HPDS计算道路工程设计道路任务书论文,附图

课 程 设 计 任 务 书

题 目 新建沥青路面设计 学 院 河北大学工商学院 专 业 土木工程 班 级 土木二班 姓 名 薛松 学 号 2013482012

指导教师 杨三强

年 月 日

设计内容及要求

1、路基干湿类型及路基回弹模量的确定；

2、沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算 新建沥青路面设计资料

某段桩号为37K+300～38K+460，全长2264m。 该路段地处Ⅱ5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，平均最低气温为-10℃，最高气温32℃，年平均降雨量为600mm，潮湿系数为0.5～1.00，地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土，据调查和设计要求，路床表面距地下水位平均为2.0m。沿线有碎石、水泥、石灰建筑材料，并可从就近火电厂运取足够粉煤灰。

二、交通资料

后轴 作用次数 序号 汽车车型 前轴重KN 后轴重KN 后轴数 后轴组数 距 m 次／日 1 2 3 4 5

交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。

跃进NJ131 三菱T653B 黄河JNl62A 汉阳HY480 鞍山AS9170 20.20 29.30 62.28 70.00 23.50 38.20 48.00 116.22 95.0 80.40 1 1 1 2 2 双 双 双 双 双 ≤3 >3 495 189 342 144 168 计算说明书

路基干湿类型及路基回弹模量的确定

当进行新路设计时，土基的回弹模量，此时路基尚未建成。土基的回弹模量，要通过预估某路段路基修筑后，可能出现的路基土的平均稠度，辩证地确定土基的回弹模量值。实际中是适用查表法。

1、由路床表面至地下水位的高度H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。

2、由土基的干湿类型，查设计规范得路基土的平均稠度ωC。 3、由路基土的平均稠度，查设计规范得土基回弹模量E0。 4、如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0提高15%-30%。根据公路所处地区及路基填土土质、路基填土高度情况，确定路基干湿类型及回弹模量。

沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算

1、根据所给交通量和交通组成，计算累计轴载作用次数，结合公路等级，确定路面等级，计算设计弯沉值；

2、根据当地筑路材料情况及自然气候特点，拟定路面结构方案，确定路面材料的设计参数；

3、根据设计弯沉值计算路面厚度。需要时应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，采取相应措施进行调整后再重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。

4、对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，应验算防冻厚度是否满足要求。 5、根据公路等级情况，需要时还应确定路肩的路面结构。 6、要求应附厚度计算，拉应力验算的微机计算结果。

新建路面沥青设计

路基干湿类型及路基回弹模量的确定 按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长度不应小于500米)确定各路段土基弹性模量。

路基干湿类型的确定

该路段地处Ⅱ5区，属东部湿润季冻区，鲁豫轻冰区，多年平均最大冻深为40cm，年平均地温地貌类型属冲积平原，地势平坦，土质为棕粘性土。据调查和设计要求，路床表面距地下水位平均为2.0m。

查《道路工程》表2-2-3路基临界高度参考值表得： 粘性土路基的临界高度为: H1?2.1?2.51.6?2.0?2.3m,H2??1.8m 22已知：H?2.0m ?H2?H?H1

查《道路工程》表2-2-2路基路基干湿类型表得：该路段属于中湿类型。

路床表面以下80cm深度内平均稠度

查《道路工程》表2-2-1土基干湿状态的稠度建议值表得： 该路段的分界稠度为：

?c1?1.10,?c2?0.95 内插法得 ?c?1.01

土基回弹模量的确定

查规范表格内插法得：

E0?38.51.01?1.00? 得：E0?39.10Mpa

41.5?38.51.05?1.00由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0提高15%-30%。

E0?39.1??1?15%??44.97Mpa

沥青路面结构方案的选定与结构层厚度的计算

交通资料

后轴 作用次数 序号 汽车车型 前轴重KN 后轴重KN 后轴数 后轴组数 距 m 次／日 1 2 3 4 跃进NJ131 三菱T653B 20.20 29.30 38.20 48.00 116.22 95.0 1 1 1 2 双 双 双 双 ≤3 495 189 342 144 黄河JNl62A 62.28 汉阳HY480 70.00

5 鞍山AS9170 23.50 80.40 2 双 >3 168 交通调查资料为2002年，设计年限的起算年为2005年，拟建一级公路，2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。

以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算 1、轴载换算

轴载换算采用如下公式： N??C1C2ni(i?1kpi4.35) P式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日

n1——被换算车型的各级轴载作用次数，次/日 P——标准轴载，KN;

Pi——被换算车型的各级轴载，KN;

C1——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： C1?1?1.2?m?1?

m——轴数；

C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 a． 越进NJ131

???C1C2ni(i?1nPi4.3538.24.3520.24.35)?1.0?1.0?495?()?1.0?6.4?495?()?9.2次 P100100

b. 三菱T653B

???C1C2ni(i?1nPi4.3548.04.3529.34.35)?1.0?1.0?189?()?1.0?6.4?189?()?15.63次 P100100c. 黄河JNl62A

