道路工程课程设计任务书一、设计资料广州地区新建XXX一级公路，经调查沿线路基土质为高液限粘土，填方路基高1.2m，地下水位距路床1.6~2.6m(根据学号循环选定一个值)，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。
本公路位于广东省境内，是我国重要的公路干线之一，具有重要的政治、经济和国防意义。
路基宽度按双向四车道设计，试分别设计水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的结构层次，并计算出结构层的合理厚度，水泥混凝土路面还需进行接缝设计。
1.交通组成近期交通量如下：预测该路竣工后第一年的交通组成如下表，使用期内交通量的年平均增长率为：%2.路用材料沿线地方材料：砾石、砂、石灰、碎石、电厂粉煤灰、矿渣外购材料：沥青、水泥、矿粉各材料工程性质由试验确定。
二、设计要求（一）沥青路面设计1、推算设计年限内一个车道的累计当量轴次；2、拟定路面结构组合（选用两种结构作比较）；3、确定路面设计弯沉值；4、确定路面土基回弹模量值；5、路面结构厚度设计（进行路表弯沉、层底应力计算）；6、方案比选；7、编制设计说明书。
（二）水泥路面设计1、确定设计基准期和标准轴累计作用次数；2、确定交通等级；3、确定板的平面尺寸并初拟路面结构组合和板厚；4、确定材料的力学参数；5、确定基层顶面的当量回弹模量；6、计算荷载疲劳应力和重载最大应力；7、计算温度疲劳应力；8、检查设计和验算标准，确定路面结构；9、编制设计说明书。
三、个人设计参数选取（单人单题）每位同学按一级公路重交通及以上公路标准，准备交通资料中的车型、车辆数和交通增长率，然后通过班长组织的抽签方式选用其他同学提供的交通资料进行路面设计。
要求至少选取五种车型，必须保证其中至少一种车型后轴距大于3m，至少一种车型后轴距小于3m，其它自定。
交通量年平均增长率按3-7%考虑。
四、需提交的文件和图纸一）详细的设计计算书1、沥青混凝土路面：①确定结构方案；②确定设计参数；③计算待求层厚度；④弯拉应力验算。
2、水泥混凝土路面①确定结构方案；②确定设计参数；③初拟混凝土板尺寸；④应力验算；⑤接缝设计。
二）提交如下设计图（A3图幅，比例自定，最好用计算机绘制）1、路面结构图；2、水泥混凝土路面平面设计、接缝构造图和配筋图。
五、考核要求和标准1、按指导教师的要求按时到设计教室独立、认真完成课程设计，平时表现占总成绩的30%；2、课程设计中内容详尽、方案合理、计算准确、图表规范、文字表述流畅等方面占70%。
道路工程课程设计计算书1.设计资料广州地区新建XXX一级公路，经调查沿线路基土质为高液限粘土，填方路基高1.2m，地下水位距路床2.6m，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。
本公路位于广东省境内，是我国重要的公路干线之一，具有重要的政治、经济和国防意义。
路基宽度按双向四车道设计，试分别设计水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的结构层次，并计算出结构层的合理厚度，水泥混凝土路面还需进行接缝设计。
1.1交通量近期交通量如下：预测该路竣工后第一年的交通组成如下表，使用期内交通量的年平均增长率为：5%1.2路用材料沿线地方材料：砾石、砂、石灰、碎石、电厂粉煤灰、矿渣外购材料：沥青、水泥、矿粉各材料工程性质由试验确定。
2.沥青路面设计2.1轴载分析计算2.1.1以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，换算为标准轴P 的当量轴次N 根据《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006由以下公式计算:∑==ki i i pp n C C N 135.421)(标准轴载P=100kNC 1为轮组系数：双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。
C 2为轴数系数：当轴间距大于3m 时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3m 时，双轴或多轴的轴数系数按以下公式计算：C 2=1+1.2(m-1)。
2.1.2进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算为标准轴P 的当量轴次N'∑=''=ki i i pp n C C N 1821)(' C 1为轮组系数：双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
C 2为轴数系数：以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算： C 2=1+2（m-1）2.1.3设计年限内一个车道上的累计当量轴次数拟建公路为一级公路，路面的设计年限为15年，使用期内交通量的平均增长率为5%，按双向四车道设计，车道系数取η=0.4。
a.以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数：[]η11)1(365N r r Ne t -+=[]155821944.0 4945.99%51%)51(36515=⨯⨯-+=次b.当进行半刚性基层层底拉应力验算时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次数：[]η11)1(365N rr e N t -+='[]156255134.0 4959.74%51%)51(36515=⨯⨯-+=次 累计当量轴次数大于1200万次/车道，交通等级为重交通，应属于高级路面。
2.2路面结构设计方案一2.2.1结构组合与材料选取根据《规范》表4.1.3-1和表4.1.5选定路面结构：4cm 细粒式沥青混凝土 + 6cm 中粒式沥青混凝土 + 8cm 粗粒式沥青混凝土 + 20cm 水泥稳定碎石基层+ 石灰土底基层，以石灰土底基层为设计层。
