长安大学路基路面课程设计.docx
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长安大学路基路面课程设计
一、设计资料··········································1
二、预测交通量组成····································1
三、设计年限内一个车道的累计当量轴次··················2
四、确定路面等级和面层类型····························3
五、土基回弹模量的确定································3
六、路面结构方案设计··································4
（一）方案一·········································4
（二）方案二·········································6
（三）方案三·········································8
七、方案经济技术方案评比······························10
八、主要参考资料······································10
路基路面课程设计
一：
设计资料
江苏常州某新建公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.2m。
沿河可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、沥青、粉煤灰等材料供应。
初始交通量及设计资料如下：
解放CA10B——300辆/日黄河JN150——400辆/日
东风EQ140——500辆/日日野KB222——100辆/日
小车——500辆/日
设计年限15年，年交通增长量9％。
二：
预测交通量组成
代表车型的技术参数
序号
汽车型号
前轴重（KG）
后轴重（KG）
后轴数
轮轴数
轴距（CM）
交通量（次/日）
1
解放CA10B
19.40
60.85
1
双
0
300
2
黄河JN150
49.00
101.60
1
双
0
400
3
东风EQ140
23.70
69.20
1
双
0
500
4
日野KB222
50.20
104.30
1
双
0
100
5
小车
500
《公路工程技术标准》规定：
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000辆，
六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000-80000辆，
八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000-100000辆。
一级公路为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000～30000辆。
二级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3000～7500辆。
三级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1000～4000辆。
四级公路一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为：
双车道1500车以下；单车道200辆以下。
三：
设计年限内一个车道的累计当量轴次
根据《公路沥青路面设计规范》规定，路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
1.以设计弯矩值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次
轴载换算采用如下计算公式（小于25KG的不计）：
轴载换算结构汇总表（以弯沉为标准时）
汽车型号
解放CA10B
前轴
19.40
-
-
-
-
后轴
60.85
1
1
300
34.6
黄河JN150
前轴
49.00
1
6.4
400
115.0
后轴
101.60
1
1
400
428.6
东风EQ140
前轴
23.70
1
6.4
500
6.1
后轴
69.20
1
1
500
100.8
日野KB222
前轴
50.20
1
6.4
100
31.9
后轴
104.30
1
1
100
120.1
839
公路设计年限为15年，四车道的折减系数为0.4～0.5，取0.5
则设计使用期累计当量轴次为：
2.验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
各级轴载换算采用以下公式（小于50KG的轴载不计）：
轴载换算结构汇总表（半刚性基层基底拉应力演算）
汽车型号
解放CA10B
前轴
19.40
-
-
-
-
后轴
60.85
1
1
300
5.6
黄河JN150
前轴
49.00
-
-
-
-
后轴
101.60
1
1
400
454.2
东风EQ140
前轴
23.70
-
-
-
-
后轴
69.20
1
1
500
26.3
日野KB222
前轴
50.20
1
18.5
100
7.5
后轴
104.30
1
1
100
140.0
658
则半刚性基层基底拉应力验算的累计当量轴次为：
四：
确定路面等级和面层类型
路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应。
路面等级、面层类型的选择应根据公路等级与使用要求、设计年限内标准轴载的累积当量轴次、筑路材料和施工机械设备等因素按下表确定。
公路等级
路面等级
面层类型
高速公路
一级公路
高级路面
沥青混凝土
二级公路
高级路面
沥青混凝土
次高级路面
沥青碎石混合料、沥青贯入式
三级公路
次高级路面
路拌沥青碎石混合料、沥青表面处治
四级公路
中级路面
水结碎石、泥结碎石、级配碎石
低级路面
粒料改善土
公路等级为一级公路，路面等级为高级，面层类型为沥青混凝土，设计年限为15年。
五：
土基回弹模量的确定
该路处于江苏，属于IV1区，路基为粉质中液限粘土，地下水位1.2m，由《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）附录F知此高度为H2（1.2~1.3）之间，属于中湿路基；由规范知路基平均稠度为0.90，所以，取土基回弹模量为：
六：
路面结构方案设计
方案一
1.路面结构组合设计
在上面的计算得到设计年限内一个车道的累计标准轴次为4.5