???C1C2ni(i?1nPi4.35116.224.3562.284.35)?1.0?1.0?342?()?1.0?6.4?342?()?897.75次 P100100d. 汉阳HY480

???C1C2ni(i?1nPi4.35954.35704.35)?1.0?1.0?144?()?1.0?6.4?144?()?423.36次 P100100e. 鞍山AS9170

???C1C2ni(i?1nPi4.3580.44.3523.54.35)?1.0?1.0?168?()?1.0?6.4?168?()?124.45次 P100100

??9.2?15.63?897.75?423.36?124.45?1470.39次插入轴载换算汇总表

轴载换算结果表

车型 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 Pi(KN) 20.20 38.20 29.30 48.00 62.28 116.22 70.00 95.0 23.50 80.40 ∑

2、累积当量轴次。

根据设计规范，一级公路的沥青路面设计年限为15年，车道系数??0.5。交通调查资料为2002

年，设计年限的起算年为2005年， 2010年以前，交通量年增长率为12%，以后为7%。 2005年的交通量为：

C1 1 1 1 1 1 1 1 2.2 1 3 C2 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 ni 495 495 189 189 342 342 144 144 168 168 PN??C1'C2'ni(i)8Pi?1k跃进NJ131 三菱T653B 黄河JNl62A 汉阳HY480 鞍山AS9170 9.2 15.63 897.75 423.36 124.45 1470.39 ?1?N(1?r)3?1470.39?(1?0.12)3?2065.79次

2010年的交通量为：

?1?N(1?r)8?1470.39?(1?0.12)8?3579.56次

设计年限内一个车道的累积当量轴次为：

Ne?t365?(1?r)?1???rN1?

10?136?5(10.??07)1?? 30.5?2025.9?30.?5?3570.? 90.07 ?5?365(?10.1?2)???0.12 ?11351597.03次>4000000次

故属于高级路面，该值可以用来计算路面的设计弯沉及沥青层底拉应力。

半刚性基层层底拉应力验算 1、轴载换算

轴载换算采用如下公式： N??pi8??CCn() ?12iPi?1k式中： C1?——轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴数系数为m;当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： C1?1?2?m?1?

C2?——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。 a. 越进NJ131

???C1C2ni('i?1nPi820.20838.208)?1.0?18.5?495?()?1.0?1.0?495?()?0.25次 P100100b. 三菱T653B

???C1C2ni('i?1nPi829.38488)?1.0?18.5?189?()?1.0?1.0?189?()?0.757次 P100100c．黄河JNl62A

???C1C2ni('i?1nPi862.288116.228)?1.0?18.5?342?()?1.0?1.0?324?()?1225.56次 P100100c. 汉阳HY480

???C1C2ni('i?1nPi8708958)?1.0?18.5?144?()?3.0?1.0?144?()?404.68次 P100100e．鞍山AS9170

???C1C2ni('i?1nPi823.5880.48)?1.0?18.5?168?()?2.0?1.0?168?()?56.78次 P100100?'?0.25?0.757?1225.56?404.68?56.78?1688.027次

插入轴载换算汇总表

轴载换算结果表

车型 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 Pi(KN) 20.20 38.20 29.30 48.00 62.28 116.22 70.00 95.0 23.50 80.40 ∑

2、累积当量轴次。 a. 2005年的交通量为：

C1 1 1 1 1 1 1 1 2.2 1 3 C2 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 ni 495 495 189 189 342 342 144 144 168 168 PN??C1'C2'ni(i)8Pi?1k跃进NJ131 三菱T653B 黄河JNl62A 汉阳HY480 鞍山AS9170 0.25 0.757 1225.56 404.68 56.78 1688.027 ?1?N(1?r)3?1470.39?(1?0.12)3?2378.23次

b. 2010年的交通量为：

‘8?.027?(1?0.12)8?4189.47次 1?N(1?r)?1688设计年限内一个车道的累积当量轴次为：

Ne?t365?(1?r)?1???rN1?

10?136?5(10.??07)1???2362.1?70.?5?4162.?9 150.50.07 ?5?365(?10.1?2)???0.12 ?13235572.97次

故该值可用来计算半刚性基层层底的拉应力验算。

路面的设计弯沉值的计算

路面的设计弯沉值的大小随路面等级、交通量、轴型、面层和基层类型等因素而异。根据大量的调查观测资料，经数学加工整理，可得如下经验公式： ld?600Ne?0.2?Ac?As?Ab 式中：ld——路面设计弯沉值（0.01mm）；

Ac——公路等级系数。高速公路、一级公路为1.00；二级公路为1.10；三、四级公路为1.20；

As——面层类型系数。沥青混凝土为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、沥青贯入式、沥青上拌下贯式为

1.10；沥青表面处治为1.10；低级路面为1.3。Ab——基层类型系数。对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，Ab?1；若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，Ab可取1.0；柔性基层、底基层Ab?1.6；当柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时，Ab可取1.6.；Ne——设计年限内一个车道上的累积当量轴次。

