路基路面工程沥青路面课程设计报告任务书.docx

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路基路面工程沥青路面课程设计报告任务书路基路面工程沥青路面课程设计报告任务书河南城建学院路基路面工程课程设计说明书课程名称:

路基路面工程设计题目:

沥青路面设计专业:

交通工程学生姓名:

学号:

指导教师:

李惠霞、尹振羽、张会远设计教室:

10号楼B503开始时间:

2013年12月23日完成时间:

2013年12月27日课程设计成绩：

学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书撰写质量（45）总分（100）等级指导教师签名：

年月日1.设计任务书1.1初始条件河南某地区（4区）某新建双向4车道一级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为高液限粘土，地下水位为1m，路基填土高度1.0m，为中湿状态。

预计通车初年的交通量如下：

表11车型黄河JN150解放CA10B长征CZ160上海SH130小汽车桑塔纳2000交通量（辆/d）8201000380220200交通量年平均增长率7.1，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。

1.2主要任务

（1）确定路面等级和面层类型；

（2）确定土基的回弹模量；（3）路面结构组合设计；（4）根据设计弯沉值计算路面厚度（采用沥青路面设计专用程序，输入设计弯沉值及设计参数汇总表的设计参数后，对需进行厚度计算的结构层进行厚度计算，并进行各层底拉应力验算）。

2.设计方案的拟定及说明2.1土基回弹模量设计路段路基处于中湿状态，路基土为粘质土，土基的稠度为1.05，根据室内实验法确定土基回弹模量设计值为39MPa。

2.2当量轴载换算公式当量轴载换算公式1）.当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时，N标准轴载的当量轴次（次/日）；各种被换算车辆的作用次数（次/日）；标准轴载（kN）；各种被换算车型的轴载（kN）；轴数系数；轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组0.38。

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，双轴或多轴系数按下式计算：

式中：

m轴数2）.当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，按下式完成当量轴载换算：

式中：

轴数系数轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组0.09。

轴间距划分同式（），对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算：

式中：

m轴数3）.设计年限内累计当量标准轴载数：

设计年限内一个车道通过量的累计标准当量轴次（次）；t设计年限（年）；路面营运第一年双向日平均当量轴次（次/日）；r设计年限内交通量平均增长率（）；与车道数有关的车辆横向分布系数，简称车道系数，见下表21：

表21车道特征车道系数双向单车道1.00双向两车道0.600.70双向四车道0.400.50双向六车道0.300.40双向八车道0.250.352.3设计方案拟定根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了二个结构组合方案。

按计算法确定方案一的路面厚度；按验算法验算方案二的结构厚度。

根据结构层的最小施工厚度、材料、交通量以及施工机具功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：

方案一：

4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+?

cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石20cm水泥稳定砂砾15cm石灰粉煤灰垫层，以粗粒式沥青混凝土层为设计层。

方案二：

4cm细粒式沥青混凝土+7cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土20cm水泥稳定碎石+?

cm水泥稳定砂砾+20cm级配砾石垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。

2.4设计方案说明各级公路沥青路面设计年限：

表22公路等级及其功能设计年限高速公路，一级公路15二级公路12三级公路8四级公路6标准轴载BZZ-100各项参数：

表23标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）15d沥青路面交通等级：

表24交通等级BZZ100累计标准各种货车交通量轻交通600中等交通6001500重交通15003000特重交通3000路面结构在设计年限内承担交通荷载的繁重程度以交通等来划分。

我国沥青路面按承担荷载的轻重来划分为轻交通，中等交通，重交通和特重交通四级。

方案一和方案二在交通量为中等时，通过面层、基层的厚度设计，计算使其满足弯沉值及层底拉应力的要求，再验算是否符合标准。

方案一：

4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+?

cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石20cm水泥稳定砂砾15cm石灰粉煤灰垫层，以粗粒式沥青混凝土层为设计层，设计面层的下面层的厚度，计算设计年限内的累计当量标准轴次，弯沉值以及计算机计算层底拉应力。

3.拟定面层及基层参数计算3.1拟定柔性面层当量标准轴换算由公式得：

=235.69=878.62=115.22=76.88=385.50路面竣工后第一年日平均当量轴次：

=1691.91双向四车道，则取车道系数=0.45累计当量轴次计算公式：

则设计年限内一个车道上累计当量轴次：

=，属于中等交通。

3.2拟定半刚性基层当量轴载换算半刚性基层层底拉应力计算：

各级轴载（轴载小于50KN的不计）由公式计算可得：

=931.03=18.80=274.61路面竣工后第一年日平均当量轴次：

1224.44则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：

=，属于中等交通。

4.路面弯沉值计算路面弯沉值计算4.1路面设计弯沉值计算该结构为柔性面层，沥青路面的公路等级系数为1.0，面层类型系数为1.0，基层类型系数为1.0，由路面设计弯沉值计算公式：

