道路工程课程设计通道工程路面结构设计.docx
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1、课程设计说明书一、课程设计的任务:课程设计题目:武汉天河机场第二通道工程路面结构设计1. 设计要求根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,设计确定经济合理的路面结构,使之能承受交通荷载和环境因素的作用,在预定的使用期限内具备良好的使用性能,满足本道路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。2. 课程设计所需资料及原始数据(1) 据调查,预测该公路2011年的交通量与车辆组成如下:车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/(次/日)跃进NJ134A13.3043.101双轮组850依发H645.5086.501双轮组800黄河JN16358.6114.01双轮组700延安
2、SX16154.6491.252双轮组2m500解放SP920031.378.03双轮组4m500红旗CA63019.3027.901双轮组900(2) 拟建成年月:2010年12月,2011年初投入使用,交通量年平均增长率为6.5%;(3) 沿线地理特征:该道路沿线土质为粘质土;施工前路表距地下水1.8m,路基填土高度约0.6m;(4) 沿线建筑材料情况:块、片、碎石:项目区沿线无石料场,需从线外采购。石料主要来自黄陂区石门石料场。路面上面层碎石:路面上面层石料拟采用京山县宋河镇的辉绿岩石料,所产辉绿岩呈灰绿色,石质坚硬,经多条在建、已建高速公路抽样检验,各项指标满足高速公路路面骨料的要求。
3、其主要技术指标:磨耗率18.1%,压碎值13.0%,磨光值52.5,石料与沥青的粘附性5级。中粗砂:砂沿线砂砾主要来源于长岭镇附近滠水河等河流,运输条件较好,满足工程要求。石灰:蔡甸区侏儒镇产石灰,主要用于路床部位高液限土、弱膨胀土改良以利于确保压实质量。水泥、钢材、木材:黄石和鄂州均生产省内大型品牌水泥,武汉钢铁(集团)公司是中国高性能工程结构钢的主要生产基地。武汉市为华中地区最大的物资集散地,上述物资均可从本地市场采购。沥青:需外购。(需要其他资料可在设计过程中搜集或予提供)。3. 课程设计应完成的主要内容(1) 交通组成分析,路面等级与类型的确定;综合考虑工程所在地区的政治、经济、军事、
4、文化及自然条件等因素,通过经济及交通量分析,根据公路网规划的要求,按公路工程技术标准(JTG B01-2003)确定公路等级,从而进一步确定路面等级,选定路面结构类型。(2) 路基设计:按照设计任务书给定的地质条件、交通量、交通组成及交通量增长率等数据,进行一般路基设计。包括以下内容:a) 选择路基断面形式,确定标准路基横断面:路基横断形式、路基宽度与高度、路拱横坡、路基边坡形状与坡度;b) 路堤填料选择与压实标准的确定;c) 路基排水系统布置与排水结构设计;*d) 坡面防护与加固设计;*e) 专项工程:边坡稳定性分析、软基处理;*f) 附属设施设计(3) 路面结构设计 根据交通要求、环境因素
5、、工程投资、材料供应、施工条件等各方面条件,进行路面结构设计,绘制路面结构设计图、路面结构大样图。包括以下内容:a) 选择路面结构类型;b) 选择各结构层类型与材料,结构层组合设计;c) 确定路基土以及各层材料的设计参数;d) 确定设计指标的设计标准;e) 路面结构厚度设计与验算;f) 方案比选,确定推荐方案;g) 采用路面结构设计软件进行路面结构设计,对手算结构进行验证。*注:路面结构设计要求分别选取沥青路面结构与水泥混凝土结构两种形式进行设计,并对其进行方案比选。4. 课程设计应提交的成果(1) 设计说明书设计计算说明书按设计内容,详细说明设计依据、设计思想、方案论证、计算方法及过程,要求
6、思路明确、条理清晰。(2) 设计图纸 a) 标准路基路面横断面图;b) 路拱大样图;c) 路面横断面的组成图;d) 路面结构设计图;e) 路面结构大样图;f) 坡面防护与加固设计结构布置图;*g) 路基排水系统布置图与排水结构布置图;*h) 相应附属设计图。二、进度安排:2011年12月10日发题,2011年12月30日将所有设计成果装订成册后上交。(1)2011年12月10日2011年12月15日 熟悉资料并收集相关参考书籍;(2)2011年12月16日2011年12月20日 路基设计;(3)2011年12月21日2011年12月24日 沥青路面或水泥混凝土路面结构设计。三、应收集资料及主要
7、参考文献:(1) 公路工程技术标准 JTG B01-2003(2) 公路路基设计规范 JTG D30-2004(3) 公路沥青路面设计规范JTJ 014-97(4) 公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002(5) 路基路面工程,万德臣,高等教育出版社,2005年6月(6) 路基路面工程,邓学钧,人民交通出版社,2004年8月(7) 道路工程,资建民,人民交通出版社,2008年2月四、课程设计摘要(中文): 本设计为武汉天河机场第二通道工程路面结构设计。首先根据设计的资料和原始数据进行了交通组成分析,确定了路面的等级和类型。然后进行了路基设计,包括路基断面形式选择、路堤填料选择与压实标
8、准的确定和附属设施设计。接着了路面结构的设计。路面的设计分别进行了沥青混凝土路面设计和水泥混凝土路面设计,且对两者的优缺点进行了比较与分析。最后,利用对路基路面成果的综合分析会出标准路基路面横断面图、路面横断面的组成图和坡面防护与加固设计结构布置图等。 交通组成、路面、沥青混泥土路面、水泥混凝土路面、横断面图、组成图、结构布置图五、课程设计的设计体会: 通过此次有关道路方面的课程设计,我深刻的体会到课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。特别是像道路工程这种土木工程专业的主干学科,一个完整的课程设计过