次，根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途大量的可开采砾石，碎石，粉煤灰，沥青供应。
故提出组合设计方案一。
路面结构采用沥青混凝土（厚18cm），采用三层式结构，即表层采用5cm厚细粒式密集配沥青混凝土，中层采用6cm厚中粒式密集配沥青混凝土，下面层采用7cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。
基层与底层分别采用水泥稳定类碎石基层（厚20cm）与石灰粉煤灰稳定土基层（厚度待定）
细粒式沥青混凝土
5cm
中粒式沥青混凝土
6cm
粗粒式沥青混凝土
7cm
水泥稳定碎石
20cm
石灰粉煤灰
？
土基
2.设计参数确定
1）各层材料的抗压模量与劈裂强度
由规范附录E材料设计参数参考资料得：
按设计弯沉计算厚度时采用20
抗压模量，细粒式密集配沥青混凝土1400Mpa，中粒式沥青混凝土1200Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土1000Mpa。
演算面底层弯拉应力采用15
抗压模量，细粒式密集配沥青混凝土2000Mpa，中粒式沥青混凝土1800Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土1400Mpa。
水泥碎石抗压模量1500Mpa，二灰土抗压模量750Mpa。
各层材料的劈裂强度：
细粒式密集配沥青混凝土1.4Mpa，中粒式沥青混凝土1.0Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土0.8Mpa。
水泥碎石抗压模量0.5Mpa，二灰土抗压模量0.25Mpa
设计弯沉：
2）设计弯沉
设计弯沉按公式：
该公路为一级公路，取
=1.0，面层为混凝土，取
=1.0,半刚性基层，底层总厚度大于20cm，取
=1.0。
则设计弯沉为：
28（0.01mm）
3）设计参数汇总
经HPDS2006公路路面结构设计系统软件的计算，路面设计弯沉为25.5（0.01mm），路
面各级计算参数如下图：
材料名称
厚度（cm）
20
抗压回弹模量（Mpa）
15
抗压回弹模量（Mpa）
容许拉应力（Mpa）
细粒式密集配沥青混凝土
5
1400
2000
0.53
中粒式沥青混凝土
6
1200
1800
0.38
粗粒式密集配沥青混凝土
7
1000
1400
0.31
水泥碎石
20
1500
0.27
二灰土
？
750
0.11
土基
-
35
-
3.通过软件计算二灰土厚度
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
28（0.01mm）
路面设计层层位:
5
设计层最小厚度:
150（mm）
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28（0.01mm）
H（5）=150mmLS=30.1（0.01mm）
H（5）=200mmLS=27.2（0.01mm）
H（5）=186mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（5）=186mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=186mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=186mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=186mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=186mmσ（5）=.111MPa
H（5）=236mmσ（5）=.098MPa
路面设计层厚度:
H（5）=186mm（仅考虑弯沉）
H（5）=191mm（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500mm
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5cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土6cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土7cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石20cm
---------------------------------------
二灰土22cm
---------------------------------------
土基
方案二
1.路面结构组合设计
在上面的计算得到设计年限内一个车道的累计标准轴次为7.2
次，根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途大量的可开采砾石，碎石，粉煤灰，沥青供应。
故提出组合设计方案一。
路面结构采用沥青混凝土（厚18cm），采用三层式结构，即表层采用5cm厚细粒式密集配沥青混凝土，中层采用7cm厚中粒式密集配沥青混凝土，下面层采用8cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。
基层与底层分别采用水泥稳定类碎石基层（厚20cm）与石灰粉煤灰稳定土基层（厚度待定）
细粒式沥青混凝土
5cm
中粒式沥青混凝土
7cm
粗粒式沥青混凝土
8cm
水泥稳定碎石
22cm
石灰粉煤灰
？
土基
2.设计参数确定
1）各层材料的抗压模量与劈裂强度
由规范附录E材料设计参数参考资料得：
按设计弯沉计算厚度时采用20
抗压模量，细粒式密集配沥青混凝土1400Mpa，中粒式沥青混凝土1200Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土1000Mpa。
演算面底层弯拉应力采用15
抗压模量，细粒式密集配沥青混凝土2000Mpa，中粒式沥青混凝土1800Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土1400Mpa。
水泥碎石抗压模量1500Mpa，二灰土抗压模量750Mpa。
各层材料的劈裂强度：
细粒式密集配沥青混凝土1.4Mpa，中粒式沥青混凝土1.0Mpa，粗粒式密集配沥青混凝土0.8Mpa。
水泥碎石抗压模量0.5Mpa，二灰土抗压模量0.25Mpa
设计弯沉：
2）设计弯沉
设计弯沉按公式：
该公路为一级公路，取
=1.0，面层为混凝土，取
=1.0,半刚性基层，底层总厚度大于20cm，取
=1.0。
则设计弯沉为：
