路基路面工程沥青路面课程设计

《路基路面工程》课程设计

专业：道路工程

班级： 2014级5班

学生姓名：周治勇

学号： p141914394

指导教师：王睿老师

一、新建沥青路面结构设计计算

1、设计资料

a、甘肃定西地区某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为中液限

粘土，路基填土高度1.2m，地下水位距路床2.3m，属中湿状态；多年最大道路冻深160cm。

b、经过OD调查及论证2012年底的交通组成情况如下表：

C、该公路按二级公路标准修建，设计道路横断面为双向两车道。经OD调查：该公路自2013年通车后前五年交通量增长率为4.5%，其后设计年限内交通量增长率为6%。

车道系数：二级公路双向两车道在0.6~0.7，取0.7 二级公路设计年限为12年

车道数：2车道

设计速度：60km/h

路基宽度：10m

车道宽度：3.5m

γ=0.05375

2、确定交通等级

我国沥青路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按下表确定。

标准轴载计算参数

（1）、计算标准轴载累计计算交通量Ne

A．当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时

35

.4

1

2 1

∑=

?

?

?

?

?

=

K

i

i

i P

P

n

C

C

N

式中：

N——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轴次（次／d ) ;

ni——被换算车型的各级轴载作用次数（次／d) ;

P一一标准轴载（KN） ;

Pi——被换算车型的各级轴载（KN）

C1——被换算车型的轴数系数

C2——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为 6.4，四轮组为 0.38;

K一一被换算车型的轴载级别

当轴间距大于3米时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时，双轴或

多轴的轴载系数应按以下公式计算：

C1=1+1.2（m-1）

设计年限内一个车道累计当量轴次：

计算公式：累计当量轴次：ηN r

r Ne t 365

]1)1[(?-+=

试中： r ——设计年限内交通量的平均年增长率% t ——设计年限

N ——运营第一年双向日平均当量轴次（次/d ） N ——车道系数

通过计算软件得到

当以设计弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标时，设计年限内一个车道上累计当量轴次 γ

γ

η

，属中度交通等级；

B．以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次（次/d）

′′′

式中：′—以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次（次/d）;

ni —被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；

P —标准轴载（KN）；

Pi —被换算车型的各级轴载（KN）；

′—轴数系数；

′—轮组系数，单轮组18.5，双轮组1，四轮组,0.09;

K —被换算车型的轴载级别。

当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载进行计算，此时轴数为m=1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：

′

式中：m —轴数

当以半刚性材料结构层层底拉压力为设计指标时，设计年限内一个车道上累计当量轴次

γ

η== 7412135 (次)，属中度交通等级。

γ

二、沥青路面结构推荐与选择（确定面层类型）

根据交通等级和已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案。

方案一：双层式沥青面层，上面层选用中粒式沥青混凝土AC-16，厚度为60mm；下面层采用粗粒式沥青混凝土AC-25，厚度为100mm；基层用石灰土稳定碎石，厚度为250mm；底基层选用石灰粉煤灰砂砾，厚度待定

方案二：双层式沥青面层，上层选用中粒式沥青混凝土AC-13，厚度50mm；下面层采用中粒式密级配沥青混凝土AC-20，厚度为80mm；基层采用二灰碎石，厚度为250mm；底基层采用二灰土，厚度待定

