《道路工程》課程設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　課程名稱： 《道路工程》 </p><p>　　學 院 土木與交通工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 交通運輸（1） </p><p>　　學 號 </p><p

2、>　　姓 名 </p><p>　　聯(lián)系方式 </p><p>　　任課教師 </p><p>　　20 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p

3、>　　一、廣東工業(yè)大學課程設計任務書</p><p>　　（一）、課程設計的內容</p><p><b>　　(1)、路線設計</b></p><p>　?。?）、路面結構設計</p><p>　?。?）其他未盡事宜以指導老師輔導為準。</p><p>　　（4）最后提交的課程設計按以下幾個

4、方面進行成績評定</p><p>　?。ǘ?、課程設計的要求與數據</p><p>　?。ㄈ?、其他未盡事宜以指導老師輔導為準。</p><p>　?。ㄋ模?、最后提交的課程設計按以下幾個方面進行成績評定</p><p>　　（五）、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　二、廣東工業(yè)大學課程設計設計說明書<

5、;/p><p>　?。ㄒ唬⑵角€設計規(guī)定</p><p>　?。ǘ?、豎曲線設計桂東</p><p>　?。ㄈ?、線形設計設計規(guī)定</p><p>　?。ㄋ模⒐窞r青路面設計規(guī)定</p><p>　　三、《道路工程》課程設計計算書</p><p>　?。ㄒ唬?、路面結構計算書&路面結構圖&

6、lt;/p><p>　　（二）、平曲線計算書</p><p>　　（三）、豎曲線計算書</p><p><b>　　四、數據表</b></p><p>　?。ㄒ唬⑵角€要素表</p><p>　?。ǘ?、豎曲線要素表</p><p><b>　　五、設計圖</

7、b></p><p>　?。ㄒ唬⒌湫吐坊鶛M斷面設計圖</p><p>　?。ǘ?、路線平曲線設計圖</p><p>　?。ㄈ?、路線縱斷面設計圖</p><p>　　廣東工業(yè)大學課程設計任務書</p><p><b>　　一、課程設計的內容</b></p><p>

8、　　任務：1、公路路線設計</p><p>　　2、瀝青路面結構設計</p><p>　　內容：1、公路路線設計部分：</p><p>　　計算平曲線，計算平曲線曲線要素</p><p>　　點繪地面高程，設計豎曲線</p><p>　　計算豎曲線設計高程，繪制縱斷面圖</p><p><

9、b>　　典型路基橫斷面設計</b></p><p><b>　　2、路面結構設計</b></p><p>　?。?）收集并分析交通資料</p><p>　?。?）確定設計材料參數和設計指標</p><p>　　（3）根據交通量初擬路面結構</p><p>　?。?）明確設計計算步

10、驟</p><p>　　二、課程設計的要求與數據</p><p><b>　　(一)、路線設計</b></p><p>　　某地擬新建一條山嶺區(qū)二級公路，設計時速60km/h，路基寬度為10m，雙向2車道，路面寬度8.5m，平面設計交點資料另附（QD~ZD坐標，起終點高程與地面高程基本一致，附地形圖1和Excel交點坐標表），今需要對起終點進行

11、平面和縱斷面設計，要求線形設計指標符合公路工程技術標準，符合平縱線形的組合原則，同時設置不少于1個豎曲線，并計算各控制點的標高。</p><p>　　二級公路標準建設，設計行車速度按60km/h，；橋涵設計荷載：公路－I級，橋與路基同寬。橋涵設計洪水頻率：大、中橋為1/100；小橋、涵洞及路基為1/50，隧道：按二級道路標準設計時速為60km/h，總寬為11.0m，凈空5.0m。</p><p

12、>　?。ǘ?、路面結構設計</p><p>　　某地山嶺區(qū)新建二級公路，路基寬度為10m，雙向2車道。預計2014年1月建設完畢并通車，交通量及車輛軸載組成如表1（每人選擇與學號尾數相對應的一組交通量進行計算）</p><p>　　2013年后平均交通量增長率為6.8%，路基平均填土高度為1.5m，土質為中液限粘土，平均地下水位為0.8m。試計算瀝青混凝土結構設計參數，并畫出路面結構

