路基路面工程

銅陵學院課程設計任務書課程名：路基路面工程班級：11學號：姓名：指導老師：謝中友老師1.1普通水泥混凝土路面設計III用普通混凝土路面，路面寬16m雙向四車道，經(jīng)交通調(diào)查與預測知設計車道使用初期標準32005%，試設計該路面厚度。交通分析47916-2020年，安全等級為三級。由課本45916-30.39。已知交通量年平均增長率為5％。按下式可計算得到設計基準期內(nèi)設計車道標準荷載累計作用次數(shù)為365N1

365x3200Ne= [(1+-1]= [(1+0.0520-1]0.39=15.06x1616-4可知屬重交通等級。

0.05表A．2．2車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級 縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站 0.17～0.22二級及二級以下公

行車道寬>7m 0.34～0.39路 行車道寬≤7m 0.54～0.62初擬路面結構479頁重交通等級和中級變異水平等級，查表16-17（課本477頁，初擬普通混凝土面層厚度為0.22m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料(5％)0.18m0.15m低劑量無機結合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長5.0m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。路面材料參數(shù)確定按表16-23課本480481頁5.0MPa，31GPa?；炷翉澙瓘姸葮藴手到煌ǖ燃壧刂刂刂械容p水泥混凝土的彎拉強度標準值5.05.04.54.0（MPa）鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值6.06.05.55.0（MPa）30MPa16-2（482頁600MPa1300MPa。按式16-53（課本482頁）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按式16-52b（課本481頁）計算為荷載疲勞應力16-52（481頁，標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力計算為因縱縫為設拉桿平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)kr=0.87?？紤]設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)kf

Nne

(15.06106)0.0572.565。根據(jù)公路等級，由表16-24，kc=1.20按式（16-4，荷載疲勞應力計算為pr=KrKfKcps=0.87×2.565×1.20×1.259=3.37（MPa)溫度疲勞應力由表16-28，Ⅱ區(qū)最大溫度梯度取88(℃／m)。板長5m，l/r =5／0.677=7.39，由圖16-14查普通混凝土板厚h=0.22m，Bx=0.71。按式16-56，最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲力計算為kt16-57再由式(B.2.1)(16-55)計算溫度疲勞應力為可靠度為8516-2r=1.1按式因而，所選普通混凝土面層厚度(0.22m)可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。瀝青路面結構設計及計算一：設計目的通過本設計掌握高速公路瀝青路面設計的基本過程和計算方法。二：設計題目1.1m0.5m。25000輛/12所示，交通量年平層瀝青路面結構。三：設計資料表1某路段混合交通組成車型分類 一類二類三類車 四類車五類車六類車車車代表車型 桑塔納五十鈴解放 黃河CA10B黃河JN162交通SH361比重（%）24.5742.3022.04 9.011.890.18表2代表車型的技術參數(shù)序汽車總重載重前軸后軸后軸輪組軸距出號型號（Kn）（Kn）重（Kn）重（Kn）數(shù)數(shù)（cm）產(chǎn)國1桑塔納212五十鈴423解放CA10B80.2540.0019.4060.851雙中國4黃河JN150150.6082.6049.00101.601雙中國5黃河JN162174.50100.0059.50115.001雙中國6交通SH361280.00150.0060.002×2雙130中110國表3武漢地區(qū)2010材料單價表材料名稱單位材料單價（元）4cm中粒式瀝青砼M225.4605cm中粒式瀝青砼M228.5906cm粗粒式瀝青砼M232.2208cm粗粒式瀝青砼M242.95035cm二灰穩(wěn)定碎石M251.36230cm二灰土M224.6035cm水泥穩(wěn)定碎石M251.29030cm碎石灰土M227.00四：設計過程25knPi的作用次數(shù)ni均換算成標準軸載pN。（1）軸載換算Nk