三、路面结构厚度验算

1、土基回弹模量的计算

该路段位于Ⅲ3区，当地冻深 1.6m，土质为中液限粘土。由规范JTG-D50可得稠度为

1.10-0.95，取1.05。查表“土击回弹模量参考值（MPa）”得土基回弹模量为36.5MPa。

2.路面结构厚度的确定

初拟路面结构层及力学计算表如下：由规范JTG-D50 附录E查

各基层的模量比推荐范围由规范JTG-D50 4.2.2

1．基层与沥青面层之间的模量比宜在1.5-3之间；

2．基层与底基层之间的模量不宜大于3.0:；

3．底基层与土基之间的模量比宜在2.5-12.5之间。

各基层的模量比验算

方案一：1）基层与沥青面层之间的模量比为：1.84满足规范；

2）基层与底基层之间的模量比为： 0.69 满足规范。

方案二：1）基层与沥青面层之间的模量比为：1.88满足规范；

2）基层与底基层之间的模量比为：1.1满足规范。

a设计弯沉值的计算：

Ld=600Ne-0.2AcAsAb 单位0.01mm

Ac——公路等级系数

As——面层类型系数

Ab——路面结构类型系数

计算弯沉值（路表弯沉值）：

Ls=1000*2po/E1*ac*F

P、o——标准车轴载轮胎接地压力和当量圆半径

F——弯沉综合修正系数

ac——理论弯沉系数

本公路为二级公路，公路等级系数为1.1；面层是沥青混凝土，面层类型系数为1.0；半刚性基层，路面结构类型系数为1.0。

即：Ld=600*1.1*1.0*1.0*1.07*10（-0.2*7）=26.7（mm）

方案一：

由软件计算可得：ls=19.3（mm）

因为：19.3mm≤26.7mm

即：ls≤ld

故满足要求

方案二：

由软件计算可得：ls=18（mm）

因为：18mm≤26.7mm

即：ls≤ld

故满足要求

b确定待定层厚度

通过程序设计计算得到，石灰土的厚度为19.4cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为26.7mm，沥青面层的层底均受压应力，中粒式密级配沥青混凝土层底的最大拉应力为-0.109MPa，粗粒式密级配沥青混凝土层底的最大拉应力为 -0.074MPa ，石灰土稳定碎石层底的最大拉应力为0.018MPa，石灰粉煤灰砂砾层底的最大拉应力为0.215MPa 。上述设计结果满足指标要求，故石灰粉煤灰砂砾厚度为20cm。

方案二：

通过程序设计计算得到，水泥稳定砂砾土的厚度为23.7cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为26.7mm，沥青面层的层底均受压应力，细粒式沥青混凝土的最大拉应力为-0.142MPa，粗粒式沥青混凝土层底的最大拉应力为-0.093MPa ，二灰碎石层底的最大拉应力为 0.058MPa，二灰土层底的最大拉应力为0.199MPa。上述设计结果满足指标要求，故二灰土层厚度为24cm。

2、防冻层厚度验算

Or=Osp/Ks

Or——容许拉应力

Osp——极限抗拉强度

Ks——抗拉强度结构系数

Ks=0.09Ne0.22/Ac ——沥青混凝土面层

Ks=0.35Ne0.11/Ac ——无机结合料稳定集料基层

Ks=0.45Ne0.11/Ac ——无机结合料稳定细粒土基层

Ks=0.25Ne0.05/Ac ——贫混凝土基层

方案一：

（1）中粒式密级配沥青混凝土：

σR=σsp/（0.09*Ne-0.22*Ac）=0.36MPa

σm=-0.109MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（2）粗粒式密级配沥青混凝土：

σR=σsp/（0.09*Ne-0.22*Ac）=0.29MPa

σm=-0.074MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（3）石灰土稳定碎石：

σR=σsp/（0.35*Ne-0.11*Ac）= 0.22MPa

σm=0.018MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（4）石灰粉煤灰砂砾：

σR=σsp/（0.35*Ne-0.11*Ac）=0.22MPa

σm=0.215MPa 即：σm≤σR 满足要求。

方案二：

（1）细粒式密级配沥青混凝土：

σR=σsp/（0.09*Ne-0.22*Ac）=0.5MPa

σm=-0.142MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（2）中粒式密级配沥青混凝土：

σR=σsp/（0.09*Ne-0.22*Ac）=0.29MPa

σm=-0.093MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（3）二灰碎石：

σR=σsp/（0.35*Ne-0.11*Ac）= 0.28MPa

σm=0.058MPa 即：σm≤σR 满足要求。

（4）二灰土：

σR=σsp/（0.35*Ne-0.11*Ac）=0.23MPa

σm=0.199MPa 即：σm≤σR 满足要求。

设计资料汇总表

方案一：

方案一沥青层厚度16cm，总厚度61cm。根据公路路基设计规范（JTG D30-2004）规定，最小防冻层厚度为40~50cm，故符合要求。

方案二沥青层厚度13cm，总厚度62cm。根据根据公路路基设计规范（JTG D30-2004）规定，最小防冻层厚度为40~50cm，故符合要求。

四、方案比选

五、计算图纸的绘制

六、路面工程数量计算

1、土基填挖方量的计算

2、道路基层和垫层工程量的计算

3、道路面层工程量的计算

七、参考资料

《路基路面工程》第四版黄晓明主编人民交通出版社；《公路沥青路面设计规范》JTJ014-2003；