水泥混凝土路面结构设计doc23页正式版.docx
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水泥混凝土路面结构设计doc23页正式版
扌指导老师:
刘红燕
学生班级:
2008级2班
学号:
30802佃124
姓名:
王利
中国民航飞行学院空中交通管理学院
2010年11月20日
一、课程设计目的及要求0
二、课程设计的内容及其要求0
三、课程设计步骤与方法1
1•水泥混凝土路面结构设计具体步骤如下:
1
2课程设计内容和时间安排(自己安排的时间是8天完成)2
3评价标准;2
四、课程设计背景资料2
水泥混凝土路面设计2
五、课程设计背景资料高速公路水泥混凝土路面设计(据学号选题如下)4
六、设计步骤5
1•选定高速公路路面设计资料5
2•轴载换算5
3•路面板厚度计算7
4•确定结构层设计参数13
5•设计路面结构图绘制(CAD截图)如下:
14
6•接缝设计16
七、设计过程的个人见解18
八、参考资料18
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、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■水泥混凝土路面结构设计具体步骤如下:
第一:
(1)水泥标准荷载的作用次数(EXCEL完成计算)
(2)确定交通量分级,选定设计年限及轮迹横向分布系数
(3)计算设计使用年限内累计当量轴次
第二:
(4)初拟路面结构,包括结构层次、类型和材料组成,各层的厚度、面板平面尺寸和
接缝构造
(5)确定材料参数,确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量,基层垫层和路基的回弹模量,基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量
(6)计算荷载疲劳应力
a•查应力计算图得最大荷载应力
b•定接缝传荷系数,综合系数
c•计算荷载疲劳应力
d.计算温度应力
第三
(7)由自然区划选最大温度梯度;按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的翘
曲温度应力,最后计算温度疲劳应力
(8)检验初拟路面结构
按r»pr匚tr-fr二5.0MPa(0.95fcmp+(Tt<1)公式检验,如不满足,
重拟路面结构,重新计算,直到满足要求为止。
计算厚度取整至厘米。
第四画图
(9)画出最后选定的路面结构图
第五整理报告
(10)编写设计说明书
2课程设计内容和时间安排(自己安排的时间是8天完成)
(1)布置设计任务。
教师提供路基路面课程设计的基本资料,并交待课程设计的目的、方法、要求等。
0.5天
(2)路基设计资料分析、设计方案的拟定。
1天2010年11月18日
查找资料1课本
2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
3《公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)》校内网上有分享,
http:
//share.renren.com/share/234101645/4115573432
(3)路基结构形式设计、绘制,路基边坡稳定性验算。
1天2010年11月19日
(4)整理及编写整理路基工程课程设计的设计报告、计算书整理。
1天2010年11
月20日
(5)路面设计资料分析、确定路面等级和面层类型。
1天2010年11月22日
(6)路面结构设计、路面结构参数及设计参数确定;路面厚度计算和应力验算,提出
合理的路面合理的路面结构型式;作图。
2天2010年11月2324日
(7)整理及编写整理路面工程课程设计的设计报告、计算书整理。
2天2010年11
月2527日
3评价标准;
参照优秀的标准:
1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;
2设计方案合理,设计计算正确,数据可靠;
3图面质量整洁,能很好地表达设计意图;
4计算书表达清楚,文字通顺。
四、课程设计背景资料
水泥混凝土路面设计
水泥混凝土路面设计(双向4车道高速公路)路面结构设计图、水泥混凝土路面分块布置图、水泥混凝土路面接缝设计图,至少完成其一(一张A3图纸)水泥混凝土路面设计计
算书。
双向四车道:
共有四条车道,比如往南有两条车道,相向往北也有两条,就是双向四车道。
按国家颁布的相关标准,同时也和全世界通用标准相差无几,城市道路每车道宽度为
3.75米,交叉路口分流车道每车道为2.3-2.5米,干线公路(包括高速公路)每车道宽为
3.75米,路肩(高速公路紧急停车带)为1.5-2.5米。
2.设计任务书和指导报告要求:
交通量根据学生班级及学号尾数按照表1采用,若学号尾数超过34,则35号选用5号
的资料,36号选用6号的资料,依此类推。
(选定红色的)
表1
交通量(辆/昼夜)
路基中湿,E=35MPa
路基干
噪,
E=50MPa
学生学号
尾数
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
小客车
3100
3018
2900
2654
2700
2620
2580
2500
2300
3100
3018
2900
2654
2700
2620
2580
2100
中客车
SH130
600
5587
0075
i680
0834
869
900
1000
600
6587
007
568C
083
L869
1100
大客车
CA50
720
5916
5063
1153
0501
458
410■
1057
2069
165(
)631
530
5014
582
10
小货车
BJ130
1500
1534
1600
1625
1700
1725
仃68
1800
1900
1500
1534
1600
1625
1700
1725
1768
2000
中货车
CA50
810
7817
207(
)561
0585
「556
5105
i508
1078
172(
)705
610
5855
564-
)0
中货车
EQ140
750
6408
0053
1185
0864
897
9009
)507
5064
080(
)531
850
8648
97
1000
大货车
JN150
800
7727
0077
'685
0798
,726
6506
>008
0077
270(
)776
850
7987
2671
特大车日
野KB222
800
8439
0075
i660
0688
,654
5004
008
0084
390(
)756
600
6886
544-
50
拖挂车五
十铃
80
85
88
51
58
60
62
65
65
80
85
88
51
58
60
62
58
交诵量
年平均增
10.2
11.5
12.3
11.1
8.99
1.19>
49.7
9.9
10.2
11.5
12.3
11.1
8.9
9.19.