25.5（0.01mm）
3）设计参数汇总
经HPDS2006公路路面结构设计系统软件的计算，路面设计弯沉为25.5（0.01mm），路
面各级计算参数如下图：
材料名称
厚度（cm）
20
抗压回弹模量（Mpa）
15
抗压回弹模量（Mpa）
容许拉应力（Mpa）
细粒式密集配沥青混凝土
5
1400
2000
0.48
中粒式沥青混凝土
7
1200
1800
0.34
粗粒式密集配沥青混凝土
8
1000
1400
0.28
水泥碎石
22
1500
0.26
二灰土
？
750
0.1
土基
-
35
-
3.通过软件计算二灰土厚度
公路等级:
一级公路
新建路面的层数:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
28（0.01mm）
路面设计层层位:
5
设计层最小厚度:
150（mm）
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=28（0.01mm）
H（5）=150mmLS=27.2（0.01mm）
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）=150mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（5）=150mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第5层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度:
H（5）=150mm（仅考虑弯沉）
H（5）=150mm（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500mm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5cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土7cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土8cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石22cm
---------------------------------------
二灰土18cm
---------------------------------------
土基
方案三：
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:
5
标准轴载:
BZZ-100
路面设计弯沉值:
25.5（0.01mm）
路面设计层层位:
5
设计层最小厚度:
150（mm）
层位
结构层材料名称
厚度（mm）
20℃平均抗压模量（MPa）
15℃平均抗压模量（MPa）
容许应力（MPa）
1
细粒式沥青混凝土
50
1400
2000
0.53
2
中粒式沥青混凝土
40
1200
1800
0.38
3
粗粒式沥青混凝土
70
1000
1400
0.31
4
水泥稳定砂砾
250
1400
0.27
5
水泥石灰砂砾土
？
1000
0.15
6
路基
-
35
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=8（0.01mm）
H（5）=150mmLS=26.9（0.01mm）
H（5）=200mmLS=24.4（0.01mm）
H（5）=178mm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力计算设计层厚度:
H（5）=150mm（第1层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第2层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第3层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第4层底面拉应力计算满足要求）
H（5）=150mm（第5层底面拉应力计算满足要求）
路面设计层厚度:
H（5）=150mm（仅考虑弯沉）
H（5）=150mm（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500mm
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5cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土7cm
---------------------------------------
水泥稳定砂砾25cm
---------------------------------------
水泥石灰砂砾土16cm
---------------------------------------
土基
七：
方案经济技术方案评比
各方案每平米造价比较
材料名称
材料单价
方案一
方案二
方案三
细粒式沥青混凝土
34.363元
5cm
5cm
5cm
中粒式沥青混凝土
34.308元
6cm
7cm
4cm
粗粒式沥青混凝土
37.590元
7cm
8cm
7cm
水泥稳定碎石
29.310元
20cm
22cm
-
二灰土
38.160元
22cm
18cm
-
水泥稳定砂砾
30.350元
-
-
25cm
水泥石灰砂砾土
32.234元
-
-
16cm
合记：
--
1997.8元
2044.4元
1846.6元
综合单价比较，方案三最节省，所以方案三较为优异。
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]严家伋，《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》JTGB01-2003，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》JTGF40-2004，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》JTGD40-2002，人民交通出版社，2003；
[7]交通部行业标准，《公路路基设计规范》JTGD30-2004，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。
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