路基路面工程课程设计计算书

路基路面工程课程设计计算书

（第一组）

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一、沥青路面设计

1.轴载换算

（1）以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时

表一

（2）以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时

表二

已知设计年限内交通量平均增长率%

r

=

8

该道路为高速公路，其设计年限15=t 。

设该高速公路为双向四车道，取车道系数45.0=η，则 （1）以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时

61511019.345.014.71636508

.0]1)08.01[(365]1)1[(⨯=⨯⨯⨯-+=⋅⋅⨯-+=ηN r r N t e 次

（2）以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时

6152

1042.245.049.54236508

.0]1)08.01[(365]1)1[(⨯=⨯⨯⨯-+=⋅⋅⨯-+=ηN r r N t e 次

2.初拟结构组合和材料选取

（1）由以上计算结果得，设计年限线内一个车道上的累计标准轴次为319万次，属中等交通，给出以下两种组合方案 方案一：

①路面结构采用沥青混凝土（厚18cm ），基层采用水泥碎石（厚38cm ），底基层采用水泥石灰沙砾土（厚度待定），以水泥石灰沙砾土为设计层。

②采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚4cm ），中面层采用中粒式沥青混凝土（厚6cm ），下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚8cm ） 方案二：

①路面结构采用沥青混凝土（厚27cm ），基层采用水泥砂砾（厚度待定），底基层采用级配沙砾（厚18cm ），以水泥稳定砂砾为设计层。

②采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚4cm ），中面层采用中粒式沥青混凝土（厚8cm ），下面层采用密集配沥青碎石（厚15cm ） （2）确定各层材料回弹模量与劈裂强度

表三

3.确定土基回弹模量

该路段处于2Ⅱ区，粉质土，路基处于干湿状态，稠度取1.0，查表“二级自然区

划各土组土基回弹模量参考值”，得土基回弹模量为29MPa （1）设计弯沉值

本公路为高速公路，公路等级系数0.1=c A ，面层为沥青混凝土，面层系数

0.1=s A ，半刚性基层，基层系数B A =1.0

0.260.2600600(3.1910)11130.03d e C S B l N A A A --==⨯⨯⨯⨯⨯=（单位0.01mm ）

（2）各层允许拉应力 方案一：

表四

方案二：

表五

4.资料汇总

方案一：

表六

方案二：

表七

5.方案确定

根据东南大学道路计算软件计算得，

方案一计算层厚度为15cm，道路总厚度为71cm。

方案二计算层厚度为34cm，道路总厚度为79cm

两种方案的其他条件均满足要求，故取总厚度最小的方案为最终方案，即取第一种方案为最终方案。

二、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)100

(i i P

δ，得到标准轴载作用次数，见

下表

表八

查表得，高速公路设计基准期为30年。安全等级为一级，临界荷位车辆轮迹横向分布系数取0.22，交通方向系数取为0.5，交通车道系数取为0.9，则设计年限累计当量轴次为：

304[(1)1]726.62[(10.08)1]3653650.220.50.929.7100.08

t s r e r N g N g η+-⨯+-=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯次

属于中等交通。

2.初拟路面结构

查表，得安全水平为一级的道路对应的变异水平为低级。初拟普通混凝土面层厚为24cm ，基层选用水泥稳定粒料厚20cm ，底基层为15cm 低剂量无机结合料稳定类混合材料。

普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m ，长5m ，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。

在设计中设想施工缝为设传力杆平缝，横向缩缝为设传力杆的假缝形式，在临近桥梁或固定建筑物外，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。

3.路面材料参数确定

查表，普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MPa ，相应弯拉弹性模量标准值为29GPa 。

路基回弹模量取50MPa 。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取800MPa ，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa 。

计算基层顶面当量回弹模量（土基顶面回弹模量0E =40MPa ）：

222211222

22

120.215000.1580012480.20.15X X h E h E E MPa h h +⨯+⨯===++ 3321

1122121122

233

1()11()

121241(0.150.2)11(15000.28000.15)()12415000.28000.153.85X E h E h h h D E h E h MN m --+=++++=⨯+⨯++⨯⨯=⋅

0.333X h m =

== 0.450.45

012486.22[1 1.51(

)] 6.22[1 1.51()] 4.22340

X E a E --=-=-= 0.550.55012481 1.44(

)1 1.44()0.78340

X E b E --=-=-⨯= 110.7833

3001248() 4.2230.33340()224.8140

b

X t X

E E ah E MPa E ==⨯⨯⨯=

普通混凝土面层难过的相对刚度半径为：

0.5370.5370.240.651r m ==⨯=

4.荷载疲劳应力

标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：

0.620.620.0770.0770.6510.24 1.033ps r h MPa σ--==⨯⨯=