1、1课 程 设 计 任 务 书题 目 新建沥青路面（水泥混凝土路面）设计旧路改建路面设计 系 (部) 土木工程系 专 业 土木工程 6 月 6 日至 6 月 10 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2一、 设计内容及要求：1、路基干湿类型及路基回弹模量的确定；2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；3、水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；4、旧路改建路面结构方案的确定及加铺层厚度的计算。二、 设计原始资料：平原微丘区某一级公路，近年来由于大吨位车辆的增加，个别路段不能适应交通运输的需要，对下列路段的路面作如下处理： 0+5003+500 段，改线需在新路基上铺
2、路面； 3+5005+000 段，旧路面强度不足，需进行补强设计； 5+0006+300 段，接近城镇为改线路段，在新路基上铺水泥混凝土路面。 路状调查资料如下： 交通调查 ：交通调查资料为 2007 年，设计年限的起算年为 2010 年。在不利季节调查的双向平均日交通量：车 型 总重（ KN ） 后轴重（ KN ） 后轴数 辆 / 日 解放 CA10 B 19.4 60.85 1 1200 黄河 JN150 49 101.6 1 460 日野 KB222 50.2 104.3 1 300 太脱拉 138 51.4 80 2 （轴距3）174 东风 KM340 24.6 67.8 1 1230
3、 黄河 JN362 63 127 1 510 日野 FC 164 23.9 71 1 750 预计未来十年，交通量年平均增长率为 8% ， 10 年后增长率为 4% 。原有路面厚度为 25 cm 天然砂砾垫层， 20cm 石灰土基层， 2.5cm 沥青表处面层。 该路段地处 2区， 沿线土质为粉质轻亚粘土，W L=40%， wp=18%，当地多年平均最大冻深为 0.8 米 。（气象部门调查的田野冻深）。 30+500 3+500 段，路槽底距地下水位 2.6 米 ； 3+5005+000 段，测得路槽底以下 80 cm 分层含水量为： 20% 、 18.90% 、 19.78% 、 21.40
4、% 、 21.64% 、 20.10% 、 20.66% 、 19.90% （ 0 80cm , 每 10cm 为一层） 5+0006+300 段，路基填土高度为 0.8 米 ，调查得地下水埋深为 1.4 米 。 对 3+5005+000 段，测定时路表温度与前 5H 平均气温之和为 56.0C0，在冻前进行路面弯沉实测弯沉值为： 97 、 105 、 136 、 100 、 147 、 67 、 121 、 115 、 86 、 78 、 99 、 165 、 120 、 83 、 67 、 162 、 87 、 116 、 92 、 123 、 125、 78、 97 、56、87 、69
5、、 88、102、108、110。（单位为 1/100mm ）土基回弹模量为 40MPa。材料调查 ：沿线可采集各种砂、石料；附近有矿渣、炉渣可利用；水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。6cm 沥青贯入20cm 石灰土25cm 天然砂砾4三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书部分：1.1 路基干湿类型及路基回弹模量的确定；当进行新路设计时，土基的回弹模量：此时路基尚未建成，土基的回弹模量，要通过预估某路段路基修筑后，可能出现的路基土的平均稠度，辩证地确定土基的回弹模量值。实际中是适用查表法。 由路床表面至地下水位的高度 H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。由土
6、基的干湿类型，查设计规范得路基土的平均稠度 C。由路基土的平均稠度，查设计规范得土基回弹模量 E0。如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0 提高 15%-30%。根据公路所处地区及路基填土土质、路基填土高度情况，确定路基干湿类型及回弹模量。1.2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数，结合公路等级，确定路面等级，计算设计弯沉值；根据当地筑路材料情况及自然气候特点，拟定路面结构方案，确定路面材料的设计参数；根据设计弯沉值计算路面厚度。需要时应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，采取相应措施进行
7、调整后再重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，应验算防冻厚度是否满足要求。根据公路等级情况，需要时还应确定路肩的路面结构。1.3、水泥混凝土路面结构方案的选定与结构层厚度的计算；根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数； 初步拟定路面结构：初选路面结构层次、类型和材料组成，拟定各层的厚度、面板和接缝构造；确定材料参数，包括混凝土的设计弯拉强度和回弹模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量；5计算荷载疲劳应力；计算温度疲劳应力；检验初拟路面结构是否满足设计要求，如不满足要求，则采取相应的调整措施，重新拟定路面结构，进行
8、设计。1.4、旧路改建路面结构方案的确定及加铺层厚度的计算。旧路改建以沥青路面的改建为主，主要设计内容包括：旧路的代表弯沉值的计算，根据所给的旧路弯沉调查资料，计算确定旧路面的代表弯沉值；旧路面当量回弹模量的计算；拟定改建路面的补强结构方案，进行补强层厚度的计算 1.5、要求应附厚度计算，拉应力验算的微机计算结果。2图纸部分：绘制路面结构，设计施工图一张。四、进程安排序号 项 目 时间(天)（一） 新 建 沥 青 路 面 设 计 1（二） 新 建 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 2（三） 旧 路 改 建 路 面 设 计 1（四） 编写设计计算说明书 0.5（五） 施工图绘制及装订成册 0.
