1、目 录1 设计资料 .11.1 交通条件 11.2 荷载条件 11.3 自然条件 .11.4 路基条件 .11.5 经济条件 .12 交通量的统计与预测及轴载换算 .23 按路基土组成与干湿类型确定回弹模量值 .23.1 确定路基干湿类型 23.2 确定路基平均稠度 23.3 确定土基回弹模量 24 路面结构组合设计 34.1 拟定路面结构组合方案 34.2 拟定路面结构层厚度 34.3 各层材料设计参数 35 诺莫图求算路面厚度 35.1 计算设计弯沉值 35.2 确定待求层厚度 35.3 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 56 剪应力验算 86.1 计算当量三层体系表面的剪应力及主压应力
2、 86.2 计算破坏面上可能发生的剪应力 96.3 计算路表边缘处容许剪应力 97 防冻层厚度验算 .108 电算结果 10致 谢 .14参考文献 .15塔里木大学课程设计1 1 设计资料1.1 交通条件 交通量年增长率 =4.5%； 路面设计年限 t=15 年； 竣工后第一年双向平均日交通量见表：表 1 竣工后第一年双向平均日交通量车型交通量（辆/d）后轴轴数系数 c1后轴轮组系数 c 2后轴重（KN）前轴轴数系数 c1前轴轮组系数 c 2前轴重（KN）解放 CA-10B 500 1 1 60.9 1 6.4 19.4黄河 JN-150 600 1 1 101.6 1 6.4 49.0跃进
3、NJ-131 100 1 1 38.2 1 6.4 20.2太湖 XQ-641 100 1 1 67 1 6.4 33太脱拉 138S1 100 2.2（3） 1 80 1 6.4 51.4黄海 DD-690 100 1 1 104 1 6.4 56日野 KB211 100 1 1 100.0 1 6.4 47.61.2 荷载条件标准轴载 BZZ-1001.3 自然条件路线经过地区属 区，土质为粉质低液限粘土51.4 路基条件 地下水位离地面 1.5m，填土高度 1.0m，路面距地下水位高度为，介于 之间，属中湿类路基；2.5m1.0.521H 平均稠度介于 之间，取 0.95， ，故土路基不
4、必进cw30Mpa8.5E0行特殊处理； 考虑验算面层剪切时属夏季高温月份，路基模量应比春融时提高 40%； 近十年平均冻结指数 。d)C630(f1.5 经济条件对可行结构进行技术经济比较，确定采用最经济的路面结构方案。塔里木大学课程设计2 2 交通量的统计与预测及轴载换算表 2 轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）车型 )(kNiP1c2c)/(1i日次n35.4i2)/(pnc1日次前轴 19.4 1 6.4 500 -解放 CA-10B后轴 60.9 1 1 500 57.82前轴 49.0 1 6.4 600 172.5黄河 JN-150后轴 101.6 1 1 600 642.8前
5、轴 20.2 1 6.4 100 -跃进 NJ-131后轴 38.2 1 1 100 1.5前轴 33 1 6.4 100 5.1太湖 XQ-130后轴 67 1 1 100 17.5前轴 51.4 1 6.4 100 35.4太脱拉 138S1后轴 80 2.2（3） 1 100 83.3（113.6）前轴 56 1 6.4 100 51.4黄海 DD-690后轴 104 1 1 100 118.6前轴 47.6 1 6.4 100 25.3日野 KB211后轴 100 1 1 100 100合计： 35.4i12)/(pncNki 1600 1311.2(1341.5)一级公路沥青路面的设
6、计年限为 15 年，双向四车道系数 ，交通量年增长率45.0则设计使用期累计交通量 为045. eN次50843.134045.613651e Nt3 按路基土组成与干湿类型确定回弹模量值根据“沥规”并结合以上计算，确定路面等级为高级公路；面层类型为沥青混凝土。3.1 确定路基干湿类型该路段处于 区，路槽底距地下水位高度平均为 ，介于5 2.5m1.0.5之间，属中湿类路基。21H3.2 确定路基平均稠度查路基路面工程表可知路基平均稠度介于 之间，取 0.9521cw3.3 确定土基回弹模量塔里木大学课程设计3 查路基路面工程表可知 ，故土路基不必进行特殊处理。30Mpa8.50E4 路面结构
7、组合设计4.1 拟定路面结构组合方案由于 次，查路基路面工程表 12-1，得公路等级为高速、一级公路；50843eN路面等级为高级路面，宜选择面层类型为沥青混凝土，故采用双层式结构。4.2 拟定路面结构层厚度为了充分利用当地资源，体现创新设计理念，沥青路面结构拟采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）结合普通沥青混凝土作为面层，水泥稳定碎石及水泥粉煤灰碎石土作为基层和底基层。如图 1 所示中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾土 ?图 1 实际路面结构4.3 各层材料设计参数土基及路面材料的回弹模量和各强度值列于下表中表 3 土基及路面材料设计参数抗压回弹模（Mp
8、a）材料名称20C 15C劈裂强度（Mpa）中粒式沥青混凝土 1300 1900 0.9粗粒式沥青混凝土 900 1000 0.8水泥碎石 1300 0.4水泥石灰砂砾土 800 0.35土 基 38.5 -5 诺莫图求算路面厚度5.1 计算设计弯沉值根据路基路面工程表 12-9，表 12-10，表 12-11，查得：一级公路，取 ，0.1cA面层为沥青混凝土取 ，基层类型为半刚性基层 。0.1sA0.1bA0.274cm)27.34(1584306602.bc2.ed Nl塔里木大学课程设计4 5.2 确定待求层厚度 根据 ，求理论弯沉系数dslc， FEpls1236.08.2063. p
9、Els对于 BZZ-100， ，Mpa7.cm5.10.234cmdsl549.07.3865.176.160F2.20.7.sclEp 计算待求层厚度 4h将该多层体系换算成当量三层体系如图 2，其中中间层厚度 H 由 组合而5432,h成，其计算方法如下： 中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾土 ?(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图 2 多层结构当量换算计算 H 由 ， 查路基路面工程图 12-10，得38.065.14h190.623yE。 由 ， ,查路基路面工程图 12-10，得5.712.54890y由 ，得 。1.9k21kc1.