4
11.0
长率(%
水泥混凝土路面设计交通量与土基资料
注:
上表为双车道双向交通量调查结果,学生采用相应的交通量与路基资料。
表1(续)水泥混凝土路面设计交通量与土基资料
交通量(辆/昼夜)
路基干燥,E=50MPa
路基中湿,E=35MPa
学生学号尾数
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
小客车
3100
3018
2900
2654
2700
2620
2580
2500
2300
3100
3018
2900
2654
270C
2620
2580
2100
中客车
SH130
600
6587
0075
i680
0834
869
900
1000
600
6587
007
568C
083
L869
1100
大客车
CA50
1720
1691
1650
1631
1530
1501
1458
1410
1305
仃20
1691
1650
1631
1530
1501
1458
1210
小货车
BJ130
1500
1534
1600
1625
1700
1725
仃68
1800
1900
1500
1534
1600
1625
1700
1725
1768
2000
中货车
CA50
810
7817
207(
)561
0585
‘556
5105
5508
1078
172(
)705
610
5855
564-
50
中货车
EQ140
750
6408
0053
1185
0864
897
9009
)507
5064
080(
)531
850
8648
97
1000
大货车
JN150
800
7727
0077
'685
0798
,726
6506
>008
0077
270(
)776
850
7987
2671
9
特大车日
野KB222
800
3439
0075
i660
0688
,654
5004
008
0084
390(
)756
600
5886
544-
50
拖挂车五十铃
80
85
88
51
58
60
62
65
65
80
85
88
51
58
60
62
58
交诵量
年平均增长率(%
10.2
11.5
12.3
11.1
8.99
|.19>
49.7
9.9
10.2
11.5
12.3
11.1
8.9
9.19.
4
11.0
水泥混凝土路面设计交通量与土基资料
注:
上表为双车道双向交通量调查结果,学生采用相应的交通量与路基资料。
五、课程设计背景资料高速公路水泥混凝土路面设计(据学号选
题如下)
设计资料:
本公路等级为高速公路,双向四车道,据表得,交通量年平均增长率为11.1%,查得设
计年限为30年,该路段处于中南地区,选取广州,属W7区。
表1
交通量(辆/昼夜)
路基中湿,E=35MPa
路基干
「燥,
E=50MPa
学生学号
尾数
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
小客车
3100
3018
2900
2654
2700
2620
2580
2500
2300
3100
3018
2900
2654
2700
2620
2580
2100
中客车
SH130
600
6587
0075
i680
0834
869
900
1000
600
6587
007
5680
083
L869
1100
大客车
CA50
720
6916
5063
1153
0501
458
410■
1057
2069
165(
)631
530
5014
582
10
小货车
BJ130
1500
1534
1600
1625
1700
1725
仃68
1800
1900
1500
1534
1600
1625
170C
1725
1768
2000
中货车
CA50
810
7817
207(
)561
0585
‘556
5105
5508
1078
172(
)705
610
5855
564-
50
中货车
EQ140
750
6408
0053
1185
0864
897
9009
)507
5064
080(
)531
850
8648
97
1000
大货车
JN150
800
7727
0077
'685
0798
,726
6506
>008
0077
270(
)776
850
7987
2671
9
特大车日
野KB222
800
3439
0075
i660
0688
,654
5004
008
0084
390(
)756
600
5886
544-
50
拖挂车五
十铃
80
85
88
51
58
60
62
65
65
80
85
88
51
58
60
62
58
交诵量
年平均增
10.2
11.5
12.3
11.1
8.99
.19>
49.7
9.9
10.2
11.5
12.3
11.1
8.9
9.19.
