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1、路基路面工程课程设计集路基路面工程课程设计示例一、 设计条件1. 气象资料该路所处自然区划为3区，项目区内气候属亚热带湿润季风气候区,气候干燥炎热,冬无严寒,少云多日照,年平均气温15.319.6, 年月平均最高气温26.90，月平均最低气温5.70。雨水充沛,雨季主要集中在410月，雨量多集中在11001300mm之间,年平均降雨量为1179.90mm。灾害性气候主要为干旱和暴雨。全线皆可常年组织施工。2. 地质资料该区土质表层为素填土层，厚度0.42.0m，其下层为碎石土及粘土层，厚1.015m。路基填土高度约为2.5m。地下水埋深为2.05.0m。公路沿线有丰富的砂砾，附近有小型采石场和
2、石灰厂，筑路材料丰富。路面所用水泥和沥青均需外购。3. 地震基本烈度本项目沿线地震烈度相当于度区，属基本稳定至稳定区。4. 交通资料根据最新路网规划，近期交通组成与交通量见下表1-1，交通量年平均增长率见表1-2：近期交通组成与交通量 【表1-1】车型交通量（辆/日）解放CA10B210尼桑CK20L150东风EQ-140300菲亚特650E180太脱拉138130日野KB-222150吉尔130210依发H6130斯柯达706R100小轿车700交通量年增长率 （表1-2）期限增长率（%）期限增长率（%）30年的前5年6.630年内的5-15年6.230年的前15-25年5.930年的后5年
3、5.0二、 设计要求1. 设计中学生学生应在独立思考的基础上有方向、有目的的查阅有关文献资料。2. 学生应根据设计进度要求，提交设计成果。3. 设计结束时，应提交完整的设计说明书（包括计算书）和设计图纸。设计说明书主要介绍设计任务概况、设计标准、设计思路、设计原则、设计方案的比较和说明、设计工作概况、工作的特点和难点、主要技术问题与解决办法，以及主要技术资料。要求用A4白纸，使用钢笔书写，做到工整、准确、清晰、精炼。设计图纸应根据工程制图标准绘制，做到正确、丰满、美观、整洁。 设计内容1. 根据交通资料确定道路和交通等级。2. 进行路基路面结构方案设计，至少包括1个比较方案。3. 路基设计部分
4、包括对原地面的处理，路基填料的选择，路基干湿类型的确定及土基的回弹模量的确定过程。4. 对确定的路基路面结构进行详细设计，包括路面类型的选定，路面结构层材料参数的选取，进行路面结构的厚度计算。5. 对所选定路线的路基路面结构方案绘制路基标准横断面图，结构层设计图。6. 进行附属工程设计，主要包括绿化、排水等设计。7. 根据设计情况可能做的其他工作。三、 交通资料根据课程设计任务书 【表1-1】， 查书表2-1得：近期交通组成、交通量，及不同车型的交通参数 【表4-1】车型前轴重后轴重后轴数后抽轮组数后轴距日交通量1解放CA10B19.460.8512-2102尼桑CK20L49.85100.0
5、012-1503东风EQ-14023.7069.2012-3004菲亚特650E33.0072.0012-1805太脱拉13851.4080.00221.321306日野KB-22250.20104.3012-1507吉尔13025.7559.5012-2108依发H645.5086.5012-1309斯柯达706R50.0090.0012-10010小轿车-700四、 换算交通量1. 计算各车型载重量：1) 19.40 + 60.85 = 80.25kN = 8.025t2) 49.85 + 100.00 = 149.85kN = 14.985t3) 23.70 + 69.20 = 92.9
6、0kN = 9.290t4) 33.00 + 72.00 = 105.00kN = 10.500t5) 51.40 + 280.00 = 211.40kN = 21.140t6) 50.20 + 104.30 = 154.50kN = 15.450t7) 25.75 + 59.50 = 85.25kN = 8.525t8) 45.50 + 86.50 = 132.00kN = 13.200t9) 50.00 + 90.00 = 140.00kN = 14.000t2. 折算交通量折算交通量 【表5-1】载重量 （t）日交通量折算系数折算交通量18.0252102.0420214.9851503
