路基路面课程设计计算示例

附表：
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*新建路面设计成果文件汇总* ************************** 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 19.4 49 40.75 50 42.2 25.55 37.1 19.3 60.85 101.6 79 90 80 55.1 72.65 27.9 1 1 2 1 1 1 2 1 后轴轮组数 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 <3 <3 后轴距(m) 交通量 400 210 160 90 50 80 70 600 解放 CA10B 黄河 JN150 日野 KF300D 斯柯达 706R 依士兹 TD50 交通 SH141 长征 XD980 红旗 CA630
面中的表 4.2.1“沥青混合料类型的选择（方孔筛） ” ，采用三层是沥青面层，表面层采用沥 青表面处治（厚度 3cm） ，中面层采用细粒式沥青混凝土（厚度 4cm） ，下面层采用粗粒式沥 青碎石（厚度 8cm） 。 3）各层材料的抗压模量与劈裂强度 （见附表：新建路面设计成果文件汇总） 4)土基回弹模量的确定 该区段处段处于 取 31.5Mpa。 5）设计指标的确定 （1）设计弯沉值 该公路为一级公路，公路等级系数 层类型系数 取 1.0，面层是沥青混凝土，面层类型系数 取 1.0。 区，为粉质土，道路冻深大于 200，所以回弹模量在 33.5Mpa 以内，
路基路面工程课程设计计算书 一．路基设计
路基是在天然地表按照道路的设计线形（位置）和设计断面（几何尺寸）的要求开挖或 堆填而成的岩土结构物。 1.选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度 路基断面形式分为路堤、路堑和半挖半填三种。此处选择路堤形式。由工程概况已 知，该工程为一级公路，四车道，计算行车速度 80km/h，则根据路基规范查表结果如 下： （1.公路车道宽度 3.75m，间距 0.5m； （2.公路中央分隔带宽度取 2.00m，中间带宽度取 3.00m 路缘带宽度取 0.5m ； （3.硬路肩 2.5m,土路肩 0.75m； （4.由Ⅱ1 自然区划的中湿状态下的粉性土查表的 H=3.8，H=3.0，可选择路基高度 H=3.5m。 综 合 以 上 三 部 分 结 构 组 成 ， 可 计 算 得 出 该 设 计 路 基 宽 度 为 D=3+4 × 3.75+2 × 2.5+2 × 0.75+0.5×2=25.50m,满足路基设计规范中的设计宽度最小值 21.50m。 2.选择路基填料与压实标准 由于该地沿线碎石产量丰富，故可选取碎石作为路基填料，其颗粒较粗，具有足够的 强度、抗变形能力和水稳性，是修筑路堤的良好材料。 我国目前以压实度 K 作为控制土基压实的标准。 3.确定边坡形状与坡度、坡沟 边坡形状选择直线型，单一坡度为 1:1 ；并选用梯形边沟，边沟坡度为 1:1，边沟深度 取 0.6m，行车道做成向外 2%的坡度，硬路肩坡度与行车道坡度一致，土路肩做成向外 3%的 坡度。 4.坡面防护与加固设计 可选用植物防护即在在路基两旁种植植物（如种草或铺草皮） ，也可选用砌石防护如干 砌和浆砌。 5.路基排水结构设计 地面排水设计排水沟、侧沟； 地下排水设计排水槽。 6.附属设施设计 护坡道宽度视边坡高度而定，H>3m 时，取 1m,本公路取 1m ； 碎石台宽度一般为 1-1.5m； 由于路基直接选用典型断面图时不必进行个别论证与验算， 故该路基无需进行边坡稳定 与挡土墙设计。
二．路面设计
该路面设计采用沥青路面，按照设计弯沉标准进行路面设计。 1.)轴载分析 路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载。 （1）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算
轴载换算采用如下的计算公式：
N

