2019年《道路工程课程设计》任务书及指导书.docx

2019年《道路工程课程设计》任务书及指导书——沥青路面设计1. 设计资料河南某地(115)拟修建高速公路，设计为双向四车道，路基宽度27.0m其 中，行车道7.5mX2经交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为4052 辆/日，交通年平均增长率为6.05%根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该 设计公路为TTC0类，根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示表1.车辆类型分布系数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类车型分布系数(%)38.231.324.00.00.06.50.00.00.00.0根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非 满载与满载比例，如表2所示表2.非满载车与满载车所占比例(%)车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类非满载车比例90.075.085.065.050.065.060.040.055.060.0满载车比例10.025.015.035.050.035.040.060.045.040.0公路新建部分路基平均填土高度1.8m，平均地下水位0.8m，平均冻深0.48m, 土质为粘土质砂，其重度错误!未找到引用源。

为18.0kN/m3根据气象资料，连 续十年路面最低气温平均值为-2°C路基路基标准状态下回弹模量取90MPa，回 弹模量湿度调整系数Ks取0.88,干湿与冻融循环作用折减系数K^取0.80,则经 过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为63MPa2. 设计内容(1) 交通分析；确定交通荷载等级2) 初拟沥青路面结构(结构层组合、各结构层材料、层厚)3) 确定各层材料参数(各层材料模量、强度和土基的回弹横量)4) 轴载换算，计算Ne5) 进行路面结构验算6) 计算路基顶面和路表验收弯沉值3. 设计所需参考资料（1） 公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）（附电子版）；（2） 路基路面工程（第五版），黄晓明主编；（3） 道路工程教材4. 设计验算好路网——设计——沥青路面结构分析（APAD）（规范编写组提供的网页版程序）（ 提交成果（1） 课程设计计算书A4手写，要求过程详实，表格、公式规范注：计算书后面附“课程设计总结”1份2） 沥青路面结构设计图A3 —张，要求按照制图标准规范绘制参考算例（两个）：1.手算+电算1）设计资料：华北某地（114）拟修建高速公路，按双向六车道设计，采用整体式路基， 路基宽度34.5m。

其中，行车道11. 25mX20 2019年底建成通车经调查分析 提供的2018年的年平均日交通量及车辆组成如下：车型分类中型货车重型货车重型货车中型货车重型货车重型货车代表车型解放CA390黄河JN162齐齐哈尔560东风EQ140交通SH361太脱拉138S辆/日129112610911602151089并由此至2023年的交通增长率为7.05%,其后年份的增长率平均为5. 35%o公路新建部分路基平均填土高度1.5m，平均地下水位0.7m，平均冻深0.65m, 土质为粘土质砂，其重度错误！未找到引用源18.0kN/m3，路面部分的当量等 效厚度错误!未找到引用源80cm，据调查毛细水上升最大高度为1.2m部分旧路可以利用，原旧路沥青面层厚度15cm,由落锤式弯沉仪测试原旧 路表面的实测弯沉值（1/100mm）分别为：57.9, 61.8, 68.5, 69.0, 65.5, 59.0, 67.0, 78.0, 53.0, 44.3, 31.0, 40.0, 45.0, 35.0, 30.5, 27.5, 31.0, 65.5,79.5, 82.5, 91.0,测定时沥青结合料类材料层中点实测温度为27.5°C(注: 湿度影响系数错误!未找到引用源。

1)2)设计内容(1) 交通分析；(2) 初拟沥青路面结构(结构层组合、各结构层材料、层厚)；(3) 确定各层材料参数(各层材料模量、强度和土基的回弹横量)；(4) 用设计弯沉值计算路面结构层厚度；(5) 验算沥青混凝土层和整体性材料结构层的弯拉应力；(6) 计算旧路面的计算弯沉值、确定补强层结构、计算补强层厚度新建沥青路面结构设计(一)交通分析设计资料表明，此路等级为高速公路，按双向六车道设计查《公路沥青路 面设计规范》知，公路设计基准期为15年，取方向系数DDF=0.55，车道系数 LDF=0.5根据交通统计数据知，2018年的年平均日交通量Q=3828辆，由此至2023 年交通增长率为7.05%，其后年份增长率为5.35%故设计道路的初始年平均日交通量错误!未找到引用源4098辆设计车道的年平均日货车交通错误!未找到引用源4098X0.55X0.5=1127 辆依据设计年限内设计车道累计交通量公式：3位QJO沪1] Q—36.5x1127x [(1+7.05%)5-!] 365灯12方(1+7 一 05 地1弋1+5 一 十5 一 35%)口-1]Q= + * 7.05% 3.35%错误!未找到引用源。

