路基路面课程设计.docx
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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
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
最低温度-25
，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
代表车型
数量（辆/d）
小客车
三湘CK6560
300
中客车
亚洲ZQ6600
200
大客车
黄海DD6111CS
430
轻型货车
金杯SY132
250
中型货车
切贝尔D420
680
重型货车
黄河JN162A
850
铰接挂车
东风SP9250
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
折算前数量（辆/d）
折算后数量（辆/d）
小客车
2100
2100
中客车
200
300
大客车
430
645
轻型货车
250
375
中型货车
680
1360
重型货车
850
2550
铰接挂车
330
990
根据下公式计算设计交通量
式中：
—设计交通量（pcu/d）
—起始年日交通量（pcu/d）
—年平均增长率（%）
—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
（kN）
后轴重
（kN）
后轴数
后轴轮组数
后轴距
（m）
交通量
（辆/d）
亚洲ZQ6600
1
2
0
200
黄海DD6111CS
1
2
0
430
金杯SY132
1
2
0
250
切贝尔D420
1
2
0
680
黄河JN162A
1
2
0
850
东风SP9250
3
2
4
330
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：
—标准轴载的当量轴次（次/日）
—各种被换算车辆的作用次（次/日）
—标准轴载（kN）
—各种被换算车型的轴载（kN）
—轴数系数
—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C
+（m-1）计算，m为轴数。
带入数据计算累计交通轴次为×10
次
2.2.2以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标
式中：
—轴数系数
—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
计算，m为轴数
带入数据计算累计交通轴次为×10
次
2.2.3综合表见表2-2
换算方法
弯沉值和沥青层的层底拉力
半刚性材料的层底拉力
累计交通轴次
×10
×10
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》（JTGF40—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）
15℃抗压回弹模量（Mpa）
方差
方差
细粒式沥青混凝土
1987
199
1578
2665
339
1988
3362
中粒式沥青混凝土
1420
102
1207
2171
186
1784
2541
粗粒式沥青混凝土
972
54
861
1315
59
1187
1429
密集配沥青碎石
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
3180
780
1620
4750
水泥石灰沙砾土
1590
250
1090
2090
水泥稳定沙砾
2615
233
2145
3085
级配碎石
400
级配沙砾
250
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
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
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
由下式求出
式中：
—设计弯沉值（mm）
—设计年限内一个车道累计当量标准轴载通过次数
—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
—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
—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
粗粒式沥青混凝土
972
54
1315
59
6
4
水泥稳定碎石
3180
780
3180
780
37
5
水泥石灰沙砾土
1590
250
1590
250
15
6
土基
39
0
-
-
-
-
-
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=
H（5）=15cmLS=
H（5）=15cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（5）=15cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第3层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第5层底面拉应力验算满足要求）
路面设计层厚度:
H（5）=15cm（仅考虑弯沉）
H（5）=15cm（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3cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土6cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石37cm
---------------------------------------
水泥石灰砂砾土15cm
---------------------------------------
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）=15cmLS=
H（5）=20cmLS=
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3cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
中粒式沥青碎石6cm
---------------------------------------
粗粒式沥青碎石20cm
---------------------------------------
级配碎石19cm
---------------------------------------
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
54
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）=15cmLS=
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）=15cm（仅考虑弯沉）
按容许拉应力验算设计层厚度:
H（5）=15cm（第1层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第2层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=15cm（第4层底面拉应力验算满足要求）
H（5）=20cmσ（5）=.289MPa
H（5）=25cmσ（5）=.243MPa
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）=15cm（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:
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土3cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土4cm
---------------------------------------
级配碎石6cm
---------------------------------------
水泥粉煤灰碎石20cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石24cm
---------------------------------------
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》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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