路基路面工程课程设计计算书

1、.路基路面工程课程设计计算书（第一组）班级：姓名：学号：.页脚 .一、沥青路面设计1. 轴载换算（ 1）以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时表一车型P(KN)C1C2n( 次 )C1C2 ni ( Pi )4.35iiP东风 EQ140后轴69.201130060.48黄河 JN150前轴49.0016.420057.49后轴101.6011200214.30黄河 JN162前轴59.5016.45033.44后轴115.00115091.83交通 141前轴25.5516.42504.23后轴55.101125018.70长征 CZ361前轴47.6016.47017.74后轴90.7

2、02.2170100.72延安 SX161前轴54.6416.46027.70后轴91.202.216088.42北京 BJ130后轴27.2011500.17跃进 NJ130后轴38.3011600.92kC1 C 2ni ( Pi ) 4.35注：轴载小于25KN的轴载作用不计N716.14i 1P（ 2）以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时表二车型P(KN)''ni （次）''Pi812i( P)iC1C2C Cn东风 EQ140后轴69.201130015.78黄河 JN150后轴101.6011200227.08黄河 JN162前轴59.5118

3、.55014.53后轴115.00115091.83交通 141后轴55.10112502.12长征 CZ361后轴90.70317096.18延安 SX161前轴54.64118.5608.82后轴91.20316086.15kC1' C 2/ni ( Pi ) 4.35注：轴载小于50KN的轴载作用不计N542.49i 1P已知设计年限内交通量平均增长率r8%.页脚 .该道路为高速公路，其设计年限t15 。设该高速公路为双向四车道，取车道系数0.45 ，则（ 1）以弯沉值及沥青层的层底弯拉应力为设计指标时N e1(1 r )t1365 N(1 0.08) 151365 716.14

4、 0.45 3.19 106 次r0.08（ 2）以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时(1 r ) t1(1 0.08)1512.42 106次N e2365 N0.08365 542.49 0.45r2. 初拟结构组合和材料选取（ 1）由以上计算结果得， 设计年限线内一个车道上的累计标准轴次为 319 万次，属中等交通，给出以下两种组合方案方案一：路面结构采用沥青混凝土（厚 18cm），基层采用水泥碎石（厚 38cm），底基层采用水泥石灰沙砾土（厚度待定） ，以水泥石灰沙砾土为设计层。采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚 4cm），中面层采用中粒式沥青混凝土（厚 6cm），

5、下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚 8cm）方案二：路面结构采用沥青混凝土（厚 27cm），基层采用水泥砂砾（厚度待定） ，底基层采用级配沙砾（厚 18cm），以水泥稳定砂砾为设计层。采用三层式沥青面层，表面采用细粒式沥青混凝土（厚 4cm），中面层采用中粒式沥青混凝土（厚 8cm），下面层采用密集配沥青碎石（厚 15cm）（ 2）确定各层材料回弹模量与劈裂强度表三材料名称20 C 时抗压回弹模量（MPa）15 C 时劈裂强度 (MPa)细粒式沥青混凝土1.41.4中粒式沥青混凝土1.21.0粗粒式沥青混凝土1.00.8密集配沥青碎石1.20.8水泥石灰沙砾土1.00.35水泥碎石1.50.5水泥

6、沙砾1.30.5集配沙砾1.40.53. 确定土基回弹模量该路段处于 2 区，粉质土，路基处于干湿状态，稠度取1.0 ，查表“二级自然区.页脚 .划各土组土基回弹模量参考值” ，得土基回弹模量为 29MPa （ 1）设计弯沉值本公路为高速公路，公路等级系数Ac1.0 ，面层为沥青混凝土，面层系数As1.0 ，半刚性基层，基层系数AB =1.0l d600N e0.2 AC AS AB 600 (3.19106) 0.21 1 1 30.03 （单位 0.01mm）（ 2）各层允许拉应力方案一：材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土0.220.09 Ne AC0.09 Ne0.

7、22AC0.220.09 Ne AC0.220.35 Ne表四K SSP （ MPa）RSP (MPa)K S(3.19 106 ) 0.220.092.4271.01.40.5770.09(3.19 106 ) 0.222.4271.01.00.412(3.19 106 ) 0.220.092.4271.00.80.3300.09(3.19 106 ) 0.221.818水泥碎石水泥石灰沙砾土方案二：材料名称0.35ACNe0.22AC1.00.50.2750.09(3.19 106 ) 0.221.8181.00.350.193表五K SSP （ MPa）RSP (MPa)K S细粒式沥青

8、混凝土0.09 Ne0.22AC(3.19 106 ) 0.220.092.4271.01.40.577.页脚 .0.22中粒式沥0.09 Ne青混凝土AC密集配沥0.09Ne0.22青碎石AC0.35 Ne0.22水泥沙砾AC0.220.35 Ne级配沙砾AC4. 资料汇总方案一：材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土水泥碎石水泥石灰土土基.(3.19 106 ) 0.220.092.4271.01.00.412(3.19 106 ) 0.220.092.4271.00.80.3300.09(3.19 106 ) 0.221.8181.00.50.275(3.19 106

9、) 0.220.091.8181.00.50.275表六h（ cm）20 C 回弹模量（ MPa）容许拉应力（ MPa）414000.577612000.412810000.3303815000.275？10000.19340方案二：表七材料名称h（ cm）20 C 回弹模量（ MPa）容许拉应力（ MPa）细粒式沥青混凝土414000.577中粒式沥青混凝土812000.412密集配沥青碎石1512000.330水泥沙砾？13000.275集配沙砾1814000.275土基405. 方案确定根据东南大学道路计算软件计算得，方案一计算层厚度为 15cm，道路总厚度为 71cm。.页脚 .方案二

