路基路面课程设计

1 基本资料 ...................................................... 1

个人资料 ..................................................... 1 自然地理条件 ................................................ 1 土基回弹模量的确定 ........................................... 1 交通量验算 ................................................... 1 2 轴载计算 ...................................................... 2

代表轴载 .................................................. 2 轴载换算 .................................................. 2 2.1.1以弯沉值和沥青层的层底拉力为设计标准 ................ 2 2.1.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标 ............ 3 2.1.3累计交通轴次综合表 ................................... 3

3 初拟路面结构 .................................................. 4 4 路面材料配合比设计和设计参数的确定 ............................ 4

材料的确定 .................................................. 4 路面材料抗压回弹模量的确定 .................................. 4 4.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定 ............................. 4 4.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定 .................... 4 材料劈裂强度的测定 .......................................... 5 5验算拟定方案 ................................................... 5

计算各方案弯沉值 ............................................ 5 设计方案验算 ................................................ 6 5.2.1验算方案一 ............................................. 6 5.2.2验算方案二 ............................................. 8 5.2.3验算方案三 ............................................. 9 6方案对比 ....................................................... 10

1. 基本信息和初试条件

个人信息 姓名：王飞

班级：07交通一班 地区：河北省涿州市 自然地理条件

新建高速公路处于Ⅱ4区，为双向四车道（车道系数），拟定采用沥青路面结构进行施工图设计，沿线为中液黏性土，稠度，属于中湿状态，年降雨量750mm，最高温度40C最低温度-25C，多年最大冻深160cm。 土基回弹模量的确定

设计路段路基处于中湿状态，为中液黏性土，运用查表法确定土基回弹模量，设计值为39Mpa。 交通量验算

预计交通量增长率前五年为9%，之后五年7%，最后五年6%，沥青路面累计标准轴次按15年计。

表1-1

车型分类 小客车 中客车 大客车 轻型货车 中型货车 重型货车 铰接挂车 代表车型 三湘CK6560 亚洲ZQ6600 黄海DD6111CS 金杯SY132 切贝尔D420 黄河JN162A 东风SP9250 数量（辆/d ） 300 200 430 250 680 850 330 对交通量进行折算验算：将设计路段拟定交通量折算为小客车与高速公路分级要求比较，根据《道路勘测设计》公路分级要求，四车道高速公路折合成小客车平均日交通量为25000～55000辆，具体折算验算见表1-2

表1-2

车型分类 小客车 中客车 大客车 轻型货车 中型货车 重型货车 铰接挂车 根据下公式计算设计交通量 式中：AADT—设计交通量（pcu/d）

ADT—起始年日交通量（pcu/d）

折算前数量（辆/d） 2100 200 430 250 680 850 330 折算后数量（辆/d） 2100 300 5 375 1360 2550 990 — 年平均增长率（%）

n—预测年限（年）

通过计算后交通量为31957辆/天，符合高速公路分级标准，所拟定的交通量达到高速公路使用标准。 2轴载计算 代表轴载见2-1表

表2-1 汽车车型 前轴重 后轴重 后轴数 后轴轮组数 后轴距 交通量 （kN） （kN） （m） （辆/d） 亚洲ZQ6600 黄海DD6111CS 金杯SY132 切贝尔D420 黄河JN162A 东风SP9250 轴载换算

轴载换算以弯沉值和沥青层的层底拉力和半刚性材料的层底拉力为设计标准

2.2.1以弯沉值和沥青层的层底拉力为设计标准 式中：N—标准轴载的当量轴次（次/日） ni—各种被换算车辆的作用次（次/日） P—标准轴载（kN）

Pi—各种被换算车型的轴载（kN） C1—轴数系数

C2—论组系数，双轮组为1，单轮组为，四轮组为

当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴系数为1，当轴间距小于3m时，双轴或多轴按C1+（m-1）计算，m为轴数。

带入数据计算累计交通轴次为×107次

2.2.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标

1 1 1 1 1 3 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0 4 200 430 250 680 850 330 式中：C1—轴数系数

C2—轮组系数，双轮组为，单轮组，四轮组

对于轴间距小于3m的双轴或多轴的轴数系数按C11(m1)计算，m为

轴数

带入数据计算累计交通轴次为×107次 2.2.3综合表见表2-2 换算方法 累计交通轴次 弯沉值和沥青层的层底拉力 ×107 半刚性材料的层底拉力 ×107 有表2-2可知，为重交通等级。 3初拟路面结构