2.2.2各层材料的抗压模量与劈裂模量查《公路沥青路面设计规范》（JTG D50 2006）附录表E ，得到各层材料的抗压回弹模量和劈裂强度如下：各层材料的抗压回弹模量和劈裂强度2.2.3路基回弹模量的确定土质为高液限粘土，地区所在的自然区为Ⅳ7，,根据《规范》附录F ，得：干燥、中湿和潮湿状态下的路基临界高度分别为：8.1~7.11=H ；5.1~4.12=H ；2.1~1.13=H 。
路床表面至地下水位的高度H=2.6m ，根据《规范》表5.1.4-2得土基的干湿类型为干燥。
根据《规范》表 5.1.4-1，由土基的干湿类型和土质查得，土基的平均稠度ωC =1.10。
根据《规范》附录F ，由路基土的平均稠度，自然区划和土质，得土基回弹模量E 0=40Mpa 。
2.2.4设计指标的确定： （1）设计弯沉值计算：根据《规范》8.05：b s c e d A A A N l 2.0600-=对一级公路，公路等级系数A c =1.0；沥青混凝土路面，面层类型系数As=1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm ，基层类型系数A b =1.0b sc ed A A A N l 2.0600-= 86.210.10.10.1155821946002.0=⨯⨯⨯⨯=-（0.01mm ）（2）各层容许拉应力：根据《规范》8.06：SS R K σσ=沥青混凝土层：44.3155821940.109.009.022.022.0=⨯==e c s N A K细粒式沥青混凝土：MPa K ssR 41.044.34.1===σσ中粒式沥青混凝土：MPa K ssR 29.044.30.1===σσ粗粒式沥青混凝土：MPa K ssR 29.044.30.1===σσ水泥稳定碎石：16.2155821940.135.035.011.011.0=⨯='=e c s N A KMPa K ssR 23.016.25.0===σσ石灰土：78.2155821940.145.045.011.011.0=⨯='=e c s N A KMPa K ssR 08.078.2225.0===σσ2.2.5设计资料总结2.2.6确定石灰土层厚度运用HPDS2006公路路面设计程序系统进行计算。
计算机计算成果如下：（1）按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 21.8 (0.01mm)H( 5 )= 300 mm LS= 23.2 (0.01mm)H( 5 )= 350 mm LS= 21.6 (0.01mm)H( 5 )= 343 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 5 )= 343 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 5 )= 343 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 5 )= 343 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 5 )= 343 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 5 )= 343 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 5 )= 343 mm(仅考虑弯沉)H( 5 )= 343 mm(同时考虑弯沉和拉应力)通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 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----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石碎石 200 mm----------------------------------------石灰土 350 mm----------------------------------------新建路基（2）交工验收弯沉值和层底拉应力计算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= 21.6 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 23.6 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 26.8 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 32 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 70.6 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 232.9 (0.01mm)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 )=-.177 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-.056 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-.042 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )= .103 (MPa)第 5 层底面最大拉应力σ( 5 )= .062 (MPa)通过计算机设计得到确定石灰土层的厚度为35cm，实际路面结构的实测弯沉值为21.8（0.01mm）＜21.86（0.01mm），水泥稳定碎石层层底的最大拉应力为0.103Mpa＜0.23Mpa，石灰土层层底的拉应力为0.062Mpa＜0.08Mpa，上述计算结果均满足设计要求。