13、初擬結構圖。（注：該地盛產石灰、粉煤灰、礫石等）。</p><p>　　表1 通車初始年交通量及車軸組成</p><p>　?。ㄈ┢渌幢M事宜以指導老師輔導為準。</p><p>　?。ㄋ模┳詈筇峤坏恼n程設計按以下幾個方面進行成績評定</p><p><b>　　1）獨立完成作業(yè)</b></p><

14、;p>　　2）提交設計資料齊全</p><p>　　3）文件符合規(guī)定標準</p><p>　　4）計算書應全面具體，計算結果準確無誤</p><p>　　三、課程設計應完成的工作</p><p><b>　　1. 獨立完成作業(yè)</b></p><p>　　2. 公路路線設計部分：</p

15、><p>　　計算平曲線，在平面圖上繪制百米樁和公里樁</p><p>　　計算編制直線、曲線及轉角等平曲線要素表</p><p>　　點繪地面高程，設計豎曲線，繪制縱斷面設計圖（50m或100m樁）</p><p>　　設計豎曲線，計算編制豎曲線要素表</p><p><b>　　畫出縱斷面圖</b>

16、;</p><p><b>　　計算要有計算書</b></p><p><b>　　3、路面結構設計</b></p><p>　?。?）收集并分析交通資料，</p><p>　?。?）確定設計材料參數和設計指標</p><p>　?。?）根據交通量初擬路面結構</p&g

17、t;<p>　?。?）編寫設計計算步驟</p><p>　　四、課程設計進程安排</p><p>　　五、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　［1］于書翰，道路工程，武漢工業(yè)大學，2000.5</p><p>　　［2］中華人民共和國行業(yè)標準.公路路線設計規(guī)范(JTG D20-2006).人民交通出版社，2006 &

18、lt;/p><p>　　［3］中華人民共和國行業(yè)標準. 《公路勘測規(guī)范》JTG C10-2007.人民交通出版社，2006 </p><p>　?。?］中華人民共和國行業(yè)標準.公路工程技術標準(JTG B01-2003).人民交通出版社，2004</p><p>　?。?］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面設計規(guī)范.人民交通出版社，2006</p>&l

19、t;p>　?。?］中華人民共和國行業(yè)標準.公路水泥混凝土路面設計規(guī)范.人民交通出版社，2011</p><p>　?。?］中華人民共和國行業(yè)標準.《公路路基設計規(guī)范》 JTG D30-2004.人民交通出版社2004</p><p>　　廣東工業(yè)大學課程設計設計說明書</p><p>　　一、平面線形設計規(guī)定</p><p>　　平面線

20、形必須與地形，景觀，環(huán)境等相適應，同時注意線型的連續(xù)性與均衡性，并同縱斷面和橫斷面相互配合。</p><p>　　直線長度不宜過長。受地形情況或其他特殊限制時，應結合沿線具體情況采取相應的技術措施</p><p>　　兩曲線間以直線徑向連接時，直線的長度不宜過短。設計速度大于60KM/h時，同向曲線間的最小長度以不小于設計速度的6倍為宜，反向曲線間的最小長度以不小于設計速度的2為宜。<

21、;/p><p>　　各級公路平面無論轉角的大小，均應設計平曲線。在選用圓曲線半徑時，應與設計速度相適應。圓曲線的最大半徑不宜超過10000m。圓曲線最小半徑按設計速度規(guī)定如下表</p><p><b>　　二、豎曲線設計規(guī)定</b></p><p>　　三、線形設計設計規(guī)定</p><p>　　四、公路瀝青路面設計規(guī)定<