9、5五、主要参考资料：参考教材：道路建筑材料第三版 严家伋编著公路工程，人民交通出版社，张正林主编。道路工程，武汉工业大学出版社，于书翰主编。参考资料：1、公路工程技术标准（JTG B012003）2、公路水泥混凝土路面设计规范 （JTG D40-2002）3、沥青路面设计规范（JTGD50-2004）64、公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）5、公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）6、公路水泥混凝土路面施工技术规范 （JTG F30-2003）7目 录1 新建沥青路面设计 .11.1 确定累计当量轴次和设计弯沉 .11.1.1 将不同轴重的各种车辆换算成 BZZ-
10、100 标准轴重的当量轴次 .11.1.2 计算累计当量轴次 .41.1.3 路面设计弯沉值的计算 .61.2 确定各路段土基弹性模量 .71.2.1 确定土基干湿类型 .71.2.2 确定路基土的平均稠度 .71.2.3 确定土基回弹模量 .71.3 初拟路面结构，确定材料的参数 .81.4 各层材料的容许层底拉应力 .91.5 计算机运算结果 .102 路面补强设计 .202.1 设计原始资料 .202.2 计算机运算结果 .213 新建水泥混凝土路面设计 .283.1 轴载换算并计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数 Ne .283.2 初拟路面结构 .313.3 确定基层顶面的当量回
11、弹模量 Et .323.4 确定混凝土的设计弯拉强度和弯拉弹性模量 Ec .343.5 计算作用于在板边缘中点处产生的温度疲劳应力 .34t3.6 计算荷载疲劳应力 .363.7 应力复合 .37设计体会及改进意见 .39致谢 .39参考文献.40附 图.418一.新建沥青路面设计1.1 确定累计当量轴次和设计弯沉在 2007 年不利季节调查的双向平均日交通量：1.1.1 将不同轴重的各种车辆换算成 BZZ-100 标准轴重的当量轴次。1. 当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时, 各种车辆的前、后轴均应按以下公式换算成标准轴载 P 的当量作用次数 N。35.421)(PinCKi式中：N
12、标准轴载的当量轴次（次 /日） ； in 各种被换算汽车的作用次数， （次/日） ；P 标准轴载（KN） ；Pi 各种被换算车型的轴载（KN） ；C1 轮组系数, 双轮组为 1，单轮组为 6.4，四轮组为 0.38；C2 轴数系数；当轴间距大于 3 米时, 应按一个单独的轴载计算；当轴间距小于 3 米时,双轴或多轴的轴数系数按公式计算。C2=11.2（m 1） 式中：m 轴数。车 型 前轴重（ KN ） 后轴重（ KN ） 后轴数 辆 / 日 解放 CA10 B 19.4 60.85 1 1224 黄河 JN150 49 101.6 1 450 日野 KB222 50.2 104.3 1 30
13、6 太脱拉 138 51.4 80 2 （轴距3）170 东风 KM340 24.6 67.8 1 1254 黄河 JN362 63 127 1 500 日野 FC 164 23.9 71 1 765 92. 当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时, 各种车辆的前、后轴均应按公式换算成标准轴载 P 的当量作用次数 N。821Pnciki式中： 轮组系数，双轮组为 1.0，单轮组为 18.5，四轮组为 0.09；C1C2轴数系数。以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。C2=1+2(m-1) 轴载换算结果（弯沉和沥青层层底拉应力）车型 Pi（KN) C1 C2 in35.421)(P
14、inCNKi前轴 19.4 6.4 1 1224 6.2502719937解放CA10B 后轴 60.85 1 1 1224 141.03111906前轴 49 6.4 1 450 129.34374637黄河JN150 后轴 101.6 1 1 450 482.16995305前轴 50.2 6.4 1 306 97.715300076日野KB222 后轴 104.3 1 1 306 367.50069788前轴 51.4 6.4 1 170 60.161473272太脱拉138 后轴 80 1 2.2 170 141.68146721前轴 24.6 6.4 1 1254 17.990582
15、55东风KM340 后轴 67.8 1 1 1254 231.28459383前轴 63 6.4 1 500 428.82625614黄河JN362 后轴 127 1 1 500 1414.2174461前轴 23.9 6.4 1 765 9.6799313713日野FC164 后轴 71 1 1 765 172.43890329累计 3700.291742210轴载换算结果（半刚性材料层的拉应力）车型 Pi C1C2 in821PcNiki前轴 19.4 18.5 1 1224 0.045432536656解放CA10B 后轴 60.85 1 1 1224 23.007322404前轴 49
16、 18.5 1 450 27.666414699黄河JN150 后轴 101.6 1 1 450 510.93091022前轴 50.2 18.5 1 306 22.830892652日野KB222 后轴 104.3 1 1 306 428.54446864前轴 51.4 18.5 1 170 15.322357877太脱拉138 后轴 80 1 3 170 85.5638016前轴 24.6 18.5 1 1254 0.31113589802东风KM340 后轴 67.8 1 1 1254 55.993174135前轴 63 18.5 1 500 229.54409675黄河JN362 后轴 127 1 1 500 3383.7617121前轴 23.9 18.5 1 765 0.15066638602日野FC164 后轴 71 1 1 765 49.40014514累计 4833.072531综合上述计算可得出:当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时,标准轴载 P 的当量作用次数N=3700.3(次/日） 。当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，标准轴载 P 的当量作用次数=4833.1（次/日） 。N
