路基路面工程沥青路面课程设计实例1.doc

1、1路基路面工程课程设计说明书目录轴载计算 21.1 代表轴载见 2-1 表 .21.2 轴载换算 21.2.1 当以设计弯沉值为指标和沥青层的层底拉力验算 2各种被换算车辆的作用次（次/日） .2ni1.3 计算设计年限内一个车道上累计当量轴次 .22 初拟路面结构 .23 路面材料配合比设计和设计参数的确定 23.1 材料的确定 23.2 路面材料抗压回弹模量的确定 .23.2.1 沥青材料抗压回弹模量的确定 23.2.2 半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定 23.3 材料劈裂强度的测定 24 验算拟定方案 .24.1 计算各方案的弯沉值 24.2 抗拉强度结构系数 Ks 及容许拉应力 R

2、计 .24.3 设计方案验算 2中湿路段 E0=35MPa2潮湿路段 E0=25MPa.25 验算防冻层厚度 .26 方案比选 2致谢 2主要参考资料 221 轴载计算1.1 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） 东风 EQ140 23.70 69.20 1 2 0 600东风 SP9250 50.70 113.30 3 2 4 450解放 CA10B 19.40 60.85 1 2 0 100黄河 JN150 49.00 101.60 1 2 0 350黄河 JN162 59.50 115.00 1 2

3、0 900黄海 DD680 49.00 91.50 1 2 0 350江淮 AL6600 17.00 26.50 1 2 0 5001.2 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1.2.1 当以设计弯沉值为指标和沥青层的层底拉力验算35.421PnCiiKiN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）ni标准轴载（kN）P各种被换算车型的轴载（kN）i轴数系数C1论组系数，双轮组为 1，单轮组为 6.4，四轮组为 0.382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 +1.

4、2（m-1）计算，m 为轴数。13前轴车型 前轴数 C1 C2 ni（次/日） P1 (kN) P(kN) N东风 EQ140 1 1 6.4 600 23.7 100 7.320东风 SP9250 1 1 6.4 450 50.7 100 150.030解放 CA10B 1 1 6.4 100 19.4 100 0.511黄河 JN150 1 1 6.4 350 49 100 100.601黄河 JN162 1 1 6.4 900 59.5 100 601.965黄海 DD680 1 1 6.4 350 49 100 100.601江淮 AL6600 1 1 6.4 500 17 100 1

5、.437累计 962.4674后轴车型 后轴 数 后轴轮 组数 C1 C2Ni(次/日） P1(kN) P(kN) N东风 EQ140 1 2 1 1 600 69.2 100 120.952东风 SP9250 3 2 1 1 3450 113.3 100 2323.988解放 CA10B 1 2 1 1 100 60.85 100 11.522黄河 JN150 1 2 1 1 350 101.6 100 375.021黄河 JN162 1 2 1 1 900 115 100 1653.020黄海 DD680 1 2 1 1 350 91.5 100 237.821江淮 AL6600 1 2

6、1 1 500 26.5 100 1.549累计 4723.873N1=4723.87+962.46=5686.291.2.2 当进行以半刚性层底拉应力为设计指标4821 PnCiiKiN轴数系数1轮组系数，双轮组为 1.0，单轮组 18.5，四轮组 0.092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)1(1C前轴车型 前轴数 |C1 C2 ni（次/日） P1(kN) P(kN) N东风 EQ140 1 1 18.5 600 23.7 100 0.110东风 SP9250 1 1 18.5 450 50.7 100 36.345解放 CA10B 1 1 18.5 10

7、0 19.4 100 0.004黄河 JN150 1 1 18.5 350 49 100 21.518黄河 JN162 1 1 18.5 900 59.5 100 261.547黄海 DD680 1 1 18.5 350 49 100 21.518江淮 AL6600 1 1 18.5 500 17 100 0.006累计 341.050后轴车型 后轴数 后轴轮 组数 C1 C2Ni(次/日） P1(kN) P(kN) N东风 EQ140 1 2 1 1 600 69.2 100 31.550东风 SP9250 3 2 1 1 3450 113.3 100 3665.836解放 CA10B 1

8、2 1 1 100 60.85 100 1.880黄河 JN150 1 2 1 1 350 101.6 100 397.391黄河 JN162 1 2 1 1 900 115 100 2753.1215黄海 DD680 1 2 1 1 350 91.5 100 171.964江淮 AL6600 1 2 1 1 500 26.5 100 0.012160累计 7021.753N1=314.05+7021.75=7335.81.3 计算设计年限内一个车道上累计当量轴次年份 增长系数 *365*第一年到本年份增长系数的积1 1 182.52 1.08 197.13 1.08 212.8684 1.0