7、.045039.2903002.0600410.5001802.0360521.1401303.0390615.4501503.045078.5252102.0420813.2001302.0260914.0001003.030010-7001.0700合计-4350 （辆/日）合计交通量 = 4350 （辆/日）3. 计算年均增长率，确定道路等级根据设计任务书 表2，规定设计年限T = 20年，计算式为：计算得：20年远景设计交通量为：由道路勘测设计查得道路等级为：二级公路，双向四车道五、 路基设计1. 原地面的处理采用换填土层法，将基底下一定深度范围的是软土层挖去，换以强度较大的碎石，并予
8、以压实。2. 路基填料的选择 由题知，此地区土质是素填土层，下层粘性土，公路沿线有小型采石场和石灰厂，并查书表6-10，可选用粒径1015cm的碎石和适量石灰拌合作为路基填料路基干湿类型的确定由设计任务书知，该区为区，粘性土，路基填土高度约为H=2.5m，地下水埋深为2.05.0m。查书表3-3得该区域，可画出路基临界高度与干湿类型示意图。由示意图可知路基属于干燥类型。3. 土基回弹模量的确定查书表3-4，知V区干燥状态的粘质土的，取。查书表11-16，确定区粘质土时的土基回弹模量为39.5MPa，采用重型击实标准，提高20%，因此取土基回弹模量。4. 路基压实查书表15-36，初压采用钢筒式
9、压路机以3km/h的速度匀速压实，复压采用钢筒式压路机以4km/h的速度匀速压实，终压采用钢筒式压路机以5km/h的速度匀速压实。六、 初拟路面结构组合1. 初拟采用三种路面结构A方案：半刚性基层沥青路面；B方案：混合式基层沥青路面；C方案：水泥混凝土路面。2. 根据交通状况，结构层的最小施工厚度等因素综合考虑，初拟各结构层厚度如下：A方案： 细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土5cm + 粗粒式沥青混凝土8cm + 水泥稳定碎石基层25cm + 二灰土底基层，以二灰土为设计层。B方案： 细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 大粒径沥青碎石7cm + 二灰稳定砂砾基层
10、 + 天然砂砾垫层16cm，以二灰稳定砂砾为设计层。C方案：水泥混凝土面层板 + 水泥稳定粒料基层 + 石灰粉煤灰稳定土垫层3. 确定设计参数按照规定，查书表11-18、11-19，得20的沥青混合料和其他结构层材料的抗压回弹模量，15沥青混合料和其他结构层材料的弯拉回弹模量值，以及沥青混合料15弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度值。列于下表：路面结构层设计参数 【表7-1】材料名称20抗压回弹模量E（MPa）15弯拉模量（MPa）15弯拉强度（MPa）细粒式沥青混凝土150021001.5中粒式沥青混凝土130019001.1粗粒式沥青混凝土100013000.9大粒径沥青碎石130015000
11、.9水泥稳定碎石基层160038000.6二灰土80026000.3二灰稳定砂砾140038000.7天然砂砾180-七、 计算标准轴载累计交通量，确定交通等级1. 用于弯沉验算和沥青层弯拉应力验算的根据【表4-1】并计算得：计算表 【表8-1】前 轴后 轴16.41.021019.401.0721.01.021060.8524.19726.41.015049.8546.4641.01.0150100.00150.036.41.030023.703.6601.01.030069.2060.47646.41.018033.009.2681.01.018072.0043.11956.41.0130
12、51.4046.0061.02.213080.00108.3566.41.015050.2047.901.01.0150104.30180.1576.41.021025.753.6751.01.021059.5021.94786.41.013045.5027.0691.01.013086.5069.17796.41.010050.0031.3831.01.010090.0063.235根据公式计算：查书表11-10，取 ，又知 ，计算得：2. 用于半刚性基层弯拉应力验算的根据【表4-1】并计算得：计算表 【表8-2】前 轴后 轴118.51.021019.407.7951.01.021060.