CC

P4.35 i計算公式：

i1

1 2iP計算數(shù)據(jù)如下表1-1前軸19.4016.46237.320后軸60.85116237.32718.6733819前軸49.0016.42549.83732.8990328后軸101.60112549.832732.1142475前軸59.5016.4534.87357.7478353后軸115.0011534.87982.3898014前軸60.0016.450.9435.3343294后軸2*1102.2150.943458.55347465車型P車型P（kN）iC1C2n（次/日）1 2 iiCCn(pip)4.35CA10BJN150JN162SH361∑N=8128.713=10%，雙向六車道，故車道系數(shù)選為0.35。故1t365 110%15365N

8128.7130.3532993914次II)e 10%i50kN（包括車輛的前后軸）pip8NCCn ii的作用次數(shù)i

n，均按如下公式換算成標準軸載

p的當量作用次數(shù)N，

1 2 i

p .計算結果如下表4所示：解放CA10B前軸19.411.856237.320后軸60.85116237.32117.24185635黃河JN150前軸4911.852549.8315.67658982后軸101.60112549.832792.89595753黃河JN162前軸59.5011.85534.8715.54374611后軸115.0011534.871636.17955848車型P（kN）iC1Cn（次/日）1 2 iiCCn(pip)4.352∑N=4823.2676交通SH361前軸60.0011.8551.31.594后軸2*11021車型P（kN）iC1Cn（次/日）1 2 iiCCn(pip)4.352∑N=4823.2676交通SH361前軸60.0011.8551.31.594后軸2*1102151.3244.136N，

4823.2670.3519577325次方e案一：

10%AC-16 5cmAC-20 5cmAC-25 8cm二灰穩(wěn)定碎石 二灰土 待土基III）土基回彈模量的確定該路段路基為粉質(zhì)中質(zhì)中液限土，地下水位1.1米，路基回填土高度0.5米。h1>1.6>h2所以可以確定該土基為中濕。查土基干濕狀態(tài)的稠度建議值表得：該路段土路基的平均稠度1.05c0.90，取c=1.00根據(jù)IV3E0=36MPa。IV）200C150C1AC-16130019001.02AC-20120018001.03AC-25110013000.84二灰穩(wěn)定碎石150015000.65二灰土8008000.26土基36.0-土基及路面材料設計參數(shù)層位標號材料名稱土基及路面材料設計參數(shù)層位標號材料名稱抗壓彈性模量E劈裂強度y錯誤!未找到引用源。MPa（1）設計彎沉值ldAcAsAb1.0。l 600Nd

0.2AAAc s

60036796429.340.218.3cms 根據(jù)lls BZZ-100P=0.7MPa，δ=

21.32

=10.65cm，s 根據(jù)ll，利用式12-15，求理論彎沉系數(shù)cs 2p

l 0.38

0.36l F,Fs

0s E 1

P對于BZZ-100，p=0.7MPa得 3.47c計算待求層厚度2，其中中層厚度Hh2,h3,h4,h5其計算方法如下：AC-16h1=5cmAC-20h2=5cm連續(xù)E1=1200MPah1AC-25h3=8cm二灰碎石h4=35cmH二灰土h5=？連續(xù)E2=800MPa土基土基E0=36MPa（a）實際路面結構 （b）當量三層體系h 5 E 1200

E 36(3計算H 由 =0.469, 2y =0.923 查圖得

=5.7又0 0.03 10.65 E1y

1300 E2y

1200K=1.65,1

K1

K得K2

Kc 0.369K1查表得H

=7.6 H=7.6×10.65=80.94cm150012008001200由公式計算150012008001200

Hh2

2.4h3

2.4E3E3E24

2.4EE4EE42E5E2511001200得 80.94511001200

2.4

2.4

2.4所以h5

=28.09cm 故取h5

=30cm。驗算整體性材料底部的最大彎拉應力(1）確定容許拉應力R計算各層材料的容許底層拉應力公式為 /KR sp s本式中： 指路面結構層材料的容許拉應力；R 指結構層材料的極限抗拉強度；spK 指抗拉強度結構系數(shù)，s對AC-16K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.0367964290.22/1.04.16 /KR1 sp

