路基路面课程设计

1、目 录一、路基路面课程设计任务书2二、路基路面课程设计说明3三、路面设计汇总表41、沥青混凝土路面设计4（1）方案一4（2）、方案二7（3）方案三11（4）、沥青路面方案技术经济比较选择142、水泥混凝土路面设计15（1）、方案一15（2）、方案二17（3）、方案三18（4）、水泥混凝土路面方案技术经济比较选择20四、最终方案路面结构图211、沥青混凝土路面结构图212、水泥混凝土路面结构图213、最终方案比选224、最终方案路面结构图22五、水泥混凝土路面板接缝设计23六、课程设计小结25七、参考文献26一、路基路面课程设计任务书1、工程概况拟设计道路路线位于平原微丘区，公路自然区划为II1

2、区。地震烈度为六级。设计标高243.50m，地下水位1.5m。2、设计资料2.1 土质 所经地区多处为粉性土。2.2 交通根据最新路网规划，预测使用初期2011年年平均日交通量见下表，年平均增长率为6.5%。车型解放CA10B黄河JN150日野KF300D斯柯达706R依士兹TD50交通SH141长征XD980小汽车辆/d56081046039045038027026003、设计任务与内容（1）根据所给资料，进行路面结构的设计（至少选择3种不同路面结构）。（2）编写设计说明书，包括水泥混凝土路面及沥青路面结构、厚度设计，水泥混凝土路面板接缝设计等。（3）对所选定的路面结构方案，绘制路面结构图，

3、包括沥青路面结构设计图、水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等。需用标准A3图纸。4、设计依据及标准1 公路路基设计规范（JTGD30-2004)2 公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）3 公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）4 公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）二、路基路面课程设计说明本次路面设计结合设计任务书，共提出沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两大类方案，并且每个方案提出三种设计方案，共六种方案，在提出的六种方案中选出最优方案。每个小方案侧重不同的角度来进行设计。该道路为有中央分隔带的双向四车道高速公路，本路段基底土为粉性土，属于劣

4、性土质。路基下应设置垫层，包括防冻和排水措施。本次设计路段地下水位为1.5m，且该路段修建在II1区，路基上层处于潮湿状态。故本次道路横断面排水设计要即考虑路面排水，又要考虑地下排水设计。路基根据道路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心的设计，既要坚实稳定，又要经济合理。本路段路基大部分为粉性土，地下水位较高，对部分软土地基应按照详细设计图纸要求，对于下伏层承载力较高的软土路基，在清淤后回填碎石或块片石。当地下水很高的地段，路基填土高度小于2m 的软土地段，才去清淤回填碎石土或块片石道原地面，再在路基底部铺一层50cm 沙砾层，沙砾层顶铺一层透水土工布

5、。当软土厚度大于3m 时，采取挖出上部3m 淤泥，淤泥下部抛片石挤淤，片石上面铺50cm 厚的沙粒垫层，沙砾层上面铺透水土工布，再填筑路基。三、路面设计汇总表1、沥青混凝土路面设计沥青混凝土路面设计分别侧重不同的方向提出三个方案如下：（1）方案一 * *新建路面设计成果文件汇总* *、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算：序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 3 46

6、0 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 3 270 设计年限 15年 车道系数 0.45 交通量平均年增长率 6.5 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647 公路等级

7、高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .45 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .24 4 水泥稳定砂砾 .5 .26 5 石灰土稳定碎石 .23 .12 6 矿渣 、 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位

8、结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .45 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 .32 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 .24 4 水泥稳定砂砾 ? 1500 1500 .26 5 石灰土稳定碎石 18 550 550 .12 6 矿渣 18 250 250 7 土基 30.4 按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 24.1 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 25.7 (0.01mm)H( 4 )= 30 cm LS= 23

9、.1 (0.01mm)H( 4 )= 28.1 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 28.1 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 28.1 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 28.1 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 28.1 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 28.1 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 28.1 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 28.1 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 75 cm验算结果表

10、明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 3 cm-中粒式沥青混凝土 5 cm-粗粒式沥青混凝土 6 cm-水泥稳定砂砾 29 cm-石灰土稳定碎石 18 cm-矿渣 18 cm-土基 、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 计算应

11、力 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 计算应力 4 水泥稳定砂砾 29 1500 1500 计算应力 5 石灰土稳定碎石 18 550 550 计算应力 6 矿渣 18 250 250 不算应力 7 土基 30.4 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.6 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.2 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.9 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.2 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 9

12、7 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 241.6 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.24 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.086 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.052 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .111 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .051 (

13、MPa)（2）、方案二 * *新建路面设计成果文件汇总* *、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组

14、 3 270 设计年限 15年 车道系数 0.45 交通量平均年增长率 6.5 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647 公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1.6 路面设计弯沉值 : 38.6 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .45

15、2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .24 4 粗粒式沥青碎石 5 级配碎石 6 矿渣 、新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 38.6 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .45 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 .32 3 粗粒式沥青混凝土 5 9

16、00 1200 .24 4 粗粒式沥青碎石 ? 700 750 5 级配碎石 13 230 230 6 矿渣 16 250 250 7 土基 30.4 按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 38.6 (0.01mm)H( 4 )= 23 cm LS= 40 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 38.2 (0.01mm)H( 4 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 24.6 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 24.6 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 24.6 cm(第 3 层底面拉应力验算满