13、853.947218.51.015049.8510.5821.01.0150100.00150.0318.51.030023.700.0551.01.030069.2015.775418.51.018033.000.4681.01.018072.0013.0518.51.013051.4011.7171.03.013080.0090.597618.51.015050.2011.1921.01.0150104.30210.07718.51.021025.750.0751.01.021059.503.299818.51.013045.504.4181.01.013086.5040.745918.5
14、1.010050.007.2271.01.010090.0043.047根据公式计算：计算得：3. 根据计算结果，查书表11-11，确定交通等级为 中等交通。八、 路面结构详细设计 A方案A方案： 细粒式沥青混凝土3cm中粒式沥青混凝土5cm粗粒式沥青混凝土8cm水泥稳定碎石基层15cm二灰土底基层（设计层）A方案 路面结构层设计参数 【表9-1】材料名称20抗压回弹模量E（MPa）15弯拉模量（MPa）15弯拉强度（MPa）细粒式沥青混凝土150021001.5中粒式沥青混凝土130019001.1粗粒式沥青混凝土100013000.9水泥稳定碎石基层160038000.6二灰土800260
15、00.3A方案 路面结构层厚度设计1. 计算确定设计弯沉根据公式 ，并查得二级公路，1.0，得：2. 计算确定容许弯拉应力根据公式 ，其中： （用于沥青层）= （水泥碎石，二灰砂砾） （用于二灰土）A方案 计算结果列于下表：A方案 结构层容许弯拉应力 【表9-2】材料名称极限弯拉强度（MPa）结构强度系数容许弯拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土1.51.970.76中粒式沥青混凝土1.11.970.56粗粒式沥青混凝土0.91.970.46水泥稳定碎石基层0.61.830.33二灰土0.32.350.133. 计算路表弯沉和层底拉应力由书表11-9知：；由规范知：；取 ，计算修正系数：由公式 知
16、：；由题知：；查诺谟图得：；计算得：；查诺谟图得：；计算得：；4. 计算上层底面弯拉应力根据换算公式：i. 将最上面1层换算为一层，下面4层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。ii. 将最上面2层换算为一层，下面3层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。iii. 将上面3层换算为一层，下面2层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。iv. 将上面4层换算为一层，下面1层换算为一层：此时 ，查诺谟图， A方案 计算表 【表9-3】序号材料名称抗压模量（MPa）弯拉模量（MPa）弯拉强度（MPa）厚度（cm）基底层压力容许弯拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土15002
17、1001.53-0.762中粒式沥青混凝土130019001.15-0.563粗粒式沥青混凝土100013000.98-0.464水泥稳定碎石基层160038000.6150.10.335二灰土80026000.323.8-0.136土基45-5. 验算防冻层厚度因本地区最低气温高于零摄氏度，因此不需要防冻验算。九、 路面结构详细设计 B方案B方案： 细粒式沥青混凝土3cm 中粒式沥青混凝土4cm大粒径沥青碎石7cm 二灰稳定砂砾基层(设计层)天然砂砾垫层16cm B方案 路面结构层设计参数 【表10-1】材料名称20抗压回弹模量E（MPa）15弯拉模量（MPa）15弯拉强度（MPa）细粒式沥
18、青混凝土150021001.5中粒式沥青混凝土130019001.1大粒径沥青碎石130015000.9二灰稳定砂砾140038000.7天然砂砾180-B方案 路面结构层厚度设计1. 计算确定设计弯沉根据公式 ，并查得二级公路，1.0，得：2. 计算确定容许弯拉应力根据公式 ，其中： （用于沥青层）= （水泥碎石，二灰砂砾） （用于二灰土）B方案 计算结果列于下表：B方案 结构层容许弯拉应力 【表10-2】材料名称极限弯拉强度（MPa）结构强度系数容许弯拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土1.51.970.76中粒式沥青混凝土1.11.970.56大粒径沥青碎石0.91.970.46二灰稳定砂砾
19、0.71.830.38天然砂砾-3. 计算路表弯沉和层底拉应力由书表11-9知：；由规范知：；取 ，计算修正系数：由公式 知：；由题知：；查诺谟图得：；计算得：；查诺谟图得：；计算得：；4. 计算上层底面弯拉应力（垫层不计算）根据换算公式：i. 将上面1层换算为一层，下面3层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。ii. 将上面2层换算为一层，下面2层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。iii. 将上面3层换算为一层，下面1层换算为一层：此时 ，查诺谟图，不存在，满足要求。B方案 计算表 【表10-3】序号材料名称抗压模量（MPa）弯拉模量（MPa）弯拉强度（MPa）厚度（
20、cm）基底层压力容许弯拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土150021001.53-0.762中粒式沥青混凝土130019001.14-0.563大粒径沥青碎石130015000.97-0.464二灰稳定砂砾140038000.726.2-0.385天然砂砾180-16-6土基45-5. 验算防冻层厚度因本地区最低气温高于零摄氏度，因此不需要防冻验算。十、 路面结构详细设计 C方案C方案 水泥混凝土面层板1. 交通分析由书表12-9查得，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。由书表12-13查得，二级公路临界荷载位处的车轮轮迹横向分布系数为0.340.39，此处取0.34。交通量年均增长
21、率为6.2%，交通等级为 中等交通。2. 标准轴载与轴载换算其中： 单轴单轮 单轴双轮 双轴双轮根据【表4-1】并计算得：计算表 【表11-1】前 轴后 轴1620.29521019.40121060.850.0742413.39715049.850.91150100.001503569.13030023.701.7130069.200.834493.61918033.001.76118072.000.945407.98013051.401.2613080.006412.14515050.201.01150104.30294.27549.18521025.754.3121059.500.052
22、8429.94013045.500.2113086.5012.779412.85310050.000.63110090.0018.53根据公式计算：由书公式（12-7）， ， ，计算得：查书表12-12，确定交通等级为 重交通3. 初拟路面结构查书表12-9得，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级，查书表12-2得，水泥混凝土面层板厚度范围250230（mm），初拟普通混凝土面层板厚度为230mm = 0.23m，基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m。垫层为石灰粉煤灰稳定土，石灰剂量8%，厚0.15m。普通混凝土板的平面尺寸为：宽3.75m，长。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆
23、的假缝。4. 路面材料参数确定查书表12-16和12-17，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MPa，相应的弯拉弹性模量标准值为29000MPa。查书表12-14，路基回弹模量为3045MPa，此处取45MPa。查书表12-15，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取800MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1600MPa。按书式（12-9）计算基层顶面当量回弹模量如下：按书式（12-11）计算为：按书式（12-10）计算为：按书式（12-12）计算为：按书式（12-13）计算为：按书式（12-18）计算为：普通混凝土面层得相对刚度半径按式（12-17）计算为：5. 荷载疲劳应力按书式（12
24、-16）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算如下：因为纵缝为设拉杆平缝，查书公式（12-18），接缝传荷能力的应力折减系数取。考虑设计基准期内荷载应力累积疲劳作用的疲劳应力系数按书公式（12-19）计算：根据公路等级，查书表12-19，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数取。按书式（12-18）计算为：6. 温度疲劳应力查书表12-20，V区最大温度梯度取88（/m）。板长5m，由书图12-12可查普通混凝土板厚时，。按书式（12-22），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数，按书式（12-23）计算为：按书式（12-21）计算温度疲劳应力：查书表12-
25、9，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，查书表12-11确定可靠度系数。按书式（12-2）计算：因此，所选普通混凝土面层厚度（0.23m）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。十一、 方案技术工程比较1、经济性：A方案采用细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土5cm + 粗粒式沥青混凝土8cm + 水泥稳定碎石基层25cm + 二灰土底基层，以二灰土为设计层；而B方案采用细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 大粒径沥青碎石7cm + 二灰稳定砂砾基层 + 天然砂砾垫层
26、16cm，以二灰稳定砂砾为设计层。相比而言沥青路面造价要高于水泥路面。2、使用性能：该地区气候干燥炎热,冬无严寒,少云多日照,年平均气温15.319.6, 年月平均最高气温26.90，月平均最低气温5.70，雨水充沛，养护较为方便。综上，选用B方案水泥混凝土路面结构。十二、 附属工程设计1. 绿化设计根据气象资料，可知本地区雨量较大，为了防止路基遭到雨水冲刷，可以采用植树或者在边坡上铺设草皮、砌石等方法保护边坡。2. 排水设计该地区雨量较大，必须设置排水沟、截水沟、拦水带、涵洞等设施，保证雨水快速、安全的排到路外。3. 沿线照明设计在道路两侧或者中央分隔带处每隔一定距离设置高度适当的路灯，保证
27、夜间行车安全。production and non-production areas and non-production areas and water sources are on a chicken farm in the wind, net road and dirt road separating uncrossed, dung farm is located in the field is downwind, brood care and adult care homes apart, brood care in chicken farms of the upper hand to
28、 the 6. Understand the poultry epidemic situation on the ground, trying to avoid the endemic or outbreaks have occurred in area 7. Avoid contaminated areas of the city, take appropriate environmental measures to minimize pollution to the environment, building the second design 1. chicken coop constr
29、uction General requirements (1) to meet the needs of the broiler (2) left room for technological transformation, ease of reproduction. Construction, and energy savings funds (3) meet GA requirements in chicken farm 2, chicken coop chicken coop building type of the construction of closed-end and open
30、-end, closed henhouse four-week window, using artificial light, mechanical ventilation for energy Coop, microclimate environment is easy to control and easy to manage. Windows that open sheds sheds are used outside of natural resource and energy saving the hen house. General no power ventilation, su
31、fficient artificial lighting is used. Disadvantages are subject to external influence. Design of building structure is built on chicken the best environment of rational index and building cost index based on both, mainly related to the hen house ventilation, warmth, cooling, water supply and drainage, lighting and other factors. 3, ventilation air is designed to exclude as much as possible residential air pollution: the introduction of fresh39
