[课程设计]路基路面工程课程设计计算书教学提纲

1、资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除路基路面工程课程设计计算书指导老师：专业年级：班级，学号：学生姓名：完成时间： 2010 年 6 月 24 日word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除路面结构设计的计算基本资料： 某地区规划修建一条四车道的一级公路，沿线筑路材料的情况：石料： 本地区山丘均产花岗岩、流纹岩和凝灰熔岩；储量丰富，岩体完整。石料强度高。砂：海岛沿岸多处沙滩可供取砂， 运输较方便。 土料：沿线丘岗均有砖红色亚粘土和黄褐色砂砾质粘土可供路基用土。此公路的设计年限为20 年，拟采用沥青路面结构进行设计。一、轴载分析。12341、设计年限内交通量的平均增长率：4由主要预测

2、年交通量表可算得：2000年到 2005年的年增长率： 12266(11 )518293 ，可算得：12005年到 2010年的年增长率： 18293(12 )526204 ，可算得：22010年到 2015年的年增长率： 26204(13) 535207 ，可算得：32015年到 2020年的年增长率： 35207(14 )555224 ，可算得：48.3%7.5%6.1%9.4%故12348.3%7.5%6.1%9.4%7.8%442、设计年限内一个车道的累计当量轴次的计算。路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ 100 表示。1） 当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴

3、载P 的当量作用次数N 的公式为：kC1C 2ni ( Pi )4.35N=i 1P预测交通组成表车型前 轴 重前 轴 重后轴数后轴轮组数后 轴 距交 通 量（KN ）（KN ）（m）（辆 /日）跃进 NJ13016.2038.301双轮组702解放 CA10B19.4060.851双轮组962黄河 JN15049.00101.601双轮组661对于跃进 NJ130：前轴： Pi =16.20KN<25KN ，省略不算后轴： C1 =1, C2 =1,Pi =38.30KN ， P=100KN,ni =702Pi4.3538.304.35NC1C 2 ni ( P)11702(100)1

4、0.8 次 /d对于解放 CA10B ：前轴： Pi =19.40KN<25KN,省略不算。word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除后轴： C1 =1, C2=1,Pi =60.85KN ， P=100KN,ni=962NPi)4.3511962(60.854.35C1C2 ni ( P100)110.8次 /d对于黄河 JN150:前轴： C1 =1, C2=6.4,Pi =49.00KN ， P=100KN,ni =661NPi)4.3516.4 661(49.00)4.35C1C2 ni ( P100190.0次 /d后轴： C1 =1, C2=1,Pi =101.6

5、0KN ，P=100KN,ni =661Pi4.35101.604.35N C1C2 ni (P)1 1661 (100)708.3次 /d最终可汇成下表：轴载换算结果表（弯沉）车型Pi （KN ）C1C2ni (次/ 日 )前轴16.2016.4702跃进 NJ130后轴38.3011702前轴19.4016.4962解放 CA10B后轴60.8511962前轴49.0016.4661黄河 JN150后轴101.6011661kC1C2ni ( Pi )4.35合计Ni 1P设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为=7.8% ，双向四车道，故车道系数选为 0.4。故C1C

6、2 ni ( Pi ) 4.35P010.80110.8190.0708.31019.9t=20 年，Ne(1 )t1 365N1(10.078) 20 1 365 1019. 0.4 6665106 次0.0782） 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算成标准轴载P 的当量作用次数 N 的公式kPi 8为：NC1C2 ni ( P )i 1同理，计算结果可如下表所示：word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型Pi （ KN ）C1C2ni (次 /日 )C1C2ni ( Pi )8P前轴16.2011.857020跃进 NJ130后轴38

7、.30117020前轴19.4011.859620解放 CA10B60.851196218.1后轴前轴49.0011.856610黄河 JN150后轴101.6011661750.5kPi )8合计NC1C 2ni (768.6i 1P设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：(1 ) t1 365(10.078) 20 1365768.6 0.45022846 次NeN10.078二、拟定路面结构组合方案及厚度。组合方案，拟定了两种，其简图如下所示：方案一：方案二：细粒式沥青混凝土h 1 =4cm细粒式沥青混凝土h 1 =4cm中粒式沥青混凝土h 2 =5cm中粒式沥青混凝土h 2