17、足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 24.6 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 55 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 3 cm-中粒式沥青混凝土 4 cm-粗粒式沥青混凝土 5 cm-粗粒式沥青碎石 25 cm-级配碎石 13 cm-矿渣 16 cm-土基 、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm)

18、抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 5 900 1200 计算应力 4 粗粒式沥青碎石 25 700 750 不算应力 5 级配碎石 13 230 230 不算应力 6 矿渣 16 250 250 不算应力 7 土基 30.4 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 38.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 42.3 (0.01mm) 第 3 层路面

19、顶面竣工验收弯沉值 LS= 48.4 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 57 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 153.3 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 268.5 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.339 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.099 (MPa) 第

20、 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .051 (MPa)（3）方案三 * *新建路面设计成果文件汇总* *、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7

21、长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 3 270 设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率 6.5 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647 公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)

22、 1 中粒式沥青混凝土 1 .32 2 粗粒式沥青混凝土 .9 .26 3 粗粒式沥青碎石 4 水泥石灰稳定砂砾 .7 .36 5 天然砂砾 6 矿渣、新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 .32 2 粗粒式沥青混凝土 6.5 1000 140

23、0 .26 3 粗粒式沥青碎石 6.5 700 750 4 水泥石灰稳定砂砾 ? 1500 1500 .36 5 天然砂砾 10 180 180 6 矿渣 16 250 250 7 土基 30.4 按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 24.1 (0.01mm)H( 4 )= 35 cm LS= 24.5 (0.01mm)H( 4 )= 40 cm LS= 22.1 (0.01mm)H( 4 )= 35.8 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 35.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 35.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4

24、 )= 35.8 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 35.8 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 35.8 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 55 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-中粒式沥青混凝土 5 cm-粗粒式沥青混凝土 6.5 cm-粗粒式沥青碎石 6.5 cm-水泥石灰稳定砂砾 36 cm-天然砂砾 10 cm-矿渣 16 cm-土基 、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ

25、-100 层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15) 1 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 计算应力 2 粗粒式沥青混凝土 6.5 1000 1400 计算应力 3 粗粒式沥青碎石 6.5 700 750 不算应力 4 水泥石灰稳定砂砾 36 1500 1500 计算应力 5 天然砂砾 10 180 180 不算应力 6 矿渣 16 250 250 不算应力 7 土基 30.4 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣

26、工验收弯沉值 LS= 26.6 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30.1 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.6 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 178.5 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 268.5 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.161 (MPa

27、) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )= .034 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .142 (MPa)（4）、沥青路面方案技术经济比较选择所选的三种方案为：第一个方案和第三个方案属于半刚性基层路面；第二个方案属于柔性基层路面。柔性基层由于其力学性质与沥青面层一样都属于柔性结构，因此在应力、应变传递的协调过渡方面比较顺利，同时级配碎石的结构排水性畅通，路面结构不宜所水损害。但是，由于柔性基层本身刚度较低，因此沥青面层将承受较多的荷载弯矩，在同样交通荷载作用下，沥青面层应采用较厚的结构层，其设计弯沉比其它两种方案都大，故方案二的柔性基层方案不是最佳方案。第一种和第三种方案两

28、者均属于半刚性基层路面，在第三种方案中所选材料强度高、整体性好，适用于交通量大、轴载重的道路。该公路自然区划为1区,地震烈度为六级，地下水位1.5m.该区路面结构突出问题是防止地震所产生的影响以及地下水位引起的路基潮湿，在这个主要方面上方案二体现了优越性。综合上述内容采用第三种方案为佳。 2、水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计同样提出三个方案如下：（1）、方案一、水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.28 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单

29、轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 560 2 黄河JN150 1 49 1 101.6 0 0 0 0 810 3 日野KF300D 1 40.75 0 0 1 79 0 0 460 4 斯柯达706R 1 50 1 90 0 0 0 0 390 5 依士兹TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 450 6 交通SH141 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 380 7

30、长征XD980 1 37.1 0 0 1 72.65 0 0 270 行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .9 轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 6.5 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 86 /m 接缝应力折减系数 .89 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 多孔隙沥青碎石 90 700 2 天然砂砾 198 180 3 土基 34 基层顶面当量回弹模量 ET= 89.9 MPaHB= 240 r= .904 SPS=

31、 1.26 SPR= 3.42 BX= .61 STM= 1.94 KT= .5 STR= .98 SCR= 4.4 GSCR= 5.63 RE= 12.6 %HB= 259 r= .976 SPS= 1.13 SPR= 3.08 BX= .52 STM= 1.78 KT= .48 STR= .85 SCR= 3.93 GSCR= 5.03 RE= .6 %HB= 261 r= .983 SPS= 1.12 SPR= 3.04 BX= .49 STM= 1.7 KT= .46 STR= .79 SCR= 3.83 GSCR= 4.9 RE=-2 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 511

32、 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 3222042 路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 89.9 MPa混凝土面层设计厚度 : 261 mm、验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 550 mm新建基(垫)层总厚度 288 mm验算结果表明, 路面总厚度比路面最小防冻厚度小 1 mm ,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 . 通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下:-普通混凝土面层 261 mm-多孔隙沥青碎石 90 mm-天然砂砾 199 mm-土基（2）、方案二、水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.28 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0