1、路基路面工程课程设计西南石油大学土木工程与建筑学院2011 年 10 月 27 日一、高速公路沥青路面设计1. 设计目的通过本设计掌握高速公路沥青路面设计的基本过程和计算方法。2. 设计题目乐山地区高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度 0.5m。近期混合交通量为 25350 辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表 1、表 2 所示，交通量年平均增长率 8%。该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。请设计合适的半刚性沥青路面结构。表 1 某路段混合交通组成车型分类 一类车 二类车 三类车 四类车 五类车 六类车代表车型 桑塔纳 五
2、十铃 解放 CA10B 黄河 JN150 黄河 JN162 交通 SH361比重 (%) 24.57 42.30 22.04 9.01 1.89 0.18表 2 代表车型的技术参数序号汽车型号总重(KN)载重(KN)前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数 轮组数 轴距(cm)产地1 桑塔纳 21 双 中国2 五十铃 42 双 中国3 解放 CA10B 80.25 40.00 19.40 60.85 1 双 中国4 黄河 JN150 150.60 82.60 49.00 101.60 1 双 中国5 黄河 JN162 174.50 100.00 59.50 115.00 1 双 中国6 交通 SH3
3、61 280.00 150.00 60.00 2110.0 2 双 130 中国3. 设计依据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)路基路面工程 ，邓学钧主编，2008.54. 设计方法与设计内容1). 根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值；2). 计算设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；3). 根据设计资料，确定合适的面层类型(包括面层材料级配类型)；4). 拟 定 2 种 可 能 的 路 面 结 构 组 合 与 厚 度 方 案 ， 确 定 各 结 构 层 材 料 的 计 算 参数 ；5). 根据公路沥青路面设计规范验算拟定的路面结构。5设计要求1)
4、. 总体要求：根据设计资料，初步拟定 2 种路面方案，并对这 2 种方案进行经济技术比较(经济技术比较以初始修建费为依据，每种材料的单价见附录中的表 3 所示)；2). 要求计算每种代表车型的轴载系数(共两种：一种以设计弯沉值为指标及沥青层底拉应力验算时的轴载换算系数；另一种为进行半刚性基层底拉应力验算时的轴载换算系数)。3). 拟定的路面结构方案，应明确标示出每种材料的名称、厚度和设计时使用的模量值，如附录中(2)所示。并列出路面结构验算过程。6附录1). 乐山地区 2003 年材料单价表表 3 乐山地区 2003 年材料单价表材料 单位 单价(元) 材料 单位 单价(元)4cm 细粒式沥青
5、砼 m2 27.490 20cm 水泥稳定碎石 m2 29.3104cm 细粒式沥青砼( 改性) m2 30.120 32cm 水泥稳定碎石 m2 47.3904cm 中粒式沥青砼 m2 25.460 34cm 水泥稳定碎石 m2 50.1205cm 中粒式沥青砼 m2 28.590 20cm 二灰稳定碎石 m2 29.3506cm 中粒式粒式沥青砼 m2 34.300 32cm 石灰稳定碎石 m2 39.5106cm 粗粒式沥青砼 m2 32.220 34cm 石灰稳定碎石 m2 41.7608cm 粗粒式沥青砼 m2 42.950 级配碎石 m3 86.29020cm 二灰土 m2 16.