0.2?0.2ld?600N??A?cA?s?Ab6?00113515?97.?03?e m23.290.011?.01?.01.?m0

路面结构的组合与厚度方案

路面结构方案初定及初定方案各层拉应力计算

路面结构见表1.3.1-1

路面结构 劈裂强度细粒式沥青砼 中粒式沥青砼 粗粒式沥青砼 石灰粉煤灰碎石 1.4 1.1 0.9 0.6 石灰土 0.25 ?Mpa? 路面结构层材料的容许拉应力是指路面结构在行车荷载的反复作用下达到临界破坏状态时容许的最大拉应力。

?R??spKS

式中：?R——容许拉应力（Mpa）；

； ?sp——沥青混凝土或半刚性材料在规定温度或龄期的劈裂强度（MPa）

KS——抗拉强度结构系数。 对于沥青混凝土面层：

KS?0.09Ne0.22/Ac 对于无机结合料稳定集料类：

KS?0.35Ne0.11/Ac 对于无机结合料稳定细粒土类：

KS?0.45Ne0.11/Ac

N已知：Ac?1.0 Ne?11351597.03次 KS?0.09细粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：

0.22e0.220.0?91.?011351597.03/Ac??3. 211.0?R??spKS?1.4?0.44MPa 3.21中粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：

?R??spKS?1.1?0.34Mpa 3.21粗粒式沥青混凝土层底容许拉应力计算：

?R??spKS?0.9?0.28Mpa 3.21石灰粉煤灰碎石层底容许拉应力计算：

Ne?11351597.03次 KS?0.35Ne0.110.35?11351597.030.11/Ac??2.09

1.0?R??spKS?0.6?0.287MPa 2.09石灰土层底容许拉应力计算：

KS?0.45Ne0.110.45?11351597.030.11/Ac??2.69

1.0?R??spKS?0.25?0.09MPa 2.69新建沥青路面方案的电算结果

轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 交通量年增长率分段数据

沥青路面车辆与交通量参数

沥青路面材料参数

沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序

轴载换算及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 NJ131 20.2 38.2 1 双轮组 495

跃进

2 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组 189 3 黄河JN162A 62.28 116.22 1 双轮组 342 4 汉阳HY480 70 95 2 双轮组 <3 144 5 鞍山AS9170 23.5 80.4 2 双轮组 >3 168 设计年限 15 车道系数 0.5

序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 12 ％ 2 10 7 ％ 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= 422 ,属轻交通等级

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 : 1542

设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 8334142 属中等交通等级

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 : 1781

设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 9625879 属中等交通等级

路面设计交通等级为中等交通等级

公路等级 一级公路 公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.8(0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.44 2 中粒式沥青混凝土 1 0.34 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.28 4 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.287 5 石灰土 0.25 0.09 新建路面结构厚度计算 沥青路面结构参数调整

沥青路面设计

新建路面结构厚度计算 新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5

标 准 轴 载 : BZZ-100

路面设计弯沉值 : 24.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5

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 50 1400 0 2000 0 .44 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 .34 3 粗粒式沥青混凝土 70 900 0 1200 0 .28 4 石灰粉煤灰碎石 250 1500 0 1500 0 .287 5 石灰土 250 550 0 550 0 .09 6 新建路基 44.97

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 24.8 (0.01mm)

H( 5 )= 150 mm LS= 25.1 (0.01mm) H( 5 )= 200 mm LS= 23.2 (0.01mm)

H( 5 )= 157 mm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力计算设计层厚度 :

H( 5 )= 157 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)

H( 5 )= 157 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)

H( 5 )= 157 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)

H( 5 )= 157 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)

H( 5 )= 157 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 5 )= 157 mm(仅考虑弯沉)

H( 5 )= 157 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 400 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 5 cm ---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 6 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 7 cm ---------------------------------------

石灰粉煤灰碎石 25 cm ---------------------------------------

石灰土 25 cm --------------------------------------- 土基

竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 沥青路面结构参数调整

竣工验算设计程序

交工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5

标 准 轴 载 : BZZ-100

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 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)

1 细粒式沥青混凝土 50 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 70 900 0 1200 0 1 4 石灰粉煤灰碎石 250 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 250 550 0 550 0 1 6 新建路基 44.97 1

计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 21.5 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.1 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 27.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 32.1 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 97.9 (0.01mm)

路基顶面交工验收弯沉值 LS= 207.1 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算) LS= 262.1 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.171 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.026 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.028 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .108 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .061 (MPa)

参考文献

参考教材：

《道路建筑材料》第三版 严家伋编著 《公路工程》，人民交通出版社，张正林主编 《道路工程》。武汉工业大学出版社 ，于书翰主编

参考资料：

1.《公路工程技术标准》（JTG B01一2003） 3.《沥青混凝土设计规范》（JTG D50一2004）

4.《公路路面基层施工技术规范》（JTG J034一2000） 5.《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40一2004）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vwm6.html