路基路面工程课程设计

1、路基路面课程设计成绩 路基路面工程课程设计专 业：交通工程班 级：1201班姓 名：胡松华 学 号：U201215679指导教师：资建民日 期：2015年6月20日目录1 基本设计资料12 沥青路面设计12.1轴载分析12.2 结构组合与材料选取32.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度42.4 设计指标的确定42.5计算待求层厚度52.5 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力62.6 总结8参考文献9101 基本设计资料甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为10%。该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为1.0，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。预测该路竣工后第一年

2、的交通组成如表所示，试进行路面设计。表1-1交通组成及交通量表车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）三菱T653B2934801双轮组300黄河JN16358611401双轮组400江淮H轮组400解放SP92003137803双轮组3m300湘江HQP402317322双轮组3m400东风EQ1552655672双轮组3m4002 沥青路面设计 2.1轴载分析根据设计规范，四车道的一级沥青公路设计年限取15年，车道系数为0.4-0.5，取0.45.路面设计以BZZ-100（双轮组单轴载100kN）为标准轴载。标准轴载的计算参数按表2-

3、1确定。表2-1 标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）15d1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数，轴重小于25kN的可不计入。式中： 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； 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）； C1 轴数系数，m为轴数； C2 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0

4、.38； 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，此时，轴数系数即为轴数；当轴间距离小于3m时，轴数系数为。最终的计算结果如下表所示：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： 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数； t 设计年限，取t=15年； 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次； 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知=0.1； 车道系数，取0.45。故：次。2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于50KN的各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。式中： 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；

5、 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； 标准轴载（）； 各种被换算车型的轴载（）； 轴数系数（计算同上）； 轮组系数，双轮组为1.0，单轮组（前轴为单轮组）为18.5，四轮组为0.09。计算结果如下表所示：表2-3 轴载换算结果则其设计年限内一个车道上的累计量轴次为：次。2.2 结构组合与材料选取（1）根据设计年限内一个行车道上累计标准轴次。按规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层用沥青混凝土(18cm)，基层用水泥稳定碎石（20cm），底基层用石灰土（厚度待定）。（2）采用三层式沥青面层，表面层细粒式密级配沥青混凝土(4cm)，中面层中粒式密级配沥青混凝土(6

6、cm)，下面层粗粒式密级配沥青混凝土(8cm)2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度 该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为1.0，查表 “二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”，可确定土基回弹模量为40 MPa。各结构层材料的抗压回弹模量及劈裂强度可参照规范给出的推荐值确定。见表2-4。表2-4 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模量细粒式沥青混凝土4200014001.4中粒式沥青混凝土6180012001.0粗粒式沥青混凝土8120010000.8 水泥碎石20355015000.5石灰土待定14805500.2

7、25土基402.4 设计指标的确定1设计弯沉值公路为一级，查表可得公路等级系数取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数取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取1.0。故：式中： 设计弯沉值 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 公路等级系数，一级公路为1.0 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 基层类型系数，半刚性基层为1.0所以 2容许层底拉应力各层材料容许层底拉应力，按下列公式计算： 式中 ： 路面结构材料的容许弯拉应力（Mpa）；在规定条件下通过劈裂试验获得的材料劈裂强度（Mpa）； 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： 对无机结合料稳定集

8、料类的抗拉强度结构系数： 对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数： 表2-5 结构层容许弯拉应力材料名称（Mpa）（Mpa）细粒沥青混凝土1.43.180.4402中粒沥青混凝土1.03.180.3144粗粒沥青混凝土0.83.180.2515水泥稳定碎石0.52.080.2429二灰土0.2252.670.08502.5计算待求层厚度1理论弯沉系数的确定根据，可得下面公式：式中： 当量圆半径，取10.65cm；F 弯沉综合修正系数， 。因此： 2计算待求层厚度将该多层体系换算成当量三层体系如下：计算H：由h/=4/10.65=0.376 E2/E1=1200/1400=0.857；查三层体

