大连大学路基路面课程设计方案

1、大连大学DALIAN UNIVERSITY路基路面工程课程设计题目名称：沥青混凝土路面设计所在学院： 建筑工程学院专业（班级）：土木093班学生姓名：梁岩指导教师：朱训国评阅人：设计题目：沥青混凝土路面的结构设计总计：设计论文13 页表格 10 表指导教师（职称）：朱训国评 阅 人：完成日期：2012 年6月11.11.21.322.12.22.32.42.52.62.72 83路基路面设计任务书3设计资料3设计内容3主要参考资料3沥青混凝土路面设计4轴载分析4结构组合与材料选取6各层材料的抗压模量和劈裂强度7土基回弹模量的确定7设计指标的确定7设计资料总结9确定石灰层厚度10验算各层层底拉应

2、力11附图（1）13基路面课程设计任务书1、设计资料湖北宜昌至巴东某新建一级公路，经调查路基土为高液限粘土，地下水位为1米，路基填土高度1.2米，近期交通量如下车型前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)日交通量(辆/日)东风 SP9135B20.1072.60224500解放CA10B19.4060.8512-520黄河JN16259.50115.0012-450太脱拉11138.7074.00221.2320尼桑CK20L49. 85100.0012-420交通量年平均增长率7%(水泥混凝土路面设计时交通量年平均增长率取 4%,沿 线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥

3、等材料供应。2、设计内容分别设计水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的结构层次，并算出结构层厚度，水泥混凝土路面还需进行接缝设计。主要包括以下内容：1)、详细的设计计算书(1) 沥青混凝土路面：、确定结构方案；、确定设计参数；、计算待求层厚度；、弯拉应力计算。(2) 、设计图【1】路面结构图【2】相应的计算图3、主要参考资料：路基路面工程公路沥青路面设计规范公路路基设计规范沥青混凝土路面设计、轴载分析1）路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。当以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力为设计指标时，轴载换算采用如下的计算公式：N 二 J &C2ni （吕）4.35yP式中：N 标准轴载的

4、当量轴次，（次/日）；ni 被换算车辆的各级轴载作用次数，（次/日）；P 标准轴载，（kN）;P 被换算车辆的各级轴载，（kN），轴载小于25kN的轴载作用不计；G轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。C2 轴数系数，当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，当轴间距 小于3m时，双轴或多轴时按下式计算C2 =11.2（m-1）m轴数。当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，采用如下公式：k '' PaN 八 CGnM J8yP式中：cl轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09 ；C2 轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，

5、当轴间距 小于3m时，双轴或多轴时按下式计算C； -1 2（m-1）m轴数。设计年限累计当量标准轴载数公式:NJ1 几1 fr式中：Ne 设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次;t设计年限（年）；N1 路面营运第一年双向日平均当量轴次（次 /日）；r设计年限内交通平均增长率（%；与车道数有关的车辆横分布系数，简称车道系数；2）计算:轴载换算结果表（弯沉）车型P( kN )GC2ni （次 /日）CGn%"35东风 SP9135B后轴72.612500248.36解放CA10B后轴P 60.85 111520159.92黄河JN162前轴59.51145047.03后轴11

6、511450826.51太脱拉111前轴38.7 111320:5.15后轴7412.2320189.99尼桑CK20L前轴49.851142020.33后轴100 :11420:420.00N11817.28注：轴载小于25 kN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0.40.5，取 0.45。t15Ne1）T茨讣弘O'07） T 365 !817.28 0.45 = 7500717次r一0.07轴载换算结果表（半刚性材料结构层的层底拉应力）车型P（ kN ）C；C2ni （次 /日）GC2n（%）4.35东风 SP9135