10、计算层厚度为34cm，道路总厚度为79cm两种方案的其他条件均满足要求， 故取总厚度最小的方案为最终方案， 即取第一种方案为最终方案。.页脚 .二、混凝土路面设计1. 交通量分析根据水泥混凝土路面设计轴载换算方法，忽略小客车和车辆前轴对路面结构计算的影响， 计算各车型的轴载换算系数i(Pi)16 ，得到标准轴载作用次数， 见100下表表八车型通过次数后轴重Pi16标准轴次标准轴次合计（次/ 日）（ KN）i (100)（次/日）（次/日）东风 EQ14030069.200.0030.9解放 JN150200101.601.289257.8黄河 JN16250115.009.358467.9交通

11、 14125055.100.000070.0175726.62长征 CZ3617090.708.310 75.8110 5延安 SX616091.209.11075.4610 5北京 BJ1305027.20910104.4910 8跃进 NJ1306038.302.110 71.2610 5查表得，高速公路设计基准期为 30 年。安全等级为一级，临界荷位车辆轮迹横向分布系数取 0.22 ，交通方向系数取为 0.5 ，交通车道系数取为 0.9 ，则设计年限累计当量轴次为：t1304NeNs(1 gr )726.62 (1 0.08) 1gr365365 0.22 0.5 0.929.7 10次

12、0.08属于中等交通。2. 初拟路面结构查表，得安全水平为一级的道路对应的变异水平为低级。 初拟普通混凝土面层厚为 24cm，基层选用水泥稳定粒料厚 20cm，底基层为 15cm低剂量无机结合料稳定类混合材料。普通混凝土板的平面尺寸为宽 4.5m，长 5m，两侧硬路肩与行车道之间砌筑水泥混凝土路缘石。硬路肩与行车道采用相同面层厚度。在设计中设想施工缝为设传力杆平缝， 横向缩缝为设传力杆的假缝形式， 在临近桥梁或固定建筑物外， 或与其他类型路面相连处、 小半径曲线和纵坡变换处，应设置横向胀缝。 纵缝施工缝和缩缝均为设拉杆的平头缝。 纵缝与横缝尽可能垂.页脚 .直正交，避免板块形成错缝和锐角形式。

13、3. 路面材料参数确定查表，普通混凝土面层的弯拉强度标准值为 4.5MPa，相应弯拉弹性模量标准值为 29GPa。路基回弹模量取 50MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取 800MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取 1500MPa。计算基层顶面当量回弹模量（土基顶面回弹模量E0 =40MPa）：EXh12 E1h22 E X0.22 15000.15 28001248MPah12h220.220.152D XE1h13E2 h23(h1h2 )2( 11 ) 112124E1h1 E2h21(15000.238003(0.150.2)211)1120.15 )4(0.28000.1515

14、003.85MNmhX12DX3 123.850.333m31248EXa6.221EX)0.4512480.454.2231.51(6.221 1.51()E040b1 1.44( EX) 0.5511.44 (1248) 0.550.783E04011EtahXb E0 ( EX ) 34.2230.3330.78340(1248) 3224.81MPaE040普通混凝土面层难过的相对刚度半径为：r0.537h 3EC0.5370.243 290000.651mEt224.814. 荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：ps 0.077r 0.6 h 20.077 0.65

15、10.6 0.24 21.033MPa.页脚 .因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr0.87 。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数K fN ev(29.710 4 )0.0572.05 ，根据公路等级，查表，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数KC1.3 , 则荷载疲劳应力计算为：prK r K f K cps0.872.051.31.0332.405. 温度疲劳应力II区最大温度梯度取（ C）。板长l588/m5m,7.680 , 由图可查普r0.651通混凝土板厚为 h=0.24m， BX 0.65 。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：C

16、 EC hTg10 5290000.2488tm2BX20.65 1.99 MPa查表，自然区划为II区， a 0.828,b0.041,c1.323 , 则温度疲劳应力系数Ktfr a(tm ) cb4.5 0.828(1.99 )1.3230.0410.543tmf r1.994.5温度疲劳应力为 :trK ttm0.5431.991.081 MPa查表，高速公路的安全等级为一级， 相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为 95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表，确定可靠度系数r1.2 。则，r (prtr )1.2(1.0812.40)4.18 MPa4.5MPa因

17、此，所选普通混凝土面层厚度 0.25m 可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。6. 路面补强设计根据规范要求和设计几本资料，水泥混凝土路面为重交通等级，平曲线多，所以在混凝土板的自由边缘和角隅处设置两种补强钢筋。（ 1）边缘钢筋，采用直径 14mm的螺纹钢筋，设在板 1 h 1 h（h 为混凝土板厚），44.页脚 .且距离边缘和地板厚度均不小于 5cm，两根钢筋的间距不应小于 10cm，纵向边缘钢筋只设在一块板内，不穿过缩缝，以免妨碍般的翘曲，为加强锚固能力，钢筋两端应向上弯起。（ 2）角隅钢筋，设在胀缝两侧板的角隅处，用两根直径14mm长 2.4m 的螺纹钢筋完成需要的形状，角隅钢筋设在板的上部，距板顶面不小于 5cm，距胀缝和板边缘各为 10cm。7. 筑路材料（ 1）粗集料和细集料使用要求均应符合 公路工程集料试验规程 的各项要求。面层水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，要求养护 3 天龄期的抗压强度和抗折强度分别不小于 22.0MPa 和 7.0MPa，混凝土配合比设计应满足强度、工作性、耐久性技术要求，并且应该满足公路工程水