22、;/p><p>　　1.0.4 路面設計應遵循下列原則：</p><p>　　1 路面設計應認真做好現(xiàn)場資料收集、掌握沿線路基特點，查明路基干濕類型，在對不良地質路段處理的基礎上，進行路基路面綜合設計。</p><p>　　2 在滿足交通量和使用要求的前提下，應遵循因地制宜、合理選材、節(jié)約投資的原則，選擇技術先進、經濟合理、安全可靠、方便施工的路面結構方案。</

23、p><p>　　3 應結合當地條件，積極、慎重地推廣新材料、新工藝、新技術，并認真鋪筑試驗段，總結經驗，不斷完善，逐步推廣。</p><p>　　4 設計方案應符合國家環(huán)境保護的有關規(guī)定，注意施工中廢棄料的處理，積極推動舊面層和基層的再生利用，應保護施工人員的健康和安全。</p><p>　　1.0.5 高速公路、一級公路的路面一般不宜分期修建。軟土地區(qū)或高填方路基、

24、黃土濕陷地區(qū)等可能產生較大沉降的路段，以及初期交通量較小的公路可進行“一次設計、分期修建”。</p><p>　　1.0.6 瀝青路面設計應為汽車行駛提供快捷、舒適、安全、穩(wěn)定的服務功能，并須滿足設計交通量下應具有的整體剛度（即承載能力）及各結構層的應力應變的要求。高速公路、一級公路瀝青路面的各項技術指標應符合表1.0.6規(guī)定。</p><p>　　表1.0.6 瀝青路面技術指標<

25、;/p><p>　　4.1.1 路面結構層可由面層、基層、底基層、墊層等多層結構組成。</p><p>　　1 面層是直接承受車輪荷載反復作用和各種自然因素影響，并將荷載傳遞到基層以下的結構層，因此，它應滿足表面功能性和結構性的使用要求。面層可為單層、雙層或三層。雙層結構稱為表面層、下面層；若采用三層結構稱為表面層、中面層、下面層。</p><p>　　表面層應具有平

26、整密實、抗滑耐磨、穩(wěn)定耐久的服務功能，同時應具有高溫抗車轍、抗低溫開裂、抗老化等品質。舊路面可加設磨耗層以改善表面服務功能。</p><p>　　中、下面層應密實、基本不透水，并具有高溫抗車轍、抗剪切、抗疲勞的力學性能。</p><p>　　2 基層是主要承重層，應具有穩(wěn)定、耐久、較高的承載能力?；鶎涌蔀閱螌踊螂p層，雙層稱為上、下基層，無論是瀝青混合料或粒料類基層，還是半剛性基層、剛性基層

27、，均要求具有相對較高的物理力學性能指標。</p><p>　　3 底基層是設置在基層之下, 并與面層、基層一起承受車輪荷載反復作用的次要承重層，因此，對底基層材料的技術指標要求可比基層材料略低，底基層也可分為上、下底基層。</p><p>　　4 墊層是設置在底基層與土基之間的結構層, 起排水、隔水、防凍、防污及減少層間模量比、降低半剛性底基層拉應力的作用。</p><

28、p>　　以上是路面結構層的基本組成，各級公路應根據具體情況設置必要的結構層，但是，對三、四級公路最少也不得低于兩層，即面層和基層。</p><p>　　《道路工程》課程設計計算書</p><p><b>　　1路面結構設計計算</b></p><p>　　（一）、收集并分析材料</p><p>　　設計交通量的計算

29、應將不同軸重的各種車輛換算成BZZ-100標準軸重的當量軸次。</p><p>　　當以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時, 各種車輛的前、后軸均應按公式(3.1.2-1)換算成標準軸載P的當量作用次數Ni。</p><p>　　式中：N ── 標準軸載的當量軸次（次/日）； </p><p>　　n1── 各種被換算汽車的作用次數，（次/日）；</p>

