路基路面工程课程设计

路基路面工程课程设计

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算

书

班级：张三

姓名：李四

学号：王五

一、原始资料

某高速公路地处公路自然区划Ⅱ区，土基干湿类型为中湿。由交通调查某公路竣工初年的交通组成如下表，预测交通增长率为8％。

二、沥青混凝土路面设计

1、轴载分析

根据设计规范，公路等级为高速公路，设计年限取为15年，按双向四车道设计，车道系数是0.40-0.50，取0.45。

将交通组成数据输入东南大学HPDS2011软件，获得累计当量轴次及交通等级：

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次为321万次，属中等交通等级。

当以半刚性材料结构层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道上的累计当量轴次为277万次，属轻交通等级。

一个车道上大客车以及中型以上各种货车的日平均车数为418辆，属轻交通等级。

依据我国沥青路面交通等级划分规定，该高速公路为中等交通等级。

2、初拟路面结构组合设计

根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个结构组合方案。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量一集施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：

方案一：柔性基层沥青路面

细粒式沥青混凝土AC-13（4cm）+中粒式沥青混凝土AC-20（6cm）+密级配沥青碎石ATB-30（14cm）+贯入式沥青碎石（厚度待定）+级配碎石（20cm），以贯入式沥青碎石为设计层。

方案二：半刚性基层沥青路面

细粒式沥青混凝土AC-13（4cm）+中粒式沥青混凝土AC-20（6cm）+粗粒式沥青混凝土AC-25（8cm）+水泥稳定碎石（厚度待定）+水泥石灰砂砾土（20cm），以水泥稳定碎石为设计层。

3、各层材料抗压模量与劈裂强度确定

高等级公路规范规定材料设计参数需试验确定，本课程设计由于条件限制，材料设计参数直接取用沥青路面设计规范中建议数值，得到各层材料抗压模量与劈裂强度。

资料汇总

4、土基回弹模量确定

区，粉质土，路基处于中湿状态，稠度取为 1.0，查《二级该路段处于Ⅱ

2

自然区划各土组土基回弹模量参考值表》得土基回弹模量为29MPa，根据《公路沥青路面设计规范》规定，土基回弹模量应大于30MPa，取31MPa。

5、路面结构层厚度确定确定

（1）方案一的结构厚度确定

该结构为柔性基层沥青路面，公路等级系数为1.0，面层系数为1.0，路面结构类型系数为1.6，设计弯沉值为48.00（0.01mm）。利用东南大学HPDS2011软件计算出满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为7.4cm，同时满足层底拉应力

要求。设计厚度取贯入式沥青碎石层为8cm。各结构层验算结果见下表。

结构厚度计算结果

（2）方案二的结构厚度确定

该结构为半刚性基层沥青路面，公路等级系数为1.0，面层系数为1.0，路面结构类型系数为1.0，设计弯沉值为30.00（0.01mm）。利用东南大学HPDS2011软件计算出满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为16.1cm；满足层底拉应力要求的结构层厚度为23.4cm。设计厚度取水泥稳定碎石层为24cm。各结构层验算结果见下表。

结构厚度计算结果

6、方案确定

方案一沥青层厚度24cm，总厚度为52cm；方案二沥青层厚度18cm，总厚度62cm。考虑建设成本和实际需求，选择方案二作为最终方案。

7、路面结构图绘制

路面结构图、中央分隔带细部构造图、路缘石大样图及工程数量统计表。

三、水泥混凝土路面设计

1、交通量分析

根据水泥混凝土路面设计轴载换算方法，忽略小客车和车辆前轴对路面结构

计算的影响，计算各车型的轴载换算系数16

100i i P δ⎛⎫

⎪⎝⎭，得到标准轴载作用次数见

下表：

2、累计当量轴次计算

根据现行《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002），次路面设计基准期为30年，交通量方向系数取为0.5，交通量车道系数为0.7，车辆路基横向分布系数选为0.22，计算设计年限累计当量轴次为：

()()30

4

113650.50.9

726.6210.081365

0.220.50.90.08

29.710t

s r e r

N g N g η⎡⎤+-⨯⎣⎦=⨯⨯⨯⎡⎤⨯+-⨯⎣⎦=⨯⨯⨯=⨯

因此，可以判断该水泥混凝土路面交通为中等交通等级。 3、初拟路面结构组合设计

根据公路等级、路基干湿状态、公路交通等级及所在地区的气候条件、材料调查，拟定面层采用普通混凝土路面结构，厚度初定为26cm ；基层采用石灰粉煤灰稳定粒料20cm ，底基层采用级配碎石20cm 。

4、路面分块布置与接缝设计

拟定行车道混凝土板的平面尺寸为4.5 5.0m m ⨯，两侧硬路肩与行车道之间砌筑水泥混凝土路缘石，硬路肩与行车道采用相同面层厚度。

在设计中，横向施工缝为设传力杆平缝，横向缩缝为设传力杆的假缝，在邻近桥梁或固定建筑物处，或与其他类型路面相连处、小半径曲线和纵坡变换处，应设置横向胀缝。纵缝施工缝和缩缝均为设拉杆的平头缝。纵缝与横缝尽可能垂直正交，避免板块形成错缝和锐角形式。

5、混凝土面板弯拉应力及厚度设计 （1）基层顶面当量回弹模量

根据自然区划、干湿状态和土基组成，取土基顶面回弹模量040E MPa =。查《规范》附录E ，取石灰粉煤灰稳定粒料回弹模量11750E MPa =，级配碎石底基层回弹模量2215E MPa =。

()(

)2222112222

22

121

2

3312112211222

1

3320175020215

982.5202011121242020175020600201112124175020600205.140.3976.221x x x h E h E E MPa h h h h h E h E D E h E h MN m

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13

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00982.51.51 6.221 1.51 3.99640982.51 1.441 1.440.752

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（2）荷载疲劳应力

根据《规范》中相关规定，中等交通等级的水泥混凝土弯拉强度标准值为