道路工程设计书

1、河北大学本科生课程设计道路工程课程路面结构设计(第 5 小组) 学 院 建筑工程学院 学科门类 工科 专 业 土木工程 学 号 姓 名 小组成员 指导教师 杨三强 2016年 5 月 12日 道路工程设计说明书一、所分配地区简介华北地区简介：华北地区，属于自然地理分区，不是行政区，不随着行政区划调整而改变，按照地理教科书，华北地区，一般指秦岭-淮河线以北，长城以南的中国的广大区域；北与东北地区、内蒙古地区相接。大致以10积温3200（西北段为3000）等值线、1月平均气温-10（西北段为-8）等值线为界。自然区划属于西北地区，地理上的气候学的现代华北为“暖温带半湿润大陆性气候”，四季分明，光照充足；冬季寒冷干燥且较长，夏季高温降水相对较多，春秋季较短。但华北平原的热量和雨水明显多于黄土高原。华北的土壤皆为河流冲积黄色旱作类型，是中国小麦的主产区。气候特点：冬季这里受来自高纬内陆偏北风的影响，盛行极地大陆气团，寒冷干燥；夏季受极地海洋气团或变性热带海洋气团影响，盛行东和东南风，暖热多雨，雨热同季。年降水量多为5001000mm，约有23集中于夏季（夏季高温多雨，冬季寒冷干燥）。全年四季分

2、明，天气多变，随着纬度的增高，冬、夏气温变幅相应增大，而降水逐渐减少。冬季寒冷干燥：最冷月均温在0摄氏度以下，冬季寒冷，成因有：本地纬度较高、离冬季风源地近、地形较低平坦地势西高东低使冬季风得以加强。春季干旱多风沙，夏季炎热多雨，冬季较寒冷，干燥少雪；秋季是最好的季节，秋高气爽，温润宜人。年平均气温为11.7度，极端最低气温-27.4(1966年2月22日)。极端最高气温40.6(1961年6月10日)。年平均降水量为640毫米，是华北平原降水最多的地方之一。主要降水集中在七、八月份，且多雷雨和大到暴雨，全年无霜期为180-200天。石保二级公路的设计资料：通过主要的城市定州市和新乐市，拟设计出石家庄到保定的高速公路。设计路线的全场为126.9公里，为双车道公路，设计速度为80Km/h。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 5000 -15000 辆。高速公路地处4区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构，进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土，年降雨量为640mm/年，最高气温37，最低气温-21，多年平均冻结指数为113d，最大冻结指数为184d。交通量资料根据

3、交通调查进行综合分析，预测其交通增长率前五年为8.0% 、之后五年为7.2%，最后五年为5.0%。石保高速公路属于四车道高速公路，应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 到55000 辆。初拟路面结构拟定采用半刚性基层沥青路面。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：4cm细粒式沥青混凝土 + 6cm中粒式沥青混凝土 + 7cm粗粒式沥青混凝土 + 56cm水泥稳定碎石 基层+ 二灰土底基层，以二灰土为设计层。路面材料配合比设计与设计参数的确定试验材料的确定半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通90#石油沥青，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面施工技术规范相关规定。设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，查表法可得土基回弹模量值为35.5MPa。设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 2000 2 黄海DD690 56 104 2

4、 双轮组 3 2500 3 东风CS938 24 70 2 双轮组 3 2000 4 平板车 100 100 3 四轮组 3 2500 5 其他车 50 50 1 单轮组 1000 设计年限 15 车道系数 .4 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 8 2 5 7.2 3 5 5 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 4000 ,属特重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 30664 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.139923E+08 属特重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 57434 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 2.135088E+08 属特重交通等级路面设计交通等级为特重交通等级公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 14.7 (0.01mm)第一层：细粒式沥青混凝土OGFC。厚度确定：根据经验宜为最大粒径的2-3倍，故选为40mm厚。 第二层：选用中粒式沥青混凝土

5、AC-16。厚度确定：根据经验宜为最大粒径的2-3倍，故选为60mm厚。第三层：选用密集配沥青稳定碎石AC-25。厚度确定：根据经验宜为最大粒径的2-3倍，故选为70mm厚。第一层和第二层沥青选用：根据中国沥青路面气候分区图，可知该地区为2-2区，根据公路沥青路面施工技术规范表4.2.1-1，选用90号沥青。第三层：根据原路面的回弹模量选择水泥稳定碎石，厚度选取在150250mm之间。故取200mm。公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .19 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .15 3 粗粒式沥青混凝土 .6 .11 4 水泥稳定碎石 .6 .21 5 石灰土 .25 .07 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 560 mm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 14.7 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4

6、 设计层最小厚度 : 150 (mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .8 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 .7 3 粗粒式沥青混凝土 70 900 0 1200 0 .6 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 0 .14 5 石灰土 200 550 0 550 0 .08 6 新建路基 35.5 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 14.7 (0.01mm) H( 4 )= 550 mm LS= 14.8 (0.01mm) H( 4 )= 600 mm LS= 13.8 (0.01mm) H( 4 )= 555 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 555 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 555 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 555 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 555 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 555 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 : H( 4 )= 555 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 555 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 560 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm -

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