6、400 5%石灰土(土基处治) m3 18.0002). 路面结构方案图示(如图 1)：15 20 方差4 c m S M A - 1 3 1 8 0 0 M P a 1 4 0 0 M P a 2 0 0 6 c m A C - 2 0 1 8 0 0 M P a 1 2 0 0 M P a 1 0 0 8 c m A C - 2 5 1 2 0 0 M P a 1 0 0 0 M P a 5 0 3 8 c m 二 灰 碎 石 3 6 0 0 M P a 1 5 0 0 M P a 1 0 0 ( 拉应力 ) ( 弯沉 )2 0 c m 二 灰 土 2 4 0 0 M P a 7 5 0
7、M P a 1 0 0 ( 拉应力 ) ( 弯沉 )土 基图 1 路面结构示意图表 4 上述路面结构参数表抗压回弹模量层位编号 类型弯沉计算 应力计算厚度(cm) 泊松比 层间接触关系1 细粒式沥青砼 1400 2000 4 0.25 连续2 中粒式沥青砼 1200 1800 6 0.25 连续3 粗粒式沥青砼 1000 1200 8 0.25 连续4 二灰稳定集料 1500 3600 38 0.25 连续5 二灰土 750 2400 20 0.25 连续3). 材料设计参数参考表 5 沥青混合料材料参数抗压模量 E(MPa) 15劈裂强度材料名称20 15 15 备注密级配 1200-160
8、0 1800-2200 1.2-1.6 AC-10，AC-13细粒式沥青砼开级配 700-1000 1000-1400 0.6-1.0 OGFC沥青玛蹄脂碎石 1200-1600 1600-2000 1.4-1.9 SMA中粒式沥青砼 1000-1400 1600-2000 0.8-1.2 AC-16，AC-20密级配粗粒式沥青砼 800-1200 1000-1400 0.6-1.0 AC-25密级配 1000-1400 1200-1600 0.6-1.0 ATB-25大粒径沥青碎石基层 半开级配 600-800 AM25-40沥青贯入式 400-600 表 6 基层、底基层材料设计参数材料名
9、称 配合比或规格要求 抗压模量 E(MPa)(弯沉计算) 劈裂强度(MPa) 抗压模量 E(MPa)(拉应力计算)二灰砂砾 7：13：80 1100-1500 0.6-0.8 3000-4200二灰碎石 8：17：80 1300-1700 0.5-0.8 3000-4200水泥砂砾 4%-6% 1100-1500 0.4-0.6 3000-4200水泥碎石 4%-6% 1300-1700 0.4-0.6 3000-4200石灰水泥粉煤灰砂砾 6：3：16：75 1200-1600 0.4-0.55 2700-3700水泥粉煤灰碎石 4：16：80 1300-1700 0.4-0.55 2400
10、-3000石灰土碎石 粒料60% 700-1100 0.3-0.4 1600-2400碎石灰土 粒料40-50% 600-900 0.25-0.35 1200-1800水泥石灰砂砾土 4：3：25：68 800-1200 0.3-0.4 1500-2200二灰土 10：30：60 600-900 0.2-0.3 2000-2800石灰土 8%-12% 400-700 0.2-0.25 1200-1800石灰土处理路基 4%-7% 200-350 基层连续级配型 300-350基层骨架密实型 300-500级配碎石底基层、垫层 200-250填隙碎石 底基层 200-280 未筛分碎石 做底基层
11、用 180-220级配砂砾、天然砂砾 做底基层用 150-200中粗砂 垫层 80-100二、路基挡土墙设计1、设计目的通过设计掌握重力式挡土墙的设计方法与设计内容。二、设计题目某二级公路路基宽 8.5 米，双向两车道，桩号 K23+150K23+10 段需设置路肩式挡土墙，分段长度为 10 米，端部需设锥形护坡。要求设置普通重力式挡墙，墙身及基础采用浆砌片石（250 号片石，50 号砂浆）墙身断面尺寸建议如图所示，浆砌片石扩大基础下采用砂砾石材料（基础埋深为地面以下 1 米），各设计参数分别为：=30 度，=15 度，=21 度 48 分，0=5 度 43 分， 砌体=22KN/m3， 填土
12、=18KN/m 3，=0.6，地基承载能力应力标准值 fk=450KN/m3，圬工砌体的极限抗压强度为 700 KN/m3，极限抗拉强度为 110 KN/m3，极限抗剪强度为 80 KN/m3.三、设计内容与要求1、研读挡土墙设计算例及路面结构设计与计算的有关例题。 2、认真分析设计任务书所提供的设计依据。3、近行挡土墙设计计算。 4、进行车辆荷载换算（包括计算荷载、验算荷载）。 5、利用所学知识中的相应公式，计算主动土压力，求出土压力的大小、方向及作用点。6、设计挡土墙截面 先拟定墙身尺寸，然后进行：a . 抗滑稳定性验算； b . 抗倾覆稳定性验算c . 基底应力验算 d . 截面应力验算 7、 挡土墙截面尺寸的调整与选取（挡土墙截面尺寸要满足计算荷载及验算荷载的各项要求）； 8、 画出选用的挡土墙横断面图，整理计算书等有关设计文件。