10、3.675ck(连续) 1y=30MPaEh=4cm（连续） H29塔里木大学课程设计5 再由 ， 及 ，查得2kyE0h9.5H5.9163cmH再由公式 ，计算 ：124.niiEh4h3.4.422263.4.410808599h427cmh5.3 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 确定各土层底部的容许拉应力因为 ，则spRka 中粒式沥青混凝土容许拉应力， ， ，0.1gA.9Mpas0.2.969gescANk10.935Mpa26Rb 粗粒式沥青混凝土容许拉应力， ， ，1.g0.8pas 0.2.995gesckA20.8.7Pa95Rc 水泥碎石容许拉应力， ，0.4MPas
11、p0.1.3593escNk0.4.2MPa193Rd 水泥石灰砂砾土容许拉应力， ，0.35asp0.1.5246gescAk0.5.142a6R 确定各土层底部的最大拉应力（验算层底弯拉应力 15C 的抗压回弹模量）a 确定中粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力 1m将多层结构换算为当量三层体系，如图 3 所示cm41h塔里木大学课程设计6 340.90.9222EHhh0.90.9188576.53cm1由 ， ，3.6.14h21.2yE0.23yE由路基路面工程图 12-18，得 ,表明该层层底受弯曲压应力， 满足要求1m中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石
12、灰砂砾土 27cm(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图 3 多层结构当量换算b 确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力 2m将多层结构换算为当量三层体系，如图 4 所示419082.7ch40.933EH0.985=4.7cm13由 ，12.76h21.y由路基路面工程图 12-18，得 ,表明该层层底受弯曲压应力， 满足要求02m(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 (连续) 1y=90MPaEh4c（连续） H2中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm Mpa5.380Ecm5.46Ha12y3.9h0pE塔里木大学课程设计7 图
13、4 多层结构当量换算c 确定水泥碎石层层底的弯拉应力 3m将多层结构换算为当量三层体系，如图 5 所示2144433109025836.cm3Ehh7cmH由 ， ，查图 12-18 由 ，6.94105210.673yE=0.627.5410.H，查得 ，3.82yE218.0y1m.42.32 3.76.470.MPa0.9Pam Rp (满足要求)(a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图 5 多层结构当量换算d 确定水泥石灰砂砾层层底的弯拉应力 4m21433109025836.cm3Ehh7cmH由 ， ，查图 12-19 由 ，6.94105210.673yE=0.2172.5
14、40.6H，查得 ，3.82yE218.0y1n.2.42 4n.7.270.MPa0.1Pam Rp （满足要求）将多层结构换算为当量三层体系，如图 6 所示中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm(连续) 1y=30PaEh6.9cm（连续） 2y8MH=27cm塔里木大学课程设计8 (a) 实际路面结构 (b) 当量三层体系 图 6 多层结构当量换算综上所述，关于各层层底最大弯拉应力验算汇总如表 4 所示：表 4 最大弯拉应力验算表结构层 底部的容许拉应力 Mpa计算弯拉应力 Mpa)(是否满足要求 中粒式沥青混凝土 0.335 为负值，受压
15、是粗粒式沥青混凝土 0.270 为负值，受压 是水泥碎石 0.209 0.042 是水泥石灰砂砾土 0.142 0.040 是6 剪应力验算将多层体系换算成当量三层体系，计算剪应力时面层为计算层，应采用高温时得参数， ， ， ，其余各层则采用抗压回弹模Mpa3501vE0pa42vEMpa249.c2.37量，按式 计算当量层厚度。12.niihH6.1 计算当量三层体系表面的剪应力及主压应力 cm41h342.2.vvEHh2.42.41080857.6cm中粒沥青混凝土 4cm粗粒沥青混凝土 8cm水泥碎石 25cm水泥石灰砂砾 27cm(连续) 1y=30MPaEh6.9cm（连续） 2
16、y8H=27cm塔里木大学课程设计9 由 ， ，查路基路面工程图 12-21,12-22，得到38.065.14h14.5012vE了 ， ；.3.0m9.).(m由 ， ，查路基路面工程图 12-21,12-22，得到38.065.14h1.045320vE了 ， ；.由 ， ，查路基路面工程图 12-21,12-22，得到80.67.51H1.045320vE了 ， ；由此得出：2.2.9(0.3)10.3.70438.951.0.3MPamp21.87.紧急制动时（ ）5.0f0.5.31.30.13.50.749Pamp1046846.3.08Mf6.2 计算破坏面上可能发生的剪应力时
17、5.f0cos0.49cos37.209MPam6.3 计算路表边缘处容许剪应力时5.f20.1.0.51sin0.8751sin37.0.68pamtan249.ta32.Pac0.5.vk . 0.50.530.492MPa39a1.Rv 综上所述，关于紧急制动时面层剪应力得验算汇总如表 5：表 5 紧急制动面层剪应力验算表容许剪应力 )Mpa(R计算的可能剪应力 )Mpa(是否满足 R塔里木大学课程设计10 紧急制动 0.492 0.39 是7 防冻层厚度验算查路基路面工程表 12-2，沥青混凝土路面最小防冻层厚度可知，防冻层得厚度均满足要求。通过计算可确定本方案所拟定得路面结构符合要求
