的碎石,该料厂位于内乡县和西峡县田关交界处,紧邻原西峡至东川公路。料厂主要开采青灰色玄武岩石料,石质新鲜、坚硬,储量丰富,可作为高速公路上面层用碎石。砂砾:沿线砂砾料场主要有白河砂砾料场、默河砂砾料场、湍河砂砾料场,该几处料场所产砂砾级配良好,含泥量小,储量丰富,是良好的筑路材料,料场交通较便利,可满足工程需要。砂:沿线砂料场主要有白河砂料场、潦河砂料场,王村砂料场、赵河砂料场及湍河砂料场,主要开采中粗砂,砂质纯净,含泥量小,储量丰富,可满足高速公路建设需要。石灰:沿线有大小石灰场多处,南阳市宛城区蒲山镇和灵山附近的石灰厂密布,生产规模较大,质量可靠、可满足本项目工程建设需要。水:沿线水资源比较丰富,各村庄都有机井水源,经调查除了默河、三里河水质被污染外,其他如潦河、赵河、严陵河、湍河等均可满足工程用水。2)工程用电沿线电力供应比较便利,各乡镇及其所辖自然村均有不同功率的变压器,基本上能满足工程用电的要求。各施工场地用电时,可从附近变电站引电,若距离长,也可设置专用的供电线路;集中拌和厂和桥梁预制厂需要设置独立的变电站,并配备相应功率的发电设备。3)四大材料水泥、钢材、木材和沥青四大材料,可与当地有关部门联系或由业主统一解决。1.5、技术标准:1)山岭重丘区标准进行设计,沿线地形及水准点位置;(见平面地形图);2)公路等级:双车道二级公路,设计车速60km/h。3)交通量资料:交通量增长率为6.0%,设计年限12年。车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)日交通量黄河JN16259.50115.001双420解放CA10B19.4060.851双470黄河JN15049.00101.601双410日野ZM44060.00100.002双127300东风EQ14023.7069.201双460菲亚特 650E33.0072.001双300太脱拉13851.4080.002双13250 表1-1 交通量资料 2 沥青路面设计2.1轴载分析我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载,表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表2-1确定。表2-1标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P(KN)100单轮当量圆直径d(mm)21.3轮胎接地压强P(Mpa)0.7两轮中心距(cm)15d1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时,凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数。式中: 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数; 被换算车型的各级轴载换算次数(次/日); 标准轴载(); 各种被换算车型的轴载(); C1 轴数系数; C2 轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38; 被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时,按单独的一个轴载计算;当轴间距离小于3m时,双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算:式中:m轴数。 表2-2 轴载换算结果车型()(次/日)黄河JN162前轴59.501142043.89后轴115.0011420771.41解放CA10B前轴19.4011470后轴60.851147051.15黄河JN150前轴49.001141018.41后轴101.6011410439.31日野ZM440前轴60.001130032.51后轴100.002.21300660东风EQ140前轴23.7011460后轴69.201146092.73菲亚特650E前轴33.00113002.41后轴72.001130071.87太脱拉138前轴51.401150 2.76后轴80.002.215041.67N2228.12则其设计年限内一个车道上的累计量轴次: 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数; t 设计年限,t=12年; 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次; 设计年限内的交通量平均增长率,由材料知,=0.06; 与车道数有关的车辆横向分布系数,简称车道系数,该设计为双向双车道的二级公路,所以=0.7。则:次。2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时,凡轴载大于40KN的各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。 式中: 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数; 被换算车型的各级轴载换算次数(次/日); 标准轴载(); 各种被换算车型的轴载(); 轴数系数; 轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.09。 当轴间距离大于3m时,按单独的一个轴载计算,此时轴数系数为 1;当轴 间距离小于 3m 时,双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算: 其中 m 为轴数 表2-3 轴载换算结果车型()(次/日)黄河JN162前轴59.50114206.60后轴115.00114201284.79解放CA10B前轴19.4011470后轴60.85114708.83黄河JN150前轴49.00114101.36后轴101.6011410465.51日野ZM440前轴60.00113005.04后轴100.0031300900东风EQ140前轴23.7011460后轴69.201146024.19菲亚特650E前轴33.0011300后轴72.001130021.6太脱拉138前轴51.4011500.24后轴80.003150 8.392726.55则其设计年限内一个车道上的累计量轴次为:次。
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