9、系弯沉系数诺莫图得：=6.26。由h/=4/10.65=0.376 =40/1200=0.033；查三层体系弯沉系数诺莫图得K1=1.420。由K2= /(K1）=4.189/（6.26×1.420）=0.471，查表得：H/=6.2，H= 10.65×6.2=66cm。由可知：，解得h5=43cm。2.5 验算整体性材料层底部的最大弯拉应力1细粒式沥青混凝土层底拉应力验算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=8cm E3=1200MPa H=88.23cm E2=1800MPah4=20cm

10、 E4=3550MPa h5=43cm E5=1480MPa E0 =40 MPa E0=40MPa ；由H=88.23，查表可得 ，表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。2中粒式沥青混凝土层底拉应力验算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=10.11cm E1=1800Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=8cm E3=1200MPa H=129cm E2=1200MPah4=20cm E4=3550MPa h5=43cm E5=1480MPa E0 =40 MPa E0=40MPa 由h/=35/10.65=0.95, E2/E1=1200/1800=0.67,查

11、表得=0.05Mpa由H/=12.11, =40/1200=0.033，E2/E1=1200/1800=0.67,查表得m2=0.53由h/=0.95, =40/1200=0.033，E2/E1=1200/1800=0.67,查表得 m1=0.80由公式得 =0.7×0.05×0.53×0.80=0.015Mpa<=0.3144Mpa,满足要求。3细粒式沥青混凝土层底拉应力验算_ _h1=4cm E1=2000MPa h=19.18cm E1=1200Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=8cm E3=1200MPa H=36.27cm E2=3

12、550MPah4=20cm E4=3550MPa h5=43cm E5=1480MPa E0 =40 MPa E0=40MPa 由h/=19.18/10.65=1.8, E2/E1=3550/1200=2.96, 查表可得 ，表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。4水泥碎石层底拉应力验算h1=4cm E1=2000MPa h=34.6cm E1=3550Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=8cm E3=1200MPa H=43cm E2=1480MPah4=20cm E4=3550MPa h5=43cm E5=1480MPa E0 =40 MPa E0=40MPa 由h/=3

13、5/10.65=3.25, E2/E1=1480/3550=0.42,查表得=0.14Mpa由H/=4.04, =40/1480=0.027，E2/E1=1480/3550=0.42,查表得m2=0.55由h/=3.25, =40/1480=0.027，E2/E1=1480/3550=0.42,查表得 m1=1.44由公式得 =0.7×0.14×0.55×1.44=0.0776Mpa<=0.2429Mpa,满足要求。5石灰土层底拉应力验算h1=4cm E1=2000MPa h=34.6cm E1=3550Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=8c

14、m E3=1200MPa H=43cm E2=1480MPah4=20cm E4=3550MPa h5=43cm E5=1480MPa E0 =40 MPa E0=40MPa 由H/=4.04, =40/1480=0.027,查表（此时应当查三层体系中底层弯拉应力系数诺谟图）得=0.21Mpa由h/=3.25,H/=4.04，E2/E1=1480/3550=0.42,查表得n2=0.40由H/=4.04, E2/E1=1480/3550=0.42,查表得 n1=1.06由公式得 =0.7×0.21×1.06×0.40=0.0624Mpa<=0.085Mpa,满足要求。2.6 总结通过计算可以确定，本方案所拟定的路面结构符合要求，即：路面结构面层用沥青混凝土(18cm)，基层用水泥稳定碎石（20cm），底基层用石灰土（43cm）。采用三层式沥青面层，表面层细粒式密级配沥青混凝土(4cm)，中面层中粒式密级配沥青混凝土(6cm)，下面层粗粒式密级配沥青混凝土(8cm).通过本次课程设计，我对沥青路面的结构设计有了一个整体的了解与实践，并成功地把课本上的知识运用到了课程设计中。在进行设计的过程中，虽然计算较为繁琐，许多地方还需要通过查找图表来确定参数，但整个过程下来，从计算出厚度到最后的弯拉应力验算成功，我的内心是自豪而欣喜的。为了保