1、 题 目 东青高速公路路面结构设计 系 （部） 土 木 工 程 专 业 土 木 工 程 班 级 学生姓名 学 号 12 月 9 日至 12 月 16 日 共 1 周 指导教师(签字) 系 主 任(签字) 目录：路基路面工程课程设计任务书21、设计内容及要求：P1P72、沥青混凝土路面设计：P8P181、轴载分析：P8P92、路面结构组合设计P93、各层材料的抗压模量与劈裂强度P9-P 104、土基回弹模量的确定P105、设计指标的确定P10P116、设计资料总结P117、确定石灰土层厚度P118、计算机计算结果P11P149.沥青混凝土路面图纸P143、水泥混凝土路面设计：P15P271、交通
2、分析：P15P161） 、轴载换算：P15P162） 、标准荷载累计作用次数：-P162、初拟路面结构：P16-173、路面材料参数确定P174、荷载疲劳应力P17P185、温度疲劳应力P186、计算机计算结果P19-P207、沥青混凝土路面图纸P21-P27一、设计内容及要求设计内容：根 据 所 提 供 的 各 项 资 料 及 交 通 量 ， 交 通 组 成 等 确 定 合 理 的 路 面 结 构 组 成 ，选 择 适 用 的 路 面 材 料 并 进 行 材 料 组 成 设 计 ， 确 定 土 基 回 弹 横 量 值 和 路 面 材 料 设 计 参 数 ，并 计 算 确 定 路 面 结 构
3、计 算 层 的 厚 度 ， 进 行 必 要 的 防 冻 层 厚 度 验 算 。 对 沥 青 路 面 设 计 验算 各 层 的 层 底 拉 应 力 ， 计 算 施 工 质 量 控 制 的 检 测 验 收 弯 沉 值 ， 并 进 行 必 要 的 方 案 比 选 ，绘 制 路 面 结 构 施 工 图 。设计要求：运用相关资料完成各项计算内容，提交一个路面结构设计图（沥青路面和水泥路面）。2、 设计原始资料： 1、 工 程 概 况东 青 高 速 公 路 青 州 段 ， 北起东营，南止青 州 ，途经广饶、桓台等县市，是山东省高速公路干线网的重要组成部分，为构建山东中部地区大交通体系，发挥高速公路的经济带
4、动作用，促进山东半岛内陆地区的经济发展，将产生重要影响。其中青 州 段桩号为84K+331.5106K+856.5，全长22.525KM。该 路 段 地 处 5区 ， 属 东 部 湿 润 季 冻 区 ， 鲁 豫 轻 冰 区 ， 多 年 平 均 最 大 冻 深 为45cm， 平 均 最 低 气 温 为 -13 ， 最 高 气 温 37.5 ， 年 平 均 降 雨 量 为 960mm， 潮 湿 系数 为 0.5 1.00， 地 温 地 貌 类 型 属 冲 积 平 原 ， 地 势 平 坦 ， 土 质 为 粘 性 土 ， 据 调 查 和 设计 要 求 ， 路 床 表 面 距 地 下 水 位 平 均 为
5、 1.8m。 沿 线 有 碎 石 、 水 泥 、 石 灰 建 筑 材 料 ， 该地 区 靠 近 西 部 有 博 山 有 火 力 发 电 场 ， 设 计 时 若 采 用 粉 煤 灰 ， 供 量 充 足 。2、 交 通 资 料序号 汽车车型载重KN自重KN 前轴 后轴 1 后轴 2 后轴 3作用次数次日1 红岩 CO30290 180.0 120.0 62.0 119.0 119.0 3502 江淮 HF150 80 42 45.1 101.5 4203 黄河 SPP200 200.0 114.6 50.7 113.3 76.75 76.75 1004 湘江 HQP40 140 98 2.3.1
6、73.2 73.2 3205 尼龙克 2766 170.0 90.0 67.0 102.5 102.5 102.5 80交通调查资料为 2012 年，设计计算年限的起算年为 2015 年，交通量按交通量年增长率为10%考虑。对水泥混凝土全设计年限内均采用 4.5%。3、其它设计参数可参照规范进行选用。另据研究资料表明，各设计模量比规范所提供的数值中值略偏低。44. 建 筑 材 料 资 料(1)现 有 的 粗 集 料 、 细 集 料 、 矿 粉 三 种 矿 质 材 料 、 筛 分 结 果 按 分 计 筛 余 计 ， 列 于 下 表 ：粗 集 料 ( ) 细 集 料 ( ) 矿 粉 ( )筛 孔
7、尺寸(mm) (1)A (2)B (3)C (4)D (5)E (6)F (7)G (1)H (2)I (1)J (2)H31.526.5 4.119.0 3.2 5.016.0 2.6 3.7 4.0 26.113.2 79.3 1.2 38.1 41.9 5.1 6.19.5 1.8 80.7 19.2 28.2 40.7 63.24.75 8 8.8 23.5 2.5 50.4 23.7 20.2 1.82.36 10.8 0.8 2.9 2.5 39.8 14.0 5.21.18 0.9 1.5 23.4 25.5 4.80.6 16.6 19.0 13.70.3 15.3 38.50