式中：

设计弯沉值（0.01mm）；设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三四级公路为1.2；面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1；路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6,。

若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，则介于两者之间通过线性内插决定。

则：

=25.6（0.01mm）故路面设计弯沉值为：

25.6（0.01mm）4.2拟定路面弯沉值计算计算路表弯沉值，由计算机计算路表弯沉值，公式为：

式中：

弯沉综合修正系数，计算如下：

路表弯沉（0.01mm）；标准车轴载轮胎接地压力（）和当量圆半径（cm）；弯沉综合修正系数；理论弯沉系数；路基回弹模量（）；各结构层材料回弹模量（）；各结构层的厚度（cm）。

5.拟定路面及基层各层层底拉应力计算5.1层底拉应力计算公式层底拉应力计算公式：

式中：

理论最大拉应力系数，按下式计算：

=由公式沥青混凝土面层抗拉强度结构系数：

=，得=2.89，则：

细粒式沥青混凝土：

=0.48中粒式沥青混凝土：

=0.35粗粒式沥青混凝土：

=0.25无机结合料稳定集料抗拉强度结构系数：

=，得=1.91水泥稳定碎石：

=0.26水泥稳定沙砾：

=0.26石灰粉煤灰：

=0.15.2拟定方案各参数拟定方案一为：

4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+?

cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石20cm水泥稳定砂砾15cm石灰粉煤灰垫层，以粗粒式沥青混凝土层为设计层，表51为各层劈裂强度，表52为设计层及各层材料模量和容许应力。

表51层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）1细粒式沥青混凝土1.42中粒式沥青混凝土1.03粗粒式沥青混凝土0.84水泥稳定碎石0.55水泥稳定砂砾0.56石灰粉煤灰0.25表52层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）（20）抗压模量（MPa）（15）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土4140020000.482中粒式沥青混凝土6120018000.353粗粒式沥青混凝土?

100012000.254石灰粉煤灰碎石20150015000.265石灰土20130013000.266石灰粉煤灰157507500.17土基395.3新建路面面层结构厚度计算及验算公路等级：

一级公路新建路面的层数：

6标准轴载：

BZZ-100路面设计弯沉值：

25.6（0.01mm）路面设计层层位：

3设计层最小厚度：

6（cm）表53层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）（20）抗压模量（MPa）（15）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土4140020000.482中粒式沥青混凝土6120018000.353粗粒式沥青混凝土?

100012000.254石灰粉煤灰碎石20150015000.265石灰土20130013000.266石灰粉煤灰157507500.17土基39=25.6（0.01mm）H（3）=6cm=19.2（0.01mm）由于设计层厚度H（3）=Hmin时，=，故弯沉计算已满足要求。

按容许拉应力验算设计层厚度:

H（3）=6cm（第1层底面拉应力验算满足要求）H（3）=6cm（第2层底面拉应力验算满足要求）H（3）=6cm（第3层底面拉应力验算满足要求）H（3）=6cm（第4层底面拉应力验算满足要求）H（3）=6cm（第5层底面拉应力验算满足要求）H（3）=6cm（第6层底面拉应力验算满足要求）路面设计层厚度：

H（3）=6cm（仅考虑弯沉）H（3）=6cm（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：

50cm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4cm-中粒式沥青混凝土6cm-粗粒式沥青混凝土6cm-水泥稳定碎石20cm-水泥稳定砂砾20cm-石灰粉煤灰15cm-土基竣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：

6标准轴载：

BZZ-100表54层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）（20）抗压模量（MPa）（15）计算信息1细粒式沥青混凝土414002000计算应力2中粒式沥青混凝土612001800计算应力3粗粒式沥青混凝土710001200计算应力4水泥稳定碎石2015001500计算应力5水泥稳定砂砾2013001300计算应力6石灰粉煤灰15750750计算应力7土基39满足设计要求的弯沉值：

表55第1层路面顶面竣工验收弯沉值=18.9（0.01mm）第2层路面顶面竣工验收弯沉值=20.5（0.01mm）第3层路面顶面竣工验收弯沉值=23.0（0.01mm）第4层路面顶面竣工验收弯沉值=26.2（0.01mm）第5层路面顶面竣工验收弯沉值=51.7（0.01mm）第6层路面顶面竣工验收弯沉值=166.4（0.01mm）土基顶面竣工验收弯沉值LS=299.5（0.01mm）（根据“基层施工规范”第88页式）LS=238.9（0.01mm）（根据“测试规程”第56页公式）路面设计层厚度：

H（3）=6cm（仅考虑弯沉）H（3）=6cm（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：

50cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。

5.4路基结构厚度计算及验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：

6标准轴载：

BZZ-100路面设计弯沉值：

25.6（0.01mm）路面设计层层位：

5设计层最小厚度：

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