8、=6cm粗粒式沥青混凝土h 3 =6cm粗粒式沥青混凝土h 3 =8cm水泥稳定碎石h 4 =20cm水泥稳定碎石h 4 =？石灰土h 5 =?二灰土h 5 =16cm级配碎、砾石h 6 =12cm填隙碎石h 6 =10cm土基土基word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。1） 确定各层材料的抗压模量与劈裂强度。查表可得下列设计参数，汇表如下：材料名称抗压回弹模量（MPa ）15劈裂强度2015（ MPa ）细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120014001.0粗粒式沥青混凝土100012000.8水泥稳

9、定碎石15000.5石灰土5500.225二灰土7500.25级配碎、砾石225填隙碎石2502） 确定土基的回弹模量。该路段处于IV 7 区，为黏质土，且稠度为1.00 。查公路沥青路面设计规范可得土基回弹模量为34.5 MPa四、设计指标的确定。对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算。1、设计弯沉值的计算:L d600N e 0.2 Ac As Ab该公路为一级公路，故公路等级系数Ac =1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数As =1.0。方案一：半刚性基层上设置40mm+50mm+60mm=150mm<160mml沥青混合料结构层，Ab =1

10、.0。故L d600N e 0.2 Ac As Ab6006665106 0.21.01.01.025.91mm方案二：半刚性基层上设置40mm+60mm+80mm=180mm, 介于 160mm 和 260mm 之间的沥青混合料结构层，故由线性内插可求得Ab =1.12 。故 L d 600N e0.2 Ac AsAb 6006665106 0.2 1.0 1.0 1.12 29.01mm2、各层材料的容许层底拉应力的计算。sp容许拉应力RK sword 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除细粒式沥青混凝土：K s0.09Aa Ne0.220.09 1.050228460.22Ac1

11、.0Rsp1.40.5224 MPaK s2.68中粒式沥青混凝土：K s0.09Aa Ne0.220.09 1.050228460.22Ac1.0Rsp1.00.3731 MPaK s2.68粗粒式沥青混凝土：K s0.09Aa Ne0.220.09 1.150228460.22Ac1.0Rsp0.80.2712 MPaK s2.95水泥稳定碎石：K s0.35Ne0.110.3550228460.111.01.91AcRsp0.50.2618 MPaK s1.91石灰土： K s0.45Ne0.11Ac0.4550228460.111.02.46Rsp0.2250.0915 MPaK s2

12、.46二灰土： K s0.45Ne0.11Ac0.4550228460.111.02.46Rsp0.250.1016 MPaK s2.46计算结果列于下表：2.682.682.95各层材料的容许拉应力材料名称sp （ MPa ）KR （ MPa ）细粒式沥青混凝土1.42.680.5224中粒式沥青混凝土1.02.680.3731粗粒式沥青混凝土0.82.950.2712水泥稳定碎石0.51.910.2618石灰土0.2252.460.0915二灰土0.252.460.1016word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除五、确定设计层的厚度。1、方案一计算:( 采用三层体系为计算体系

13、)1）令实际弯沉lsld ，则弯沉综合修正系数F 1.63(ls )0.38 ( E0 )0.362000p1.63 (25.91)0.38 (34.5) 0.360.52200010.650.7弹性三层体系的实际弯沉ls1000 2 pl FE1lsE125.911400故理论弯沉系数lF2000 0.74.682000 p10.65 0.522）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示：E 1h 1E 2h 2E 3h 3E 4h 4E 5h 5E 6h 6E 0则中层厚度的换算公式为：6EkE3E4E5E6Hh2hkh2h3h4h62.4E22.4E22.4h5 2.42.

14、4k 3E2E2E2562.4 1000202.4 1500h52.4 550122.4 2251200120012001200(38.5 0.7h5 )cm3） hh1410.650.38E034. 50. 03E21200查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K1 =1.44E 1h1E 2HE 0word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除E212000.9 ，查诺谟图可得=5.8E14001由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得：lK1 K 2故 K 2l4.68K15.80.561.44再查诺谟图可得H4.8故 H 4.8 10.65 51.1cm故 H38.50

15、.7h5 =51.1由此可解得： h518cm2、方案二计算：(采用三层体系为计算体系 )1）令实际弯沉l sld ，则弯沉综合修正系数F1.63(l s)0.38 ( E0 )0.362000p1.63 (29.01)0.38 (34.5) 0.360.54200010.650.7弹性三层体系的实际弯沉ls1000 2 pl FE1l sE129.011400故理论弯沉系数lF20000.710.655.042000 p0.542）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示：E 1h 1E 1h1E 2h 2E 3h 3E 2HE 4h 4E 5h 5E 6h 6word 可编辑