30、;<p>　　P ── 標準軸載（KN）；</p><p>　　Pi ── 各種被換算車型的軸載（KN）；</p><p>　　C1 ── 輪組系數, 雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38；</p><p>　　C2── 軸數系數；</p><p>　　當軸間距大于3米時, 應按一個單獨的軸載計算；當軸間距小于3米時,雙

31、軸或多軸的軸數系數按公式(3.1.2-2)計算。</p><p>　　C2=1＋1.2（m－1） （m為軸數）</p><p>　　再結合相關規(guī)范，設計年限的選擇宜根據各地國民經濟發(fā)展的實際情況和該公路在公路網中的地位，并考慮投資條件綜地確定。</p><p>　　新建高速公路、一級公路的路面設計年限應為15年，有特殊要求時可適當延長設計年限。對改建、擴建

32、的高速公路、一級公路的路面設計年限宜為10年至15年，大修加鋪工程可視具體情況確定設計年限。</p><p>　　二級公路的路面設計年限應為12年，有特殊使用要求時可適當延長。</p><p>　　三級公路的路面設計年限應為6年至10年。 四級公路的瀝青表處路面設計年限應為8年，砂石路面可為5年。</p><p>　　車道系數宜按照表3.1.6選定，若公路無分隔時，

33、路面窄宜選高值，路面寬宜選低值。</p><p>　　表3.1.6 車道系數</p><p>　　當上下行交通量或重車比例有明顯差異時可區(qū)別對待，按上下行交通特點分別進行厚度設計。</p><p>　　設計交通量是根據不同公路等級的設計年限、第一年雙向日平均當量軸次(N1)、年平均交通量增長率、車道系數及該公路交通特點，計算的設計年限內一個方向一個車道的累計當量軸

34、次，按公式計算：</p><p>　　式中：Ne ── 設計年限內一個方向上一個車道的累計當量軸次（次）；</p><p>　　t ── 設計年限（年）；</p><p>　　N1 ── 路面營運第一年雙向日平均當量軸次（次/日）；</p><p>　　r ── 設計年限內交通量的平均年增長率(%)。</p><p>

35、　　N1=566.137727</p><p>　　Ne=2115651.243</p><p>　　交通量宜根據表3.1.8的規(guī)定劃分為五個等級。設計時可根據累計標準軸次Ne(萬次/車道) 或公路日平均汽車交通量(輛/日)，選擇一個較高的交通等級作為設計交通等級。</p><p>　　表3.1.8 交通等級</p><p>　　可確定交通

36、等級為輕交通。</p><p>　　（二）、確定設計材料參數和設計指標</p><p>　　路面結構設計應采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進行計算，路面荷載及計算點如圖8.0.1所示。路面結構設計應采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進行計算，路面荷載及計算點如圖8.0.1所示。</p><p>　　將路基回彈模量設計值按式計算其相當的路

37、基設計彎沉值L0D，作為檢驗路基強度和均勻性的簡便方法。</p><p>　　式中：L0D —— 路基設計彎沉值(0.01mm)；</p><p>　　p, ? —— 測定車輪胎接地壓強(MPa)與當量圓半徑(mm)；</p><p>　　?0 —— 均勻體彎沉系數，取0.712。</p><p>　　K1 ——不利季節(jié)影響系數?？筛鶕镜亟?/p>

38、驗確定。</p><p>　　2 某路段實測的彎沉代表值L0應不大于路基彎沉設計值L0D。</p><p>　　式中：，S —— 分別為該路段實測路基彎沉平均值(0.01mm)與均方差(0.01mm)；</p><p>　　Za —— 保證率系數，高速公路、一級公路為2，二、三級公路為1.645，四級公路為1.5。</p><p>　　由上

39、面的Ne值計算可得Ld值為35.84719019</p><p>　　瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層以彎拉應力為設計指標時，材料的容許拉應力應按下列公式計算： </p><p>　　式中：—— 路面結構層材料的容許拉應力(MPa);</p><p>　　—— 瀝青混凝土或半剛性材料的極限抗拉強度(MPa)；</p><p>　　——