4
11.0
长率(%
水泥混凝土路面设计交通量与土基资料
注:
上表为双车道双向交通量调查结果,学生采用相应的交通量与路基资料。
六、设计步骤
1■选定高速公路路面设计资料
主要设计指标:
全线按照平原丘陵山区公路修建,路基宽度为24m,双向4车道,中央
分隔带3.0m,土路肩为2X3.00m,行车道为4X3.75m,中央两左侧路缘带2X0.75m。
设
计车速:
80〜100km/h。
根据交通量情况和公路性质设计机动车道的路面结构。
设计交通量
标准轴载为BZZ-100。
交通组成如下表所示,交通量年增长率r=11%。
2■轴载换算
(1)水泥标准荷载的作用次数(EXCEL完成计算)
水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。
i=1.0710'R°22((公式3);「=2.2410』R』.22((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;
Ni――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,小=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)计算。
水泥(EXCEL)
轴载换算结果表(弯沉)
车型
P
(KN)|
''1
Ni
(次/日)
&iNi
16
占Ni(R/100)
小客车
前轴
16.5
665
2654
1764910
0
后轴
23
1
2654
2654
0
中客车
前轴
25.55
551
756
416556
0.00014
SH130
后轴
45.1
1
756
756
0.0022
大客车
前轴
28.7
524.2
631
330770.2
0.0007
CA50
后轴
68.2
1
631
631
1.382
小货车
前轴
13.4
727.3
1625
1181863
0
BJ130
后轴
27.4
1
1625
1625
0
中货车
前轴
28.7
524.2
705
369561
0.00078
CA50
后轴
68.2
1
705
705
1.54
中货车
前轴
23.7
569.1
531
302192.1
0
EQ140
后轴
69.2
1
531
531
1.47
大货车
前轴
49
416.5
776
323204
3.57
JN150
后轴
101.6
1
776
776
1000.37
特大车日野
前轴
50.2
412.1
756
311547.6
5.067
KB222
后轴
104.3
1
756
756
1482.76
拖挂车
前轴
60
381.7
51
19466.7
5.492
五十铃
后轴
100(3轴)
0
51
0
0
门P16
"丁心100)
2501.655
轴载换算结果表
注:
轴载小于25KN的轴载作用不计。
可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数
(公式5)
—Ns))365
2501.655[(1仆1%)30-1】3650.22=40754177.21次
11.1%
>20000000次,此路面属特重交通。
依据参照《公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)》:
参考
3.05水泥混凝土路面所承受的轴拔作用■按设计菇准期内设计车道所承受的标准釉载累计作用次数分为4圾*分级范国如表3©务
——童1
申那
「載
tt作1
>2000
100-2000
1-—■
3-KX>|
if;交逋理萤和分折及屉计U■參毁术懸祇阳载ju
3■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
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。
本设计报告标准为干燥状态
依据参照《公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)》:
公搐
1
1
H
IBAfcSWMK
1UMN*AM
①、初拟路面结构
查《公路水泥砼路面设计规范
(JTGD40-2002)》表446
校内网上有分享,
http:
//share.renren.com/share/234101645/4115573432
依据参照《公路水泥砼路面设计规范
(JTGD40-2002)》:
参考
446普通混凝土筋混凝土、礙压IB擬土或连续配筋混凝土面层所希的丹度•可参
照表4.46所示参考范囤并按4.4.9条規定计翼确定°
衰点・4”水泥渥此土面层®度的参弟范闌
n跌
«
Ai£
]二握
—tft,二改
变异水平尊级
«
申
低申
^260
话250
革*0
270-240
2M-23O
250-220
交晋畔廉
申?
i
駁
处廉諱级
zts
三』
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初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石(水泥用量为 5%),厚为hi=0.22m。 底基层厚度为h2=0.20m的级配碎石。 普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.75m,长为5.0m。 纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆假缝。 ②、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(JTGD40-2002)》表3.0.6, 参考四 34”水渥混St土的强盛以2Sd龄期的毎拉强度控制。 当混凝土淡筑后90d内不开加交ii时,可采用90d龄期的宵拉强度。 各交通等级要求的混凝土育拉强度标凄值不得低于«3.0.6的规定。 atsjLG浪康土青拉強度标奉伍 交通却缓 H > 申W 水理遲耀土的邛检强庚掃號0UMJW 1— "・・j h— 5.0 4,0 ftitfit遅駅土的专拉愛度輾凄沁) 氐0 «.0 5.0 取普通混泥土面层的弯拉强度标准值fr=5MPa,课本P298表10-19相应弯拉弹性模 量标准值为Ec=31GPa。 (2)土基的回弹模量 参照《公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)》附录F,设计要求路基回弹模量取 E°=50MPa。 查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取巳=1500MPa,级配碎石回弹 模量取E2=250MPa。 F,2 •层ftSS材料回弹模si童 2验参常值范阖(表垫坛和毎层材科回外电 心) 彦■经胶参毎值范园 材*4英聲
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