正式课程设计——路基路面

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE &

TECHNOLOGY

路基路面工程课程设计

课题名称：刚性路面结构设计

学生姓名：郑航宇

学号： 200911010229

班级: 交工0902

专业：交通工程

指导教师：陈向阳

2012 年 1 月

目录

摘要

水泥混凝土路面板为刚性路面，具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形较小。所以，混凝土板通常工作在弹性阶段。本水泥混凝土路面设计主要依据《公路水泥混凝

土路面设计规范》(JTG D40—2011)。在荷载图示方面采用静力作用均布面荷载，在地基模型方面，采用温克勒地基模型。在路面板形态方面，采用半空间弹性地基有限大矩形板理论。

三、参考目录

1、《路基路面工程》教材；

2、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011），人民交通出版社，2011年，北京；

3、《公路路面设计手册》，人民交通出版社，1994年, 北京。

《路基路面工程B》课程设计指导书

一、课程设计的目的和要求

课程设计是高等学校学生在校学习专业课的一个重要环节，也是学生综合运用所学的知识解决实际问题和独立钻研的良好机会。课程设计在教学上的要求是：

1、培养综合运用所学知识、解决实际问题的独立工作能力；

2、系统巩固并提高基础理论课与专业知识；

3、掌握路面结构的设计计算方法；

4、了解路基路面整体设计与个体设计的有机联系；

5、加强与提高设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能；

6、对本专业某些理论性或技术性问题进行比较深入的探讨。

二、课程设计的步骤与方法

1、研读路面结构设计与计算的有关例题。

2、认真分析设计任务书所提供的设计依据。

3、刚性路面结构设计

(1) 交通参数分析

根据公路等级，确定设计基准期、安全等级，选定设计年限及轮迹横向分布系数，计算使用年限内累计当量轴次，确定道路的交通分级。

(2) 初拟路面结构

根据安全等级所确定的变异水平，初拟路面结构层次、类型和材料组成，各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。

(3) 确定材料参数

根据交通等级，确定混凝土的弯拉强度标准值、弯拉弹性模量标准值，基层、垫层和路基的回弹模量，计算基层顶面的当量回弹模量和混凝土面层的相对刚度半径。

(4) 计算疲劳应力

a) 计算临界荷位处产生的荷载应力；

b) 确定接缝传荷能力的应力折减系数，疲劳应力系数，综合系数；

c) 计算荷载疲劳应力；

d) 计算温度疲劳应力。

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。

(5) 检验初拟路面结构

按安全等级、变异水平、目标可靠度，按规范公式检验，如不满足，重拟路面结构，重复(2)～(4)步，直到满足要求。计算厚度取整至厘米。

(6) 画出最后选定的路面结构图和接缝构造图等。

三、课程设计文件装订

完成设计任务后，将设计任务书、指导书、设计说明书、计算书及全部设计计算图表并编好目录，装订成册。

水泥混凝土路面设计

水泥混凝土路面板为刚性路面，具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形较小。所以，混凝土板通常工作在弹性阶段。本水泥混凝土路面设计主要依据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)。在荷载图示方面采用静力作用均布面荷载，在地基模型方面，采用温克勒地基模型。在路面板形态方面，采用半空间弹性地基有限大矩形板理论。

1.行车荷载

1.1车辆的类型和轴型

由交通调查和预测得知，本路建成初期双向混合交通量组成如下：

中客车CA30A 800辆；大客车CA50 550辆；小货车EQ140 1700；

中货车CA50 600辆；中货车EQ140 850辆；大货车JN150 850；

日野KB222 600辆；太脱拉138 75辆。

根据交通调查结果，查阅相关资料可得表1.1如下：

表1.1 车辆轴重参数参考表

1.2轴载换算

由《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)得标准轴载的有关计算参数见表1.2：

表1.2 标准轴载计算参数

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，换算为标准轴载的作用次数。

由《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)有：

16

1∑=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=n

i s i i S

P P N N （1—1）

式中：i P —第i 级轴载重（KN ），连轴按每一根轴载单独计； s P —设计轴载重（KN ）； n —各种轴型的轴载级位数； i N —i 级轴载的作用次数； s N —设计轴载的作用次数。

由式（1—1）计算及参阅相关数据得到轴载换算计算表1.2.1：

则可知本路建成初期每昼夜双向混合交通量换算成标准轴载的作用次数为2282.15次/d 。

1.3交通分析

由《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)可得高速公路的设计基准期为30年，具体数值见表1.3：

表1.3 可靠度设计指标

则设计基准期内路面所承受的标准轴载累计作用次数为Ni ，则有： ()136511t

i n N γγ⎡⎤=

+-⎣

⎦ (1-2) 其中，t =30，n 1=2282.15，γ=6%。 则有

()[]

48.65854263106.0106

.015

.228236530=-+⨯=

i N 。

由于路面设计依据的交通量是设计车道上的交通量，所以，应对道路交通量乘以方向不均匀系数及车道不均匀系数。

方向不均匀系数取0.6，车道不均匀系数取0.85。

则有设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ns 为：

37.3358567485.06.048.6585426385.06.0=⨯⨯=⨯⨯=i s N N