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1、 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 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。1、设计年限内交通量的平均增长率：由主要预测年交通量表可算得：2000年到2005年的年增长率：，可算得：2005年到2010年的年增长率：，可算得：
2、2010年到2015年的年增长率：，可算得：2015年到2020年的年增长率：，可算得：故2、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BZZ100表示。1） 当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为： 预测交通组成表车型前轴重（KN）前轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/日）跃进NJ130解放CA10B黄河JN15016.2019.4049.0038.3060.85101.60111双轮组双轮组双轮组702962661对于跃进NJ130：前轴：=16.20KN25KN，省略不算后轴：=1, =1, =
3、38.30KN，P=100KN, =702 次/d对于解放CA10B：前轴：=19.40KN25KN,省略不算。后轴：=1, =1, =60.85KN，P=100KN, =962 次/d对于黄河JN150:前轴：=1, =6.4, =49.00KN，P=100KN, =661 次/d后轴：=1, =1, =101.60KN，P=100KN, =661 次/d最终可汇成下表：轴载换算结果表（弯沉）车型（KN）(次/日)跃进NJ130前轴16.2016.47020后轴38.301170210.8解放CA10B前轴19.4016.49620后轴60.8511962110.8黄河JN150前轴49.0
4、016.4661190.0后轴101.6011661708.3合计 1019.9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t=20年，=7.8%，双向四车道，故车道系数选为0.4。故次2） 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 的公式为： 同理，计算结果可如下表所示：轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型（KN）(次/日)跃进NJ130前轴16.2011.857020后轴38.30117020解放CA10B前轴19.4011.859620后轴60.851196218.1黄河JN150前轴49.0011.856610后轴101.601166175
5、0.5合计 768.6设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：次二、 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=4cm中粒式沥青混凝土 h=5cm粗粒式沥青混凝土 h=6cm水泥稳定碎石 h=20cm石灰土 h=?级配碎、砾石 h=12cm土基细粒式沥青混凝土 h=4cm中粒式沥青混凝土 h=6cm粗粒式沥青混凝土 h=8cm水泥稳定碎石 h=？二灰土 h=16cm填隙碎石 h=10cm土基三、 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
6、料名称抗压回弹模量（）15劈裂强度（）2015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 10001200 0.8水泥稳定碎石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:该公路为一级公路，故公路等级系数=1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数=1.0。方案一：半刚性
7、基层上设置40mm+50mm+60mm=150mm160mml沥青混合料结构层，=1.0。 故 mm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=1.12。 故2、各层材料的容许层底拉应力的计算。 容许拉应力 细粒式沥青混凝土：中粒式沥青混凝土：粗粒式沥青混凝土：水泥稳定碎石：石灰土：二灰土： 计算结果列于下表：各层材料的容许拉应力材料名称（）K（）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0.51.910.2
8、618石灰土0.2252.460.0915二灰土0.252.460.1016五、 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)1）令实际弯沉，则弯沉综合修正系数弹性三层体系的实际弯沉故理论弯沉系数 2）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 hE hE hE hE hE hEE hE HE则中层厚度的换算公式为：3） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得=1.44 ，查诺谟图可得=5.8 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： 故 再查诺谟图可得 故 故=51.1 由此可解得： 2、方案二计算：(采用三层体系为计算体系)1）令实际弯沉，则弯沉综
9、合修正系数弹性三层体系的实际弯沉故理论弯沉系数 2）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 hE hE hE hE hE hEE hE HE则中层厚度的换算公式为： 3） 查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得=1.44 ，查诺谟图可得=5.8 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： 故 再查诺谟图可得 故 故 由此可解得：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。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
10、原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E hE hE hE hE hE hEE hE HE 由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故沥青混凝土面层底面的最大拉应力 容许拉应力2）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 hE hE hE hE hE hEE hE HE由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故半刚性基层底面的最大拉应力 容许拉应力3）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
11、 hE hE hE hE hE hEE hE hE由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故半刚性基层底面的最大拉应力 容许拉应力 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 hE hE hE hE hE hEE hE HE由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故沥青混凝土面层底面的最大拉应力 容许拉应力2）验算半刚性基层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应
12、力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：E hE hE hE hE hE hEE hE HE由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故半刚性基层底面的最大拉应力容许拉应力3）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 hE hE hE hE hE hEE hE hE由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得， 查诺谟图可得： ， 又因为 查诺谟图可得：故半刚性基层底面的最大拉应力 容许拉应力 综上所算得的结果，汇制成下表：方案类型底面最大拉应力容许拉应力方案一沥青混凝土面层0.07740.2712半刚性基层0.11850.2618底基层0.07270.0915 方案二沥青混凝土面层0.09780.2712半刚性基层0.14500.2618底基层0.08930.1016 由表可知，方案一和方案二都满足层底弯拉应力的要求。综上可得：路面结构设计的方案一和方案二均可行。