8、.15 11.4 21.30.075 10.8 16.5 4.0 173 320 6 尤尼克 2766 67 102.5 3 双轮组 100MPat3/1OXobxah31758.040221普通混凝土面层的相对刚度半径为：r=0.537h =0.537 0.25 =0.712m31tcE31204、荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：=1.012MPa07.07.26.hrps26.051因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷载的应力折减系数 k =0.87.考虑设计基准期内荷载应r力累计疲劳作用的疲劳应力系数 =2.537。根据公路等级，由下表所057.6n14.2efNk示，考虑
9、偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 =1.35。Kc交通条件 特重 重 中等 轻综合影响系数 Kc当量回弹模量 /MPaEt1.451201.351001.20801.1060荷载疲劳应力计算为 MPakpscfrp 02.31.537.28.05、温度疲劳应力II 区最大温度梯度取 88（/m） 。板长 5m, 5/0.726=6.89,由图可查普通混凝土rl/板厚 h=0.25m，Bx=0.50。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为= =1.705MPaXgctmBhTE2 5.028.3105温度疲劳应力系数 kt46.1.0.578.071532.1bfakcrttmr
10、t计算温度疲劳应力为 MPaktmtr 946应力验算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%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数 。21.r=1.21*（3.02 +0.793）=4.61MPa =5.MPatrpr rf因而，所选普通混凝土面层厚度（为 0.25m）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。计算机计算结果：水泥混凝土路面设计20设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计公 路 等 级 : 高速公路变异水平的等级 : 低 级可 靠 度 系 数 : 1.21 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序
11、路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重(kN) (kN) (kN) (kN)1 单后轴货车 1 62 0 0 1 238 0 0 3622 双后轴货车 1 45.1 1 101.5 0 0 0 0 420 3 拖 挂 车 1 50.7 1 113.3 1 153.5 0 0 100 4 拖 挂 车 1 23.1 0 0 1 146.4 0 0 320 5 拖 挂 车 1 67 0 0 0 0 1 307.5 80 行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1 轮迹横向分布
12、系数 .2 交通量年平均增长率 4.5 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 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 .87 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 200 1300 2 石灰土 150 500 3 土基 40 基层顶面当量回弹模量 ET= 200.1 MPaHB= 250 r= .712 SPS= 1.01 SPR= 2.9 BX= .61 STM= 2.1 KT= .53 STR= 1.11 SCR= 4.01 GSCR= 4.85 RE=-3 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 2817 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 1.E+07 路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 200.1 MPa混凝土面层设计厚度 : 250 mm验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 450 mm新建基(垫)层总厚度 350 mm验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-普通混凝土面层 250 mm-水泥稳定粒料 200 mm-石灰土 150 mm-土基