结合已有工程经验与经典构造，拟定了三个结构方案，根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能因素，初步确定路面结构组合与各厚度如下：

方案一：3cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+37cm水泥稳定碎石基层+cm水泥石灰沙砾土层，以水泥石灰沙砾土为设计层。

方案二：3cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青碎石+20粗粒式沥青碎石++cm级配碎石，以级配碎石为设计层。

方案三4cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青碎石+20cm水泥粉煤灰碎石+cm水泥稳定碎石。 4路面材料配合比设计和设计参数的确定

材料的确定

刚性材料、柔性材料取自沿线料场集合料沥青选自A级90号，技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）相关规定。 路面材料抗压回弹模量的确定 4.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定

根据《路基路面》表14-15等拟定20℃和15℃的抗压回弹模量，见表4-1 沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值 表4-1 材料名称 20℃抗压回弹模量（Mpa） 方差 15℃抗压回弹模量（Mpa） 方差 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 密集配沥青碎石 1987 199 1578 2665 339 1988 3362 1420 102 1207 2171 186 1784 21 972 861 1315 59 1187 1429 1245 115 1013 1712 155 1400 2010 4.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定

根据《路基路面》表14-16和相关计算拟定材料抗压回弹模量，见表4-2 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值 表4-2 材料名称 抗压模量（Mpa） 方差 水泥稳定碎石 水泥石灰沙砾土 水泥稳定沙砾 级配碎石 级配沙砾 3180 1590 780 250 1620 1090 4750 2090 2615 400 250 233 2145 3085 材料劈裂强度的测定

根据路基路面表14-15和表14-16确定材料劈裂强度，见表4-3 路面材料劈裂强度 表4-3 材料名称 细粒式沥青混凝土 劈裂强度 5验算拟定方案 计算各方案的弯沉值 路面的弯沉值ld由下式求出 式中：ld—设计弯沉值（mm）

Ne—设计年限内一个车道累计当量标准轴载通过次数

AC—公路等级系数，高速公路、一级公路取，二级公路为，三四级

公路为

细粒式沥青混凝土 细粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥稳定沙砾 水泥石灰沙砾土 AS—面层类型系数，沥青混凝土面层为，热拌沥青碎石、冷拌沥青

碎石、上拌下贯或灌入式路面、理清处治为

AB—路面结构系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为，柔性基层

沥青路面为，若基层由柔性材料和半刚性材料组合而成，则位于两者之间，通过线性内插决定。

计算各方案弯沉值：

方案一：为半刚性基层，路面系数取，通过计算得 方案二：为柔性基层，路面系数取，通过计算得到

方案三：为半刚性和柔性材料组合基层，路面系数取，通过计算 归总见表5-1

各方案弯沉值 表5-1 方案 方案一 方案二 方案三 设计方案验算 5.2.1验算方案一

结构厚度计算结果 序号 结构层材料名称 20℃抗压模量（Mpa） 15℃抗压模量（Mpa） 劈裂强度 （Mpa） 厚度 （cm） 容许拉应力（Mpa） 均值 标准差 均值 标准差 1 细粒式1987 199 2665 339 3 沥青混凝土 2 中粒式沥青混凝土 3 粗粒式沥青混凝土 4 水泥稳定碎石 5 水泥石灰沙砾土 6 土基 39 0 - - - - - 1590 250 1590 250 1420 102 2171 186 4 972 1315 59 6 3180 780 3180 780 37 15 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD=

H( 5 )= 15 cm LS=

H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 5 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 5 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

H( 5 )= 15 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 :

H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉)

H( 5 )= 15 cm(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 50 cm

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 3 cm --------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 4 cm --------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土 6 cm --------------------------------------- 水泥稳定碎石 37 cm --------------------------------------- 水泥石灰砂砾土 15 cm --------------------------------------- 土基 5.2.2验算方案二