9、程不仅对以后的毕业设计,而且对将来的工作也是至关重要的。 回顾起此次基础课程设计,至今我仍感觉回味无穷。从路面选型到定稿,从计算到画图,在近两个星期的时间里,可以说得是苦多于甜。由于实际经验的不足,在设计中总会遇到这样那样的问题。但是同时又可以学到很多很多的的东西。不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在此次课程设计中虽然遇到的问题很多,但通过自己查找资料、同
10、学间的相互讨论和询问指导老师,好多问题都迎刃而解,在发现问题、思考问题和解决问题的整个过程中我学到了好多在平时学习生活中无法学到的东西,譬如思考问题的灵活性等等。 最后,终于通过自己的努力、与同学间讨论并在指导老师的细心指导下顺利完成了此次课程设计,虽然在此次课程设计中我吃了不少苦头但最后内心还是甜的。在这次课程设计中学到的东西将是我未来工作中一笔伟大的财富。同时,对在这次课程设计中帮助过我的同学和细心指导我的胡老师表示衷心的感谢!六、成绩评定:指导教师评语: 指导教师签字: 200 年 月 日项目评价项目评价调查论证工作量、工作态度实践能力分析、解决问题能力质量创新得分七、答辩记录:答辩意见
11、及答辩成绩答辩小组教师(签字): 200 年 月 日总评成绩:(教师评分75%+答辩成绩25%)1交通组成分析,路面等级与类型的确定综合考虑工程所在地区的政治、经济、军事、文化及自然条件等因素,通过经济及交通量分析,根据公路网规划的要求,按公路工程技术标准(JTG B01-2003)确定公路等级,从而进一步确定路面等级,选定路面结构类型。包括以下内容:a)根据交通调查和交通预测,将各种客车折合成小客车的交通量平均增长率为6.5%。b)假设公路设计交通量的使用年限为20年。c)根据公式,,n=20,设计交通量为。d)查公路工程技术标准知四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为
12、1500030000辆,满足要求。2路基设计按照设计任务书给定的地质条件、交通量、交通组成及交通量增长率等数据,进行一般路基设计。包括以下内容:1)选择路基断面形式,确定标准路基横断面:路基横断形式、路基宽度与高度、路拱横坡、路基边坡形状与坡度;a)路基横断形式按填土高度约0.6m,小于1.01.5m,属于矮路堤。b)路基宽度与高度查规范得四车道一级公路的计算行车60km/h,路基宽度为23.00m。路基高度粘性土最小填土高度为0.40.7m。c)路拱横坡查规范沥青混凝土路面、水泥混凝土路面,路拱平均横坡度为1%2%。等级低的路面,为了有利于行车平稳和迅速排除路表面积水,一般采用较大的路拱横坡
13、度;在干旱和有积雪、浮冰地区,应采用低值,多雨地区采用高值。路肩横坡度一般较路面横坡大1%。本设计路段属于多雨地区,故取路拱坡度为2,硬路肩坡度为2。d)路基边坡形状与坡度查规范粘土地基取填方段路基边坡为1:1.5;挖方段路基边坡为1:1。2)路堤填料选择与压实标准的确定;路堤填土需分层压实使之具有一定的密实度和一定强度,且能防治水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形,由此能确保路面的使用品质和使用寿命。因此,路堤填筑时为达到设计要求的压实标准,必须分层碾压,压实度与含水量有关,保持最佳含水量,压实度才比较好。路基压实度表 填挖类别路槽底面以下深度(cm) 压实度(K)路堤
14、08095%8015093%零填与路堑150cm以下95%3)附属设施设计为了路基稳定和行车安全,一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分,正确合理地设置是非常重要的。3路面结构设计根据交通要求、环境因素、工程投资、材料供应、施工条件等各方面条件,进行路面结构设计,绘制路面结构设计图、路面结构大样图。包括以下内容:3.1沥青混凝土路面3.1.1选择路面结构类型选择沥青混凝土路面作为路面结构。3.1.2选择各结构层类型与材料,结构层组合设计1)轴载分析我国路面设计规范中均以双轮组单轴载100kN 作为设计标准轴载,以BZZ-100
15、表示。标准轴载计算参数见下表:两轮中心距1.5d轮胎接地压强p=0.70MPa标准轴载P=100KN单轮传压面当量圆直径d=21.30cma)轴载换算轴载换算公式:计算结果如下表所示轴载换算结果表(弯沉)车型轴载P(KN)CC交通量n(辆/日)当量轴次N1(次/日)跃进NJ134A前轴13.3016.4850Pi25,不计后轴43.101185021.85依发H6前轴45.5016.4800166.58后轴86.5011800425.71黄河JN163前轴58.616.4700438.9后轴114.0117001237.76延安SX161前轴54.6416.4500230.85后轴91.252
16、.21500738.6解放SP9200前轴31.316.450020.45后轴78.031500508.98红旗CA630前轴19.3016.4900Pi25,不计后轴27.90119003.49累计3793.17注:Pi25KN时,轴载作用不计。b)累计当量轴次根据设计规范,一级公路沥青路面的设计使用年限取t=15年,四车道的车道系数是0.40.5,即0.45。累计当量轴次:2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次a)轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式:计算结果如下表所示轴载换算结果表(半刚性基层层底拉应力)车型轴载P(KN)交通量n(辆/日)当量轴次N1(次/日)依发H6后
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