9.64X106辆查《规范》知，属于重交通荷载等级二)轴载换算根据表6.2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机 结合料层疲劳开裂1）以沥青混合料层永久变形为设计指标换算车辆类型车辆分布系 数轴型轴载换算系数设计车道日 当量轴次设计车道当量轴载 作用次数错误!未找 到引用源3类车0.659单轴单 轮0.01431741681153966460.0777040.4505080.536098单轴双 轮0.2234040.2234041.7338472.022244类车0.341单轴单 轮0.2059010.63333双轴双 轮1.5208443.102656（2）以无机结合料层疲劳开裂为设计指标换算车辆类型车辆分布系 数轴型轴载换算系数设计车道日 当量轴次设计车道当量轴载 作用次数错误!未找 到引用源3类车0.659单轴单 轮3.44X10-82816258051198.40X10-60.00250.0045单轴双 轮0.007670.007675.98129.86194类车0.341单轴单 轮0.00020.0077双轴双 轮0.73587.4669（三）初拟路面结构及材料参数结构层编号层位材料类型厚度（mm）模量（MPa）泊松比1上面层沥青混合料4090000.252中面层沥青混合料60100000.253下面层沥青混合料80100000.254基层无机结合料300100000.255底基层粒料1502500.356 土基 63 0.4路基标准状态下回弹模量取90MPa,由于土基湿度类型为中湿，干燥部分厚 度为1m，潮湿厚度为0.6m，查干燥和潮湿类路基土湿度调整系数，进行厚度加 权得衣，干湿与冻融循环作用折减系数取0.8，则经过湿度调整和干湿与 冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为65MPa，满足规范要求。

四) 路面结构验算① 无机结合料层疲劳开裂验算路面结构沥青面层由三层不同材料结构层组成，依据当量结构层换算公式1<=虹+蛉E七相妇扣珏如.3 ( 1 | 1矿1 flki+Kj 也i+虬 IEhKi得错误!未找到引用源错误!未找到引用源基层由两层不同材料结构层组成，故错误!未找到引用源450mm，错误！未找到 引用源3219MPa又路面结构温度调整系数错误!未找到引用源其中：错误!未找到引用源Ah=D.73Xh+0.67BE=0.15ln(kE/1.14)Bl=0.44 ln(Xh/0.4'5)错误！未找到引用源错误！未找到引用源 错误!未找到引用源查表知为1.22经计算得错误!未找到引用源1.43依据无机结合料稳定层疲劳开裂寿命公式：N i i -I!七二哄口 1虬错误!未找到引用源——季节性冻土地区调整系数查表为0.76；错误!未找到引用源——无机结合料稳定类材料弯拉强度错误!未找到引用源1.1MPa;a、b——疲劳试验回归参数查表知a=13.24, b=12.52；错误!未找到引用源——现场综合修正系数错误!未找到引用源其中，查表知错误!未找到引用源错误!未找到引用源错误!未找到引用源。

错误!未找到引用源错误!未找到引用源计算得错误!未找到引用源错误!未找到引用源——目标可靠指标查表知错误!未找到引用源1.65 错误!未找到引用源——无机结合料稳定层的层底拉应力，根据弹性层状理论 计算错误!未找到引用源0.289MPa故错误!未找到引用源42548679因基于无机结合料稳定层层底拉应力换算得到疲劳开裂寿命大于基于无机 结合料稳定层层底拉应力换算得到的设计年限内当量轴载作用次数，故满足结构 要求② 沥青混合料层永久变形验算查表知，基准等效温度错误!未找到引用源结合沥青混合料层的等效温度计算公式：TBaf=T,+0.01&h故错误!未找到引用源22.9°C依据规范规定的分层方法，将沥青混合料层分为7个分层，各分层厚度错误! 未找到引用源如下表所示，利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下 各分层顶部竖向压应力错误!未找到引用源依据各分层永久变形量和沥青混合 料总的永久变形量公式：i=l其中错误!未找到引用源为综合修正系数，依照以下公式计算：错误!未找到引用源二错误!未找到引用源四=135*1『氐斗8. LALOr’M-145=415色=&.活引时 h「-L5xl0-k+O-9=O・66错误!未找到引用源。

——沥青混合料第i分层厚度最终计算结果如下表:分层编号分层厚度（mm）竖向压力（MPa）修正系数（错误！ 未找到引用源永久变形（mm）1100.73.80.32150.74.570.53150.697.110.74200.677.363.85200.626.222.86200.554.741.77800.481.941.6总计11.5沥青层永久变形计算结果查表知沥青层容许永久变形为15mm，拟定的路面结构满足要求③ 路面低温开裂验算根据气候条件，所在地区低温设计温度T=-6.7°C,路基类型参数b=2,表面 层沥青在-10C条件下弯曲梁流变试验的劲度模量.为120MPa,依据路面低温。