9、8 229.89745 1.08 248.28926 1.07 265.66957 1.07 284.26638 1.07 304.1659 1.07 325.456510 1.07 348.238511 1.05 365.650412 1.05 383.932913 1.05 403.129614 1.05 423.286115 1.05 444.4504合计：4618.9Ne=N14618.9=2.63107Ne=N14618.9换算方法 沥青层的层底拉力验算时 半刚性材料的层底拉力验算时累计交通轴次 2.63107 3.39107可知，为特重交通等级。2 初拟路面结构结合已有工程经验与经

10、典构造，拟定了两个结构方案，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6组合与各厚度如下：方案一：4cm 细粒式 SMA 7cm 中粒式 AC 10cm 粗粒式 AC ? 粗粒式 ATB 基层18cm 级配碎石以沥青稳定碎石基层为设计层。方案二：5cm 细粒式 AC 6cm 中粒式 AC 9cm 粗粒式 ATB25cm 水泥稳定碎石 ？水泥石灰砂砾土以水泥石灰砂砾土为设计层。3 路面材料配合比设计和设计参数的确定3.1 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 F40200

11、4）相关规定。3.2 路面材料抗压回弹模量的确定3.2.1 沥青材料抗压回弹模量的确定拟定 20和 15的抗压回弹模量，见表 3-1沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值 表 3-120抗压回弹模量（Mpa） 15抗压回弹模量（Mpa）标准差 2Ep标准差 2Ep2p材料名称 ppap 代P细粒式 SMA 2000 180 1640 1800 300 1200 2600细粒式沥青混凝土 1700 150 1400 2100 340 1420 2780中粒式沥青混凝土 1600 150 1300 1900 180 1540 2260粗粒式沥青混凝土 1450 50 1350 1850 60 1730

12、 1970密集配沥青碎石 1200 150 900 1300 150 1000 130073.2.2 半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定拟定材料抗压回弹模量，见表 3-2半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值 表 3-2抗压模量（Mpa）方差 2Ep2p材料名称 Ep代水泥稳定碎石 3000 780 1640 4760水泥石灰砂砾土 1590 250 1090 2090级配碎石 4003.3 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 3-3路面材料劈裂强度 表 3-3材料名称 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

13、 青碎石 水泥稳定碎石 水泥石灰 砂砾土 SMA劈裂强度 1.2 1.0 0.8 0.6 0.6 0.4 1.64 验算拟定方案4.1 计算各方案的弯沉值路面的弯沉值 由下式求出ldANBSCed2.06式中： 设计弯沉值（mm）ld设计年限内一个车道累计当量标准轴载通过次数Ne公路等级系数，高速公路、一级公路取 1.0，二级公路为AC1.1，三四级公路为 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S沥青碎石、上拌下贯或灌入式路面、理清处治为 1.1路面结构系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为 1.0，柔性B基层沥青路面为 1.6，若基层由柔性材料和半刚性材料组合而8成，

14、则位于两者之间，通过线性内插决定。表 4-1 各方案弯沉值方案 基层类型 AC AS AB LD=600Ne-0.2 AC AS AB一 柔性 1 1 1.6 33.6二 半刚性 1 1 1.1 21.04.2 抗拉强度结构系数 Ks 及容许拉应力 R 计（沥青混凝土面层）0.2s9/ecKNA（无机结合料稳定集料）.1s35（无机结合料稳定细粒土）0.s4/ecspRK序号结构层材料名称 Ne AC 劈裂强度 Ks值容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 2.63107 1 1.2 3.86 0.312 中粒式沥青混凝土 2.63107 1 1.0 3.86 0.263 粗粒式沥青混凝土

15、2.63107 1 0.8 3.86 0.214 SMA 2.63107 1 1.6 3.86 0.415 密集配沥 青碎石 2.63107 1 0.6 3.86 0.166 水泥稳定 碎石 3.39107 1 0.5 2.36 0.217 水泥石灰 砂砾土 3.39107 1 0.4 2.03 0.204.3 设计方案验算中湿路段 E0=35MPa方案一验算：9结构厚度计算结果20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）序号结构层材料名称 均值 标准 差 均值标准差劈裂强度（Mpa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（Mpa）1 细粒式 SMA 2000 180 1800 60 1.

