路基路面工程课程设计指导书

路基路面工程课程设计指导书

一、设计目的和意义

路基路面工程课程设计是土木工程专业交通土建方向教学的重要组成部分，是对路基路面工程课堂教学的必要补充和深化，通过课程设计，要达到以下目的：

1.深化对路基路面工程基本理论的理解。

2.培养学生综合运用所学知识、独立分析和解决工程实际问题的能力。

3.了解路基路面工程设计流程，熟知路面结构的类型、特点、适用条件。

4.掌握沥青路面和混凝土路面的构造、设计和内力计算方法。

5.提高和加强设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能。

二、时间安排

课程设计时间：1.0周。

1．任务下达：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．设计资料的收集准备，设计方案的初步拟定。0.5天

3. 路面设计资料分析、确定路面等级和面层类型，进行路面结构设计，确定路面结构相关参数。1.0天

4．拟定三种可能的路面结构组合与厚度方案，进行路面厚度计算和应力验算，提出合理路面合理的路面结构型式。2.0天

5．编写整理计算书及绘图。1.0天

三、注意事项

１．爱护课程设计教室公共设施，注意电脑、资料等安全，最后离开的同学务必锁门；

２．每位同学必须独立完成自己的设计任务，电脑CAD绘图不得拷贝他人。

３．课程设计结束时按规定时间交上计算书及图纸，供指导老师批阅，不得拖延。四、设计内容和步骤

（一）水泥混凝土路面设计

一、交通量分析

1.轴载分析

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。

以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次

2.轴载换算

轴载换算采用如下计算公式：

()∑==n

i i i i s P N N 1

16

100/α

3.累计当量轴次

依据路面结构使用年限为25年、水泥混凝土路面车轮轮迹横向分布系数η和使用期内的交通量平均增长率γ计算，判断交通等级。累计当量轴次计算公式如下：

ηγ

γε365

]1)1[(⨯-+=

t s N N

二、初拟路面结构

包括普通混凝土面板厚度和平面尺寸，基层和垫层材料选型和厚度。以及混凝土面板纵缝和平缝的设置。 三、路面材料参数确定

查表取普通混凝土弯拉强度标准值、 相应弯拉弹性模量标准值。路基各层材料回弹模量标准值。计算基层顶面当量回弹模量。具体计算公式如下：

()3

/10

055

.0045

.0031

221

1213

223112

2

212

2

212144.1151.1122.6/121

141212⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-==⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛++++=++=---E

E E ah E E

E b E

E a E D h h E h E h h h E h E D h h E h E h E x b

x t x

x

x x x x x

普通混凝土面层相对刚度半径计算公式：

3/537.0t c E E h r =

四、荷载疲劳应力

标准轴载在临界荷界处产生的荷载应力计算公式：26

.0077.0-=h r ps σ

接缝传荷能力的应力折减系数r K 。

考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数n f N K ε=

考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数c K 荷载疲劳应力计算为ps c f r pr K K K σσ= 五、温度疲劳应力

根据公路自然区划，查最大温度梯度，计算最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：

x g

c c tm B hT E 2

ασ=

温度疲劳应力系数t K ：

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=b f a f K c

r tm tm m t σσ 温度疲劳应力为

tm t tr K σσ=

查公路的安全等级、目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数r γ，计算承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，确定混凝土面板厚度能否满足要求。

()r tr pr r f ≤+σσγ

六、路肩设计

高速公路和一级公路中间带和路肩路缘带的结构应与行车道的混凝土路面相同，本公路为二级公路，故采用与行车道相同的混凝土路面，并与行车道部分的混凝土面板浇筑成整体，具体平面布置见混凝土路面设计结构图。 七、配筋设计

混凝土板纵横向自由边边缘下的基础，如可能产生较大变形时，可沿板边缘加设计补强钢筋、角隅处加设发针形钢筋，或钢筋网。边缘补强钢筋、发针形钢筋、钢筋网布置见附图。 （二）沥青路面设计 一、交通量分析

路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载。

1.以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 轴载换算：

35

.421

11⎪

⎭⎫

⎝⎛=∑=P P n C C N i i K

i

累计当量轴次：

2. 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算

8

'

21'1)(

'P

P n C C N i i k

i ∑== 累计当量轴次

二、确定路面等级和面层类型

根据设计任务书的要求及交通量设计年限内累计标准轴次，根据公路沥青路面设计规范推荐结构，并考虑到公路沿途各种材料供应情况，确定路面等级和面层类型、结构组成和厚度，基层材料选型和厚度，底基层材料选型（厚度待定）。 三、相关材料参数的确定

由路段所处自然区划，确定土基回弹模量，及各层材料的抗压模量与劈裂强度。 四、计算设计弯沉值

路面设计弯沉值公式：

b s

c e

d A A A N l 20600⋅-=

五、确定石灰土厚度

1．计算综合修正系数F ：

2．计算理论弯沉系数L α

3．计算底基层厚度

求算某层厚度时，须先把所拟定的结构按照弯沉等效换算法换算成当量三层体系，查弯沉系数诺谟图，求出其中层厚度H ，然后按当量厚度换算公式求出待定层厚度。 六、验算半刚性基层、底基层层底的拉应力

沥青面层层底受压应力故此处不需作验算。 七、防冻厚度验算

由路段处自然区划，查规范表5.25。 八、沥青面层材料的剪应力验算