k
i 1
C 1 C 2 n i ( Pi / P ) 4 . 35
7）确定石灰粉煤灰碎石厚度 通过计算机设计程序 HPDS2003 计算得到， 石灰粉煤灰碎石的厚度为 22 ㎝， 实际路面结 构的路表实测弯沉值为 21.9（0.01 ㎜） ，沥青面层的层底均受压应力,石灰土层底的最大拉 应力为 0.152MPa，石灰粉煤灰碎石层底最大拉应力为 0.097MPa。 上述设计结果满足设计要求。
设计年限 15 车道系数 .4 交通量平均年增长率 6.5 ％ 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 : 649 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2291357 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 : 406 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1433422 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 : 32.1 (0.01mm)
层位 1 2 3 4 5 6 结 构 层 材 料 名 称 沥青表面处治 细粒式沥青混凝土 粗粒式沥青碎石 石灰土 石灰粉煤灰碎石 土基
: : : : : :
一级公路 5 BZZ-100 32.1 (0.01mm) 5 15 (cm)
厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) (20℃) 3 4 8 20 ? 1400 1200 900 1500 550 31.5 (15℃) 2000 1600 1200 1500 550 .28 .15 .44 容许应力(MPa)
ห้องสมุดไป่ตู้
，对于半刚性基层取 1.0。 =600×2291357.6
-0.2
设计弯沉值为： =600
×1.0×1.0×1.0= 32.1 (0.01mm)
-------设计年限内一个车道上的累计当量轴次； （2）各层材料的容许拉应力 ---沥青混凝土半刚性材料在规定温度 的劈裂强度（MPa） ； 沥青表面处治： δR=0 细粒式沥青混凝土： =0.09 =0.44/2.26=0.195 -----沥青混凝土级配类型系数。细、中粒式混凝土为 1.0，粗粒式沥青混凝土为 1.1；粗 粒式沥青碎石： δR=0 石灰土： =0.45×1433422.4 =0.28/2.14=0.131 石灰粉煤灰碎石： =0.35×1433422.4 =0.15/1.66=0.09
2.）结构组合与材料选取 有上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 286 万次。 根据规范推荐 结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（15cm） ， 基层采用石灰土（取 20cm）底基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定） 。 规范规定一级公路的面层由二层至三层组成。 查规范中的第四节沥青路面的 4.2 高级路
竣 工 验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 新建路面的层数 : 标 准 轴 载 :
后轴数
后轴轮组数
后轴距
交通量 （次/日）
1 1 2 1 1 1 2
双 双 双 双 双 双 双
0 0 2<3 0 0 0 2<3
400 210 160 90 50 80 70
7.52 242.90 54.18 40.99 8.71 0.69 12.11
N=
367.1
注：轴载小于 50kN 的轴载作用不计。 累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是 15 年，车道系数取 0.4。 累计当量轴次： ×367.1×0.4= 1433422.4
注：N-标准轴载的当量轴次，次/d。 -被换算车型的各级轴载作用次数。次/d，P-标准轴载，KN。

–被换算车型的各级轴载， -轴数系数，
=1+1.2（m-1） ，m 为轴数，
-轮组系数，
但轮组 6.4，双轮组 1，四轮组 0.38 。
车型 （kg） 解 放 CA1013 黄 河 JN150 日 野 KF300 斯柯达 706R 依士兹 TD50 交 通 SH141 长 征 XD980 红 旗 CA630 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 （不计） 60.85 49 101.6 40.75 79 50 90 42.2 80 25.55 55.1 37.1 72.65 （不计） 27.9 N=
×642×0.4= 2291357.6 (2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为： 如表 14-17 所示。 ， 计算结果
车型 （kg） 解 放 CA1013 黄 河 JN150 日 野 KF300 斯柯达 706R 依士兹 TD50 交 通 SH141 长 征 XD980 前轴 后轴 后轴 后轴 前轴 后轴 后轴 后轴 后轴 （不计） 60.85 101.6 79 50 90 80 55.1 72.65
--------------------------------------沥青表面处治 细粒式沥青混凝土 粗粒式沥青碎石 石灰土 石灰粉煤灰碎石 土基 3 cm 4 cm 8 cm 20 cm 22 cm -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
层位 (MPa) 1 2 3 4 5
结 构 层 材 料 名 称 沥青表面处治 细粒式沥青混凝土 粗粒式沥青碎石 石灰土 石灰粉煤灰碎石
劈裂强度(MPa)
容许拉应力
1 .6 .25
.44 .28 .15
新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 新建路面的层数 标 准 轴 载 路面设计弯沉值 路面设计层层位 设计层最小厚度
后轴数
后轴轮组数
后轴距
交通量 （次/日）
1 1 2 1 1 1 2 1
双 双 双 双 双 双 双 双
0 0 2<3 0 0 0 2<3 0
400 210 160 90 50 80 70 600
46.09 285.37 146.87 85.16 26.44 7.38 4.36 7.03
642
注：轴载小于 25kN 的轴载作用不计。 累计当量轴次 根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取 15 年。四车道的车道系数是 0.4-0.5，取 0.4. 累计当量轴次：
按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 32.1 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 33.3 (0.01mm) H( 5 )= 25 cm LS= 30.2 (0.01mm) H( 5 )= 21.9 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 21.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 21.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 21.9 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 21.9 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 21.9 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 45 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:
0.11 0.11
----抗拉强度结构系数。
1.0×2291357.6
0.22
/1.0=2.26;
=2.14;
=1.66
6)设计资料总结 设计弯沉为 32.10（0.01mm） ，相关设计资料汇总如下表： 结 构 层 材 料 名 称 沥青表面处治 细粒式沥青混凝土 粗粒式沥青碎石 石灰土 石灰粉煤灰碎石 土基 厚 度 (cm) 3 4 8 20 22 --抗 压 模 量 (MPa) (20℃) 1400 1200 900 1500 550 31.5 --抗 压 模 量 (MPa) (15℃) 2000 1600 1200 1500 550 容许拉应力（MPa） 0 0.44 0 0.28 0.15 ---