40、抗拉強度結構系數。</p><p>　　1、對瀝青混凝土的極限抗拉強度，系指15℃時的極限抗拉強度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d的極限抗拉強度(MPa)；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的材料齡期為180d的極限抗拉強度(MPa)。</p><p>　　2、對瀝青混凝土面層的抗拉強度結構系數，宜按式(8.0.6-2)計算：</p><p>　　對無機結合料穩(wěn)定集料類：

41、 </p><p>　　對無機結合料穩(wěn)定細粒土類： </p><p>　　由以上公式計算可得Ks值為:1.822737003 。 </p><p>　　設計指標：路面結構厚度設計應滿足結構整體承載力與抵抗疲勞開裂的要求：</p><p>　　1、輪隙中心處（A點）路表計算彎沉值小于或等于設計彎沉值，即：</p>

42、<p>　　2、輪隙中心（C點）或單圓荷載中心處（B點）的層底拉應力應小于或等于容許拉應力，即： </p><p>　　3、根據交通量初擬路面結構：</p><p>　　表4.1.3 瀝青混合料結構層的最小壓實厚度與適宜厚度</p><p>　　表4.1.5 結構層最小壓實厚度與適宜厚度&

43、lt;/p><p>　　根據以上流程、表格及設計指標，初擬路面結構如下圖所示：</p><p>　　2、平曲線計算書（平曲線要素計算）</p><p>　　取JD1作為算例，具體計算如下：</p><p>　　圖： 圓曲線幾何要素</p><p><b>　　JD1處:</b></p>

44、<p>　　曲線的幾何要素為：偏角α＝23°05′44.9″，半徑R＝260m，</p><p><b>　　切線長</b></p><p><b>　　曲線長</b></p><p><b>　　外矢距</b></p><p><b>　　校正

45、數</b></p><p><b>　　其中 ，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　主點樁號計算如下：</b></p><p>　　JD1樁號為K0+121.957，</p><p>　　直緩點樁號：

46、ZH=JD1-T=K0+41.245</p><p>　　緩圓點樁號：HY=ZH+L=K0+96.245</p><p>　　曲中點樁號：QZ=YH+(L-2)/2=K0+121.147</p><p>　　圓緩點樁號：YH=HZ-=K0+146.049</p><p>　　緩直點樁號：HZ=HY+(L-)=K0+201.049</p&

47、gt;<p>　　以此方法計算JD2、 JD3 、JD4 … JD11具體結果見設計圖紙《直線、曲線及轉角表》。</p><p><b>　　3、豎曲線計算書</b></p><p>　　豎曲線是設在縱斷面上兩個坡段的轉折處，為了便于行車，起緩和作用的一段曲線。豎曲線的形式可采用拋物線或圓曲線，在使用范圍二者幾乎沒有差別。</p><

48、p>　　豎曲線諸要素的計算：</p><p>　　(1) 計算豎曲線要素</p><p>　　如圖3-1所示，i1和i2分別為兩相鄰兩縱坡坡度，ω= i2- i1，ω為“+”時，表示凹形豎曲線；ω為“-”時，表示凸形豎曲線。</p><p>　　圖3-1 豎曲線要素示意圖</p><p>　　豎曲線長度L或豎曲線半徑R：</p&g

49、t;<p>　　或 （1-11）</p><p><b>　　豎曲線切線長T：</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　豎曲線任意一點豎距h： </p><p><b>　　（1-1

50、3）</b></p><p><b>　　豎曲線外距E：</b></p><p>　　或 （1-14）</p><p>　?。?）以變坡點1為例計算如下：</p><p>　　K0+920，高程為232.230m，i1=2.199%，i2=-1.368%</p&

51、gt;<p>　　ω= abs(abs i2-abs i1) =-3.567%，為凸形。取豎曲線半徑R=3000m</p><p>　　曲線長=3000×3.567%=107.01m</p><p>　　切線長=53.505m</p><p><b>　　外距=0.477m</b></p><p>