路基路面工程课程设计说明书

汽车与交通学院课程设计说明书课程名称: 路基路面工程课程设计课程代码:题目:年级/专业/班:学生姓名: 学号:开始时间:年 5 月 16 日完成时间:年 5 月 27 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总分（100）指导教师签名：年月日目录摘要.................................................................................................................................... - 2 -1.基本设计资料分析............................................................................................................... - 3 -2.沥青路面设计....................................................................................................................... - 4 -2.1轴载分析 . (4)2.2沥青路面结构 (8)2.3各层材料的抗压模量和劈裂强度 (8)2.4设计指标的确定 (8)2.5路面结构层厚度的计算 (10)2.6沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算 (11)3.水泥混凝土路面设计......................................................................................................... - 14 -3.1轴载分析.. (14)3.2初拟路面结构 (16)3.3路面材料确定 (16)3.4载荷疲劳应力 (17)3.5温度应力计算 (18)3.6防冻厚度检验和接缝设计 (21)4.沥青和水泥路面设计示意图............................................................................................. - 22 -结论.................................................................................................................................... - 23 -致谢.................................................................................................................................... - 24 -参考文献................................................................................................................................ - 25 -摘要本设计首先对所给资料进行交通分析，并利用轴载换算公式分别计算出沥青和水泥路面的累计当量轴次，然后根据所选材料的性能以及查阅规范先对沥青路面的设计弯沉值以及容许弯拉应力进行求解，并进一步得出沥青层的厚度并算出实际弯沉值与实际弯拉应力从而与规范所定值相比较，从而判定设计是否符合要求。

最后，验算冰冻层厚度。

收费站采用水泥路面设计，设计步骤同上，最终需要验算综合疲劳应力和最大综合应力是否小于混凝土弯拉应力。

关键词：沥青路面混泥土路面设计1.基本设计资料分析道路按一级公路进行设计，年交通量增长率按6.5%，车道系数η=0.5，公路自然区划II2区，路面宽度为B=24.5m，行车道为四车道2×7.5m，路基处于中湿路段，采用水泥混凝土路面和沥青混凝土路面两种设计方案。

路基土为粉质中液限土，潮湿路段E0=19Mpa，中湿路段E=29Mpa，干燥路段E=30Mpa，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。

表1-1：交通组成及交通量表从设计资料可以看得出，本设计路段的交通体，车型多样，且交通量各有不同。

路面设计时需要将车辆作用在路面上的车轮荷载换算为标准的当量轴次，从而计算出沥青路面和水泥路面设计时的累计当量轴次，进而判断出此路段处于何种交通状态，以便进一步进行合理的厚度设计，使路面的设计弯沉值、弯拉应力等指标符合规范要求。

本次设计资料设计路段为一级公路，年交通量增长率按6.5%，II2东北中部山前平原中冻区。

2.沥青路面设计2.1轴载分析我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN 为标准轴载，表示为BZZ-100。

标准轴载的计算参数按表2确定。

表2-1： 标准轴载计算参数﹙1﹚ 当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，各级轴载（包括车轮的前、后轴）P i 的作用次数n i 应按下式换算成标准轴载作用次数。

N s =∑C 1∗C 2∗n i Ki=1∗(P i P)4.35式中：N s — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数； n i — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；iP — 各种被换算车型的轴载（kN ）；C 2— 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； C 1— 轴数系数。

K — 被换算车型的轴载级别。

当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，按双轴或多轴进行计算按下面公式计算：()11 1.21C m =+-式中：m —轴数。

表2-2： 轴载换算结果则其设计年限内一个车道上的累计量轴次N e：N e=[(1+γ)t−1]∗365γ∗N1∗η式中N e—设计年限内一个车道的累计当量次数；t —设计年限，由材料知，沥青材料为t=15年；N 1— 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次；γ— 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知γ=0.065 — 车道系数，由材料知=0.5。

则：N e =[(1+γ)t −1]∗365γ∗N 1∗η=[(1+0.065)15−1]∗3650.065∗46970.82∗0.5=2.07∗108次利用公路路面设计程序系统可对上述计算的一个车道上的累计量轴次N e 进行验算，实际计算和软件计算一致，检验通过。