结构厚度计算结果 序号 结构层材料名称 20℃抗压模量（Mpa） 15℃抗压模量（Mpa） 劈裂强度 （Mpa） 厚度 （cm） 容许拉应力（Mpa） 均值 标准差 均值 标准差 1 细粒式沥青混凝土 1987 199 2665 339 3 2 中粒式沥青混凝土 1420 102 2171 186 4 3 中粒式沥青碎石 900 - 1200 - - 6 - 4 粗粒式沥青碎石 1400 - 1500 - - 20 - 5 级配碎石 400 - 400 - - 19 - 6 土基 39 0 - - - - - 按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD=

H( 5 )= 15 cm LS= H( 5 )= 20 cm LS=

H( 5 )= cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 5 )= cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 5 )= cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 5 )= cm(仅考虑弯沉)

H( 5 )= cm(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 50 cm

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 3 cm --------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 4 cm --------------------------------------- 中粒式沥青碎石 6 cm --------------------------------------- 粗粒式沥青碎石 20 cm

--------------------------------------- 级配碎石 19 cm --------------------------------------- 土基 5.2.3验算方案三

结构厚度计算结果 序号 结构层材料名称 20℃抗压模量（Mpa） 15℃抗压模量（Mpa） 劈裂强度 （Mpa） 厚度 （cm） 容许拉应力（Mpa） 均值 标准差 均值 标准差 1 中粒式沥青混凝土 1420 102 2171 186 3 2 粗粒式沥青混凝土 972 1315 59 4 3 级配碎石 400 0 - - - 6 - 4 水泥粉煤灰碎石 1500 120 1500 120 20 5 水泥稳定碎石 3180 780 3180 780 25 6 土基 39 0 - - - - - 按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD=

H( 5 )= 15 cm LS=

由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS<=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 5 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 5 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 20 cm σ( 5 )= .2 MPa H( 5 )= 25 cm σ( 5 )= .243 MPa H( 5 )= cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 :

H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉)

H( 5 )= cm(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 50 cm

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: --------------------------------------- 中粒式沥青混凝土 3 cm --------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土 4 cm --------------------------------------- 级配碎石 6 cm --------------------------------------- 水泥粉煤灰碎石 20 cm --------------------------------------- 水泥稳定碎石 24 cm --------------------------------------- 土基 6方案比对

从经济方面考虑，可选取厚度最小的方案二，但是方案二弯沉值（）最大，刚度较小，影响使用寿命，而且沥青层厚，经济投入更大；通过比较方案一和方案三，两方案沥青层厚度相同，虽然方案一比方案三厚度大，但是弯沉值小，从长远应用方面考虑，方案一最合适。

致谢

首先，感谢徐平老师的教学工作，在大三土木认识实习时，徐老师曾经带过我路面实习，在这个学期，我又跟从徐平老师学习了《路基路面工程》，徐老师工作勤恳踏实，他讲课认真严谨，不放过任何一个错误，对待同学耐心仔

细，从徐老师的授课中，我学到了很多专业课知识，比如在《路基路面工程》的学习中，我学习到了公路的路基设计要求，挡土墙的设计，公路面层类型的组成和材料要求等等，通过学习这些知识使我可以完成这次课程设计，对毕业后工作的帮助也将是巨大的。另外，在跟徐老师的学习中，除了专业课外，我还学到了认真严谨的做事态度，这些都是可以一生受用的财富。

在这次课程设计当中,徐平老师对我的帮助和指导是极大的，在他的演示下我解决了一些难题，了解了设计的过程和软件的应用，虽然我的设计当中还存在着一些弊端,但我相信,在徐老师的帮助和自己的努力下我会不断的进步。 最后再次感谢徐老师的教导和帮助，同时也感谢在这次课程设计中互相探讨，互相帮助的同学们。

主要参考资料

[1] 邓学钧，《路基路面工程》，人民交通出版社，2005； [2] 严家汲，《道路建筑材料》，人民交通出版社，2003；

[3] 交通部行业标准，《沥青路面设计规范》JTGD50-2004，人民交通出版社，1997；

[4] 交通部行业标准，《公路工程技术标准》JTG B01-2003，人民交通出版社，2004；

[5] 交通部行业标准，《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004，人民交通出版社，2005；

[6]交通部行业标准，《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002，人民交通出版社，2003；

[7]交通部行业标准，《公路路基设计规范》JTG D30-2004，人民交通出版社，2005；

［8］交通部第二公路勘察设计院主编．路基（第二版）．北京：人民交通出版社，1996。