16、资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除则中层厚度的换算公式为：6EkE3E4E5E6Hhh 2.4hhhhh2.42.42.42.42kE223E24E25E26E2k 3682.4 1000h42.4 1500162.4750102.42501200120012001200(31.81.1h4 )cm3） hh140.38E034. 50. 0310.65E21200查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K1 =1.44E212000.9 ，查诺谟图可得=5.8E11400由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得：lK1 K 2l5.04故 K 25.80.60K11.44再查诺谟图

17、可得H4.3故 H 4.3 10.65 45.8cm故 H31.81.1h445.8由此可解得：h413cm六、层底弯拉应力验算。公路为一级公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除1、方案一的层底拉应力的验算。（采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1） 验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E 1h 1E 3hE 2h 2E 4HE 3h 3E 4h 4E 0E 5h 5E 6h 6E 03EkE1E2E3k 1 hkhE3h1 E3h2E3h3E3

18、14005120061000410001000100016.2 cm6EkHhk 0.9E4k4h4 0.9E4h5 0.9E5h60.9E6E4E4E4200.91500180.9550120.922515001500150027.4cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得，p m1m2h16.21.5E2E1E415001.510.65E31000E0E0E434.50.02E21500查诺谟图可得：m11.09，0. 13word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除又因为 H27.42.6查诺谟图可得： m20.7810.65故沥青混凝土面层底面的最大拉应力p m1m

19、20.7 0.131.090.78 0.0774MPa容许拉应力 0.2712MPa2）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E 1h 1E 4hE 2h 2E 5HE 3h 3E 4h 4E 0E 5h 5E 6h 6E 04EkE1E2E3E4hk 1 hkh1h2h3h4E4EEE4E444414005120061000201500150015001500150033.2cm6H hk 0.9k 5Ekh5E5h6E6E50.9E50.9E5180.9 550120.922555022.4 cm550由三层体系上层底面最大拉应力系数计

20、算诺谟图可得，h33.23.1E2E555010.65E1E41500E0E034.55500.06EE25查诺谟图可得：m1 1.3，0. 14pm1m20.4word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除又因为 H22.42.1查诺谟图可得： m20.9310.65故半刚性基层底面的最大拉应力p m1m20.7 0.141.30.93 0.1185MPa容许拉应力 0.2618MPa3）验算底基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E 1h 1E 5hE 2h 2E 6h 6E 3h 3E 4h 4E 0E 5h 5E 6h 6E 05Ek

21、E1E2E3E4E5k 1 hkhE5h1 E5h2E5h3E5h4E5h5E54140051200610002015001855055055055055055072.9 cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得，pm1m2h72.96.8E2E62255500.410.65E1E5E0E0E634.50.15E2225查诺谟图可得：m11.08，0. 08又因为 Hh6121.1查诺谟图可得：m21.1810.65故半刚性基层底面的最大拉应力pm1 m20.70.081.1 1.180.0727 MPa容许拉应力 0.0915MPaword 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站

22、删除2 方案二的层底拉应力的验算。（采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1) 验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E 1h1E 2h 2E 3h 3E 4h 4E 5h 5E 6h 6E 03EkE1E2E3k 1 hkhEh1 E3h2Eh3E33341400612008100010001000100019.3cm6EkE4E5E6Hhk 0.9h4 0.9h6 0.9E4E4h5 0.9E4k4E4130.9 1500160.9750100.925015001500150021.8cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺

23、谟图可得，p m1m2h19.31.8E2E415001.510.65E1E31000E0E2E034.50.02E41500查诺谟图可得： m11.27，0. 11又因为 H21.810.652.0查诺谟图可得： m21.0E 3hE 4HE 0word 可编辑资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除故沥青混凝土面层底面的最大拉应力pm1 m20.70.11 1.271.00.0978 MPa容许拉应力0.2712MPa2）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E 1h 1E 4hE 2h 2E 5HE 3h 3E 4h 4E 0E 5h 5E 6h 6E 04EkE1E2E3E4k 1 hkhE4h1 E4h2E4h3E4h4E4140061200100015004813150015001500150028.8 cm6EkE5E6Hhk 0.9E5h5 0.9h6 0.9k5E5E5160.9750100.9250750 75019.0cm由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得，p