7、B后轴72.61250077.18解放CA10B后轴60.85 :115209.77黄河JN162前轴59.5114507.07后轴11511450:1376.56太脱拉111后轴741332086.321尼桑CK20L后轴100114201420.00N11976.90注：轴载小于50kN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0.40.5，取 0.45。t15（11汉365| | 屜 （1+0.07） 1汉365NeN11976.90 0.45 =7924078次r一0.07二、结构组合与材料选取由于上面的计算得到设计年限内一个行车

8、道上的累计标准轴次约为700万次左右。根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、细粒密级壷沥青混;疑土 35 中粒密级配沥青混联土 4 cm 粗粒密级配沥靑混凝土 5 cm二灰稳定砂砾 30. Us石衣土才基及-结构组合及材料选取石灰、水泥等材料供应。路面结构面层采用 沥青混凝土（ 12cm），基层采用二灰稳定砂 砾（取30cm）,底基层采用石灰土（厚度待 定）。规范规定高速公路、一级公路的面层由二层 至三层组成。根据规范，采用三层式沥青面 层，表层采用细粒式密级配沥青混凝土 （厚 度3cm,中面层采用中粒式密级配沥青混 凝土（厚度4cm），下面层米用粗粒式密级 配混凝土

9、（厚度5cm）。如图所示。三、各层材料的抗压模量和劈裂强度查表得：得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取 200C的模量, 各值均取规范给定范围的中值，因此得到 200C的抗压模量：细粒式密级配沥青 混凝土为1400MPa中粒式密级配混凝土为1200MPa粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa二灰稳定砂砾为1500Mpa粒式密级配沥青混凝土为1.4Mpa,中 粒式密级配沥青混凝土为1.0Mpa,粗 粒式密级配沥青混凝土为0.8Mpa,二 灰稳定砂砾为0.7Mpa，石灰土 0.225MP&四、土基回弹模量的确定该路段处于W 7区，为粘质土，处于干 燥状态，拟定稠度为1.10，查表“

10、二 级自然区划各土组土基回弹模量参 考值（MPa”查得土基回弹模量为石灰土 550MPa各层材料的劈裂强度：细11, =3cm E, =1.400MPa4MPah2 -4cm E3 =1 200MPa o3=L OMPah3 -5cm Ej =100OMPa a=0. 8MPah厂30cm E,=1500MPaa=0. 7MPah广？ E, =550MPa 昭=山 225MPh匕-4OMPaZ C -各层的抗压模量与劈裂强度40MPa五、设计指标的确定对于一级公路，规范要求以设计弯沉值为设计指标，并进行结构层拉应力的验算1）设计弯沉什公式：Id =960Ne0'2AcA5式中：Id设计

11、弯沉值（0.01mm；Ne 设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；Ac 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三四级公路为1.2 ;A 面层类型系数，沥青砼面层为1.0，热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1，中低级路面为1.2Ks 7O9N0 /代© 735N；.11/AKs =O.45N0 /A土)Ks =O.51N0.O7/人（沥青砼面层）（无机结合料稳定集料）（无机结合料稳定细粒（贫砼）弯拉应力设计控制指标容许拉应力公式:sp<J p =RKs式中：Cr 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限Ne次加

12、载的疲劳弯拉应力（MPa；Sp路面结构材料的极限抗拉强度（MPa,由实验室按标准方法 测得；Ks抗拉强度结构系数。根据结构层材料不同，按以下公式计算。2）计算：该公路为一级公路，取A =1.0 ；面层是沥青砼，取人=1.0 ；、设计弯沉值：Id H960N72代 A =960 7500717“ 1 1 - 40.48(0.01mm)、各层材料的容许层底拉应力：细粒式密级配沥青砼：Ks =0.09N；2/Ac =0.09 750071T12/1.0 = 2.13CT 1 4 sp0.6573MPaKs2.13中粒式密级配沥青砼：Ks =0.09N0.2/代=0.09 750071 严/1.0=2