18、，即中粒式沥青混凝土：4cm；粗粒式沥青混凝土：8cm；水泥碎石：25cm；水泥石灰砂砾土：27cm；（满足要求）1234h=+h=8+25764cm3 100 7 日野 KB222 50.2 104.3 1 双轮组 100 设计年限 15 车道系数 .45 序号 分段时间(年) 交通量年增长率1 5 4.5 2 5 4.5 3 5 4.5 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1501 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5124086 塔里木大学课程设计11 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1304 设
19、计年限内一个车道上累计当量轴次 : 4451571 公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 27.3 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 中粒式沥青混凝土 .9 .33 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .27 3 水泥碎石土 .4 .17 4 水泥石灰砂砾土 .35 .14 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 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 27.3 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位 结
20、 构 层 材 料 名 称 厚度 抗压模量 抗压模量 容许应力(20) (15)1 中粒式沥青混凝土 4 1300 1900 .33 2 粗粒式沥青混凝土 8 900 1000 .27 3 水泥碎石土 25 1300 1300 .17 4 水泥石灰砂砾土 ? 800 800 .14 5 土基 38.5 按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 27.3 (0.01mm)H( 4 )= 20 cm LS= 27.4 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 24.8 (0.01mm)H( 4 )= 20.2 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 20.2 cm(第
21、1 层底面拉应力验算满足要求)塔里木大学课程设计12 H( 4 )= 20.2 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.2 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.2 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 20.2 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 20.2 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 4 cm-粗粒式沥青混凝土 8 cm-水泥碎石土 25 cm-水泥石
22、灰砂砾土 21 cm-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 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息(20) (15)1 中粒式沥青混凝土 4 1300 1900 计算应力2 粗粒式沥青混凝土 8 900 1000 计算应力3 水泥碎石土 25 1300 1300 计算应力4 水泥石灰砂砾土 21 800 800 计算应力塔里木大学课程设计13 5 土基 38.5 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 26.8 (0.
23、01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.8 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.7 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 111.4 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 303.2 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式) LS= 242 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.204 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.065 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .086 (MP
24、a)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .117 (MPa)塔里木大学课程设计14 致 谢在经历了近一个月的课程设计中，不仅使我对课本上的理论知识有了新的感官的认识，还培养了我们综合分析问题和解决问题的能力，熟悉了路基路面工程设计的方法和步骤，为我们走向工作岗位打下了坚实的基础，在这方面，杨柳老师对我们的指导和帮助更加使我有了新的进步，其次同学之间的相互帮助也让我少犯了一些不必要的错误。总之，我诚挚的感谢老师，各位同学及学院的大力支持，使我顺利的完成了此次的课程设计。参考文献1交通部第二勘查设计院.公路手册.路基(第二版).北京:人名交通出版社,19972方左英.路基工程.北京:人名交通出版社.19903沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面设计.北京:人民交通出版社.4邓学均.黄晓明.路基路面设计原理与方法.北京: 人民交通出版社.