16、6 4 0 0.412中粒式沥青混凝土1600 150 1900 105 1.0 7 0 0.263粗粒式沥青混凝土1450 50 1850 300 0.8 10 0.039 0.214 粗粒式 ATB 1200 150 1300 110 0.6 18 0.108 0.165 级配碎石 400 0 400 - - 18 - -6 土基 35 0 - - - - -单轴双轮组 aMP7.cm65.10MPaE201cmh41=E623弯沉修正系数 5742.0).()65.102(.1)(20(63.1 3638.36.08. PLFs.1E7.4=h查表得， 7.6又 得02183520 43

17、.1K121EFKPLs=dSL= 83.05742.3170.651.0223012 d10由 及 ， 查表得2K0Eh8.3HmHc6.45.183. cmhhKk 86.43106.94716084h10574.2.2.24.2532得 c.74故粗粒式ATB厚度为 c82） 结构层底拉应力验算(1)细粒式SMA拉应力， ，cmh41=MPaE1801MPaE1902cmHKk 26.3048389597 9.09.0.0.09.025， ， ，5.12E1.20376.=h1.265.0H查表得， 即沥青上面层层底受压应力(2)中粒式沥青混凝土层底拉应力 cmEhK 89.107190

18、84221 cmHKk 5.310.421785041385 9.9.09.09.035 , , ,1.812E2.02E6.h93H查表得， ，所以0(3)粗粒式沥青混凝土底拉应力验算 cmEhK 342.1096.74.318509071854331 ,3,0 42MPaPa11cmEhHKk 859.2.41830183018 9.9.9.045 04.6.13,.65.2,7.5,72.53012 hH查图得， .,6.1,.2m满足要求(4)粗粒式ATB层底拉应力验算 cmEhK 097.431892.46.870.138051397108441 ,4,3 524 MPaPacmH0

19、28.465.197,704.65.18,09.,07.122 h查图得， .,3.1,4.2m满足要求(5)级配碎石层底拉应力满足验算方案二结构厚度计算结果20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）序号结构层材料名称均值 标准 差 均值 标准 差劈裂强度（Mpa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（Mpa）1细粒式沥青混凝土1700 150 2100 340 1.2 4 0 0.312中粒式沥青混凝土1600 150 1900 105 1.0 6 0 0.26123粗粒式ATB1200 150 1300 110 0.6 9 0.001 0.164水泥稳定碎石3000 780 320

20、0 780 0.6 25 0.179 0.215水泥石灰砂砾土1590 250 1590 250 0.4 20 0.046 0.206 土基 35 0 - - - - -单轴双轮组 aMP7.cm65.10MPaE170cmh51E623弯沉修正系数 4802.)7.05()6.120(.1)(20(63.1 3638.36.08. PLFs94.71E75.4h查表得， 8.5又 查表得026320 64.1K121EFKPLs=dSL= 52.048.6180.517.02012 d由 及 ， 查表得2KEh4.5HmHc.765.104.5 cmhKk 5.7h8.0136.71905h

21、3219034.24.4.2.232得 c.4故水泥石灰砂砾土厚度为 c2） 结构层底拉应力验算(1)细粒式沥青混凝土层底拉应力13， ，cmh41MPaE2101MPaE1902cmHKk 47.5190359396 .9.0.0.09.025， ， ，.12E.2076.=h2.6.1047H查表得， 即沥青上面层层底受压应力(2)中粒式沥青混凝土层底拉应力 cmEhK 21.0961024221 cmHKk 3.1026.58913051302539 9.909.035 , , ,684.0192E8.1902E86.51047h60.95.12H查表得， 所以(3)粗粒式ATB底拉应力

22、验算 cmEhK 3.21956.70813906134331 ,2,0 42MPaPa cEhHKk 41.7986.32101305 9.9.9.0354 06.25.,.5.47,8.2,6.120hH查图得， 9.0,5.1,.m满足要求14(4)粗粒式ATB层底拉应力验算 cmEhK 56.4120.8152.30253109263014341 ,5,224 MPaPacmH928.365.104,89.610,.30,9.305212 h查图得， .,61.,.2m满足要求（5）水泥石灰砂砾土层底拉应力验算由（4） 928.365.104,89.65102,.3205,9.3201

23、 hHEE查表： .,48.1,.m潮湿路段 E0=25MPa方案一验算：结构厚度计算结果20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）序号结构层材料名称 均值 标准 差 均值标准差劈裂强度（Mpa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（Mpa）1 细粒式 SMA 2000 180 1800 60 1.6 4 0 0.412中粒式沥青混凝土1600 150 1900 105 1.0 7 0 0.263粗粒式沥青混凝土1450 50 1850 300 0.8 10 0.054 0.214 粗粒式 ATB 1200 150 1300 110 0.6 23 0.098 0.165 级配碎石 40