13、.131.02.13= 0.4695MPa粗粒式密级配沥青砼:Ks =0.09疋.2/代=0.09 750071严/1.0 = 2.13spKs0.8213= 0.3756MPa灰稳定砂砾：二灰稳定砂砾属于半刚性基层故 Ne =7924078Ks 二 0.35N；11 / &= 0.35 792407萨1 /1.0 二 2.01-sp0.7Ks2.01二 0.3483MPa石灰土：石灰土属于半刚性基层故Ne =7924078K0.45N(0.11/A -0.45 7924078111/1.0 = 2.01CJspKs將 0.1119MPa六、设计资料总结设计弯沉值为：40.34(0.0

14、1mm)，相关设计资料汇总如下:材料名称h(cm)200C弹模(MPa容许拉应力(MPa细粒式密级配沥青混凝 土314000.6573中粒式密级配沥青混凝 土412000.4695粗粒式密级配沥青混凝 土510000.3756二灰稳定砂砾3015000.3483石灰土？5500.1119十基40Es=550MPa七、确定石灰层厚度hi =3ctn1：iii'lJEi=1400MPal：z 4：l一严"；個li3 =5 cmE3 1 OOOMPaHEz=1200MPa首先对多层路面体系进行等效换算hq =3Ocm E q =1500MPaEo=40MPaI:Eo =40MPa体

15、系弯沉等效换算图式h =3cm 巳=1400MPaE2 =1200MPa、l/旦、10.650.28H 41.55 0.722h5d10.65且二迦“861400Ei旦 400.033E21200由:2 0.7 10.651400=0.04048得:查图得：K/1.30:二 6.45由表面弯沉系数： = -Lkk2得: &=0.45H =h2 ' 皆.4 Ek =41.55 o.722h5k =3E2标准轴载BZZH100,轮胎接地压强p=0.7MPa当量圆半径：=10.65cm查图得：当K2 =0.45时H 41.55 0.722h5610.65= 6.22得：h5 = 34

16、.2cm所以：取石灰层厚度为35cm八、验算各层层底拉应力1）计算方法：、对多层路面体系进行等效换算求第i层的层底拉应力，则:上层:下层:Eihi3Eih,11*ih*EEL 出El. ILEa、计算多层体系等效换算图示由公式：丁 - prm1m2或厂-prn1n2求各层层底拉应力式中：p轮胎接地压强p=0.7MPa匚、m、m,、n1、n2由查“三层连续体系上（中）层底面拉应力系数图”得到;2）计算、多层路面体系进行等效换算层位多层体系等效三层体系每层底 弯拉应力每二层底弯拉应力每三层底弯拉应力每四层底弯拉应力每五层底弯拉应力iEihiEihiEhiEihEihEihiMPacmMPacmMP

17、acmMPacmMPacmMPacm114003140031207.110012.15041.15041.212004120061.2302045025025310005100070.094150030150041.4855503555035550356404040404040、计算各层层底的弯拉应力第一层底部弯拉应力:310.65= 0.28H 61.23 - 10.65E21200Ei 一1400= 0.857E2401200-0.033查图得：；： 0 , m-j 0 , m> 0所以：第一层底部弯拉应力；p；mm2 ： 0（符合）第二层底部弯拉应力：h 7.12H70.09 心

18、ce21000cccc0.676.580.833、10.65610.65E11200查图得0 ,m-j0，m20E。E2401000= 0.04所以：第二层底部弯拉应力 ；二p；mm2 ：0（符合）第三层底部弯拉应力：h _ 12.45、10.65=1.1741.4810.65-3.89E2 = 1500E11000EE2401500-0.027查图得：二0， m-i 0， m>0所以：第三层底部弯拉应力厂二p；mm2 ：0（符合）第四层底部弯拉应力：41.2510.65-3.87H _ 35:10.65旦550 小“E040 cc c0.3670.073E11500E2550-3.27查图得: =0.14， m =1.26，m2=0.60；- p；mim =0.7 0.14 1.26 0.60 = 0.074MPa ： 0.3