﹙2﹚ 以半刚性材料层的层底拉应力为指标的轴载换算方法为：各级轴载（包括车轮的前、后轴）P i 的作用次数n i 应按下式换算成标准轴载作用次数。

N s ，=∑C 1,C 2,n i (P i P)8ki=1式中：N s ，— 以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次（次/日）； n i — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；P i — 各种被换算车型的轴载（kN ）；C 1,—轴数系数；C 2,—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算此时轴数为m =1；当轴间距离小于3m 时，按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：C 1,=1+2∗（m −1)根据上述公式，可得轴载换算结果：表2-3： 轴载换算结果车型i P （kN ） 1C 2C i n （次/日）C 1C 2n i (P i P)8奔驰LPK709 前轴22.00 1 1 354 0.00 后轴 44.00 1 1 354 0.50 五十铃NPR595G前轴 23.50 1 1 538 0.01 后轴44.00115380.76则其设计年限内一个车道上的累计量轴次N e为：N e=[(1+γ)t−1]∗365γ∗N1∗η=[(1+0.065)15−1]∗3650.065∗560261.74∗0.5=2.47∗1010次利用公路路面设计程序系统可对上述计算的一个车道上的累计量轴次N e进行验算，实际计算和软件计算一致，检验通过。

综上可分别得出如下表所示的2种轴载换算次数，如下表所示：表2-4 轴载换算次数2.2 沥青路面结构根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)并考虑公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供应，基层采用水泥稳定碎石（厚度待定），底层采用二灰土（300mm），采用三层式沥青混凝土面层，表层采用细粒式密级配沥青混凝土（40mm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（60mm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（100mm）。

2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度土基回弹模量的确定可根据查表法查得。

各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已参照规范给出的推荐值确定。

表2-5：结构组合参数层次材料名厚度(cm)抗压回弹模量强度劈裂（Mpa）15°C模量20°C模量①细粒式沥青混凝土4 2000 1400 1.4②中粒式沥青混凝土6 1800 1200 1.0③粗粒式沥青混凝土10 1400 1000 0.8④水泥稳定碎石待定1500 1500 0.6⑤水泥粉煤灰碎石35 1500 1500 0.4⑥土基—30 30 —2.4设计指标的确定﹙1﹚设计弯沉值dl公路为一级公路，则公路等级系数A c取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数A s取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数A B取1.0。

l d=600N e−0.2A c A s A B式中：l d—设计弯沉值N e—设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数A c—公路等级系数，一级公路为1.0A s—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0A B—基层类型系数，半刚性基层为1.0，柔性基层沥青路面为1.6，若基层由半刚性基层与柔性基层组合而成，通过线性内插确定。

所以l d=600N e−0.2A c A s A B=600∗(2.07∗108)−0.2∗1.0∗1.0∗1.0=13.03mm (2) 各层材料按容许层底拉应力σR，按下列公式计算：σR=σsp K s式中：σsp—路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）；σR—路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限N e次加载的疲劳弯拉应力（Mpa）；K s—抗拉强度结构系数。

对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数：K s=0.09N e0.22A c =0.09∗(2.07∗108)0.221.0=6.07对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：K s=0.35N e0.11A c =0.35∗(2.07∗108)0.111.0=2.87对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数：K s=0.45N e0.11A c =0.45∗(2.07∗108)0.111.0=3.69表2-6：结构层容许弯拉应力材料名称σsp（Mpa）K sσR（Mpa）细粒沥青混凝土 1.4 6.07 0.23 中粒沥青混凝土 1.0 6.07 0.16 粗粒沥青混凝土0.8 6.07 0.13水泥稳定碎石 0.6 2.87 0.17 水泥粉煤灰碎石0.43.690.112.5路面结构层厚度的计算﹙1﹚理论弯沉系数的确定αc l s =10002PδE 1Fαcαc =l s E 12000PFδ=f(ℎ1δ,ℎ2δ,⋯,ℎn−1δ;E 2E 1,E 3E 2,⋯,E 0E n−1)式中： δ— 当量圆半径；F — 弯沉综合修正系数，F =1.63(l s 2000δ)0.38(E0P )0.36令l s =l d ,则F=1.63*[13.07/(2000*10.65)]0.38（30/0.70)0.36=0.38αc =l s E12000PFδ=13.07×1400/(2000×10.65×0.70×0.38)=3.23﹙2﹚确定设计层厚度采用三层体系表面弯沉系数，由诺谟图算设计层厚度。