路基路面课程设计

一、设计任务书

1.基本要求

东北某公路部分路段拟建一条4车道的一级公路，设计年限为15年，拟采用沥青路面结构，需进行路面结构设计。

2.气象资料

该公路所在地区为

2

V区，最低气温为-15℃。

3.地质资料与筑路材料

沿线土质为紫色粉质粘性土，地下水位距地表为1.2m，路基填土高平均为0.7m.公路沿线有大量碎石集料，筑路材料丰富，并有水泥、石灰和粉煤灰等供应。

4.交通资料

据预测该路竣工初年的交通组成如表1所示。使用年限内交通量的年平均增长率为10%。

表1 交通量组成

车型前轴重

（kN）

后轴重

（kN）

后轴数后轴轮组数后轴距

交通量

（次/日）

东风KM340 24.6 67.8 1 2 - 460

江淮HF150 45.1 101.5 1 2 0 400 东风

SP9135B

20.1 72.6 2 2 4 170

五十铃

EXR18L

60.0 100.0 3 2 4 400

江淮

HF140A

18.9 41.8 1 2 0 150

五十铃

NPR595G

23.5 44.0 1 2 0 100 5.参考资料和应用软件

（1）主要以《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）为主，或参考本课程使用的教材。

（2）应用的软件为BISAR及CAD。

6.提交材料

每个同学需提交的材料包括：设计计算书、拟设计路面结构的横断面示意图、拟设计路面结构的弯沉（径向）和应力分布图（竖向）。

二、设计计算书

1.基本资料： （1）自然地理条件

新建一级公路地处2V 区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，沿线土质为紫色粉质粘性土，填方路基高0.7m ，地下水位距地表为1.2m ，属中湿状态，最低气温-15℃。 （2）土基回弹模量的确定

设计路段路基处于中湿状态，路基土为紫色粉质粘性土，根据查表法确定土基回弹模量设计值为37MPa

（3）据预测该路竣工初年的交通组成如表1所示。使用年限内交通量的年平均增长率为10%。

表1 交通量组成

车型 前轴重 （kN ） 后轴重 （kN ） 后轴数 后轴轮组数

后轴距 交通量 （次/日） 东风KM340 24.6 67.8 1 2 - 460 江淮HF150 45.1 101.5 1 2 0 400 东风SP9135B 20.1 72.6 2 2 4 170 五十铃 EXR18L 60.0 100.0 3 2 4 400 江淮HF140A 18.9 41.8 1 2 0 150 五十铃 NPR595G

23.5

44.0

1

2

100

（4）设计轴载

根据设计人任务书的要求按设计回弹弯沉和容许弯拉应力两个设计指标，分别计算设计年限的标准轴载累计当量轴次，确定交通量等级，面层类型，并计算设计弯沉值d l 和容许弯拉应力R σ。 当量标准轴载数N ：

①当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时

∑=⎪

⎭⎫

⎝⎛=K

i i i P P n C C N 1

35

.421

=2106.5（次/日）

设计年限累计当量标准轴载数e N ： ()[]η⋅⋅⨯-+=

1

36511N r

r N t

e =1221.4（万次） 路面设计弯沉值d l ：

90.226002.0==-B s c e d A A A N l （0.01mm ）

②当以半刚性材料层底拉应力为设计指标时

∑=⎪⎭⎫

⎝⎛=K

i i i P P n C C N 1

8

'

2'1

2.1834=（次/日）

设计年限累计当量标准轴载数e N ： ()[]η⋅⋅⨯-+=

1

36511N r

r N t

e

=1063.6（万次）

累计轴次计算结果见表

轴载计算与累计轴载

汽车车型 前轴重(kN) 后轴重

(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距 交通量（次/日）

东风KM340 24.6 67.8 1 2 0 460 江淮HF150 45.1 101.5 1 2 0 400 东风SP9135B 20.1 72.6 2 2 4 170 五十铃EXR18L 60.0 100.0 3 2 4 400 江淮HF140A 18.9

41.8

1

2 0

150

五十铃NPR595G 23.5 44.0 1 2

0 100

换算方法 弯沉及沥青层拉应力指标

半刚性层拉应力指标

累计交通轴次

1250万次 1048万次

2.初拟路面结构

根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定了两个方案。按计算法确定方案一、方案二的路面厚度。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等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下： 方案一：

4cm 细粒式沥青混凝土+6cm 中粒式沥青混凝土+8cm 粗粒式混凝土+28cm 水泥稳定碎石基层+17cm 水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾

为设计层。

方案二:

4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+13cm密集配沥青碎石+20cm水泥稳定砂砾+16cm级配砂砾垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。

3.路面材料配合比设计与设计参数的确定

（1）实验材料的确定

半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面设计规范》（JTG F40―2004）相关规定。

（2）路面材料配合比设计（略）

（3）路面材料抗压回弹模量的确定

①根据设计配合比，选区工程用各种材料制作，测定设计参数。

按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 057―94）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹量。

②按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052―2000）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的实验结果与设计参数见下表

沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值

材料名称20℃抗压回弹模量（MPa）15℃抗压回弹模量（Mpa）

Ep

方差Ep-2σ

Ep

方差Ep-2σEp+2σσEpa σEp代

细粒式沥青混凝土1991 201 1589 2680 344 1992 3368 中粒式沥青混凝土1425 105 1215 2175 187 **** **** 粗粒式沥青混凝土978 55 868 1320 60 1200 1440 密级配沥青碎石1248 116 1016 1715 156 **** **** 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值

材料名称

抗压模量（MPa）

Ep

方差Ep-2σEp+2σ

σEp代

水泥稳定碎石3188 782 1624 4752 水泥石灰砂砾土1591 250 1091 2091 水泥稳定砂砾2617 234 2148 3086 级配碎石400

级配砂砾250