24、0 0 400 - - 18 - -156 土基 25 0 - - - - -单轴双轮组 aMP7.cm65.10MPaE201cmh41=E623弯沉修正系数 5341.0)7.2()65.102(.1)(20(63.1 638.36.08. PLFs.1E7.4=h查表得， 7.6又 得021520 52.1K121EFKPLs=dSL= 65.0341.5270.61.023012 d由 及 ， 查表得2KEh5.4HmHc3.865.1045. cmhhKk 3.48106.9471608h1074.24.24.2.232得 c.4故粗粒式ATB厚度为 c32） 结构层底拉应力验算(1

25、)细粒式sma拉应力， ，cmh41=MPaE1801MPaE1902cmHKk 26.340839597 9.9.0.0.09.025， ， ，5.12E1.20376.=h2.65.104H16查表得， 0即沥青上面层层底受压应力(2)中粒式沥青混凝土层底拉应力 cmEhK 89.10719084221 cmHKk 5.30.421185043285 9.9.09.09.035 , , ,1.812E.02E6.h93H查表得， ，所以0(3)粗粒式沥青混凝土底拉应力验算 cmEhK 342.1096.74.318509071854331 ,3,0 42MPaPacEhHKk 853.27

26、9.4310810 9.9.9.045 04.6.1,.65.27,.35,72.185302 hH查图得， 04.,.1,.2m满足要求(4)粗粒式ATB层底拉应力验算 cmEhK 097.48239.146.870.1320851397108441 ,4,3 524 MPaPacmH89.465.107,74.65108,9.0,7.0122 h查图得， .,3.1,.2m17满足要求(5)级配碎石层底拉应力满足验算方案二结构厚度计算结果20抗压模量（Mpa）15抗压模量（Mpa）序号结构层材料名称均值 标准 差 均值 标准 差劈裂强度（Mpa）厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（

27、Mpa）1细粒式沥青混凝土1700 150 2100 340 1.2 4 0 0.312中粒式沥青混凝土1600 150 1900 105 1.0 6 0 0.263粗粒式ATB1200 150 1300 110 0.6 9 0.02 0.164水泥稳定碎石3000 780 3200 780 0.6 25 0.167 0.215水泥石灰砂砾土1100 250 1590 250 0.4 24 0.053 0.206 土基 25 0 - - - - -单轴双轮组 aMP7.cm65.10MPaE170cmh51E622弯沉修正系数 3761.0).5()6.10(3.1)(20(63.1 38.6

28、.038. PLFs94.71E75.4h查表得， 31.618又 查表得024.16520E75.1K12EFKPLs=dSL= 45.03761.51.607.201012 d由 及 ， 查表得2KEh.6HmHc9.465.10.6 cmhKk 9.64h8.0136.71905h325103 54.2424.2532得 c.4故水泥石灰砂砾土厚度为 c2） 结构层底拉应力验算(1)细粒式沥青混凝土层底拉应力， ，cmh41MPaE2101MPaE1902cmHKk 47.91054359396 9.9.0.0.09.025， ， ，.12E.2076.=h.6.107H查表得， 故沥青

29、上面层层底受压应力(2)中粒式沥青混凝土层底拉应力 cmEhK 21.0961024221 cmHKk 3.10526.89130541302539 9.909.035 19, , ,684.01932E017.9250E086.154h60.95.3H查表得， 所以(3)粗粒式atb底拉应力验算 cmEhK 3.21956.708139061324331 ,0 42MPaPa cEhHKk 72251301305 9.9.9.0354 061.5.3,167,.2,6.120hH查图得， 1.,59.,.1m满足要求(4)粗粒式ATB层底拉应力验算 cmEhK 56.4120.8152.30

30、253109263014341 ,5,224 MPaPacm4H928.365.10,9.6510,9.30,9.305212 h查图得， .,1.,4.2m满足要求（5）水泥石灰砂砾土层底拉应力验算由（4） 928.365.104,9.651024,9.3205,9.3201 hHEE查表： .,.1,.m205 验算防冻层厚度 方 案 一 ： 沥 青 层 厚 度 21cm 总 62cm， 满 足 防 冻 大 于 50cm 要 求 。方 案 二 ： 沥 青 层 厚 度 19cm 总 68cm， 满 足 防 冻 大 于 50cm 要 求 。6 方案比选从经济方面考虑，方案二经济投入较小，但是方案一是柔性路面，在应力应变传递协调过度方面比较顺利，结构排水良好。方案二半刚性基层路面表面易开裂形成较多横向裂缝，减小寿命。故选方案一。