1.0/4.160.24MPa對AC-20K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.0367964290.22/1.04.16 /KR2 sp

1.0/4.160.24MPa對AC-25K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.1367964290.22/1.03.78 /KR3 sp

0.8/3.780.21MPa對二灰穩(wěn)定碎石K 0.35s

,0.11/Ae

0.35367964290.11/1.02.38 /KR4 sp

0.6/2.380.25MPa對二灰土K 0.45s

,0.11/Ae

0.35367664290.11/1.02.38 /KR5 sp

0.3/2.380.12MPa材料名稱s（MPa）材料名稱s（MPa）ks（MPa）RAC-161.04.160.24AC-201.04.160.24AC-250.83.780.21二灰穩(wěn)定碎石0.62.380.25二灰土0.32.380.12定中粒式瀝青混凝土AC-16層底彎拉應力將多層結構換算為當量三層體系，如圖1-7所示中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20粗粒式瀝青混凝土AC-25h 5cm2=h=8cm3連續(xù)E1=1800MPah1二灰碎石h=35cm4H二灰土土基h5=30cm連續(xù)E2=1400MPa=36MPa土基E0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系圖1 多層結構當量換算h=h1=5cm1200140015001200140015001400

80014008001400H5.08.0

35 30

65.78cmh 5

1400

E 36由 10.65

0.469 E1

18000.78 E02

1400

0.026查表得0，表明該層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。AC-20層底彎啦應力1中粒式瀝青混凝土AC-16 h=5cm12= 1中粒式瀝青混凝土AC20 h 5cm 連續(xù)E=1400MPa h2= 13粗粒式瀝青混凝土AC-25 h=8cm34二灰碎石 h=35cm H42二灰土 h5=30cm 連續(xù)E=1200MPa20土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系1400120015001200圖1400120015001200h55

11.54cm H8.0

0.9

0.9

74.64cm0.90.91400

E 1200

E 36 ,0由

2y 0.86，

0 0.0312-18，查得

，表明 10.65 E1y

1400 E2y

1200該底層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。AC-25層底彎拉應力中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20h 5cm2=連續(xù)E=1200MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=8cm3二灰碎石二灰土h=35cmh5=30cm連續(xù)E=1500MPa2H土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系00.9

圖3多層結構當量換算1800120014001800120014001200

90015009001500h85 5

21.46cm H3530

52.01cmh 21.46

E 1500

E 36

,0由 =2.015，2y 1.25，0 0.024，由圖12-18，查得 ，表 10.65 E1y

1200 E2y

1500明該底層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。確定二灰碎石層底彎拉應力0中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm0中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20h 5cm2=連續(xù)E=1500MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=8cm3二灰碎石二灰土h=35cmh5=30cm連續(xù)E=900MPa2H土基 土基E=36MPa（a）實際路面結構 （b）當量三層體系1800150018001500h35

0.9

0.95

0.914001500120015001400150012001500

52.02cmh 52.02

E 900

E 36由 =4.885，2y

0.6，0 0.0412-18,0.12

=1.47, 10.65 E1y

1500 E2y

900 1H=2.8,得m

=0.75所以

=p,mm4 1

m=0.7×0.12×1.47×0.75=0.09MPa<2 R

0.25MPa,滿足要求。確定二灰碎石層底彎拉應力中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20h 5cm2=連續(xù)E=1500MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=8cm3二灰碎石二灰土h=35cmh5=30cm連續(xù)E=900MPa2H土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系01800150018001500h35

0.9

0.95

0.914001500120015001400150012001500

52.02cmh 52.02

E 900

E 36E由10.65=4.885，2y1500E1y

0.6，0 0.04查得E 9002yn=1.15,n1

=0.45所以

m5=p,n1

n=0.7×0.31×1.15×0.45=0.11MPa<2 R5

0.12MPa,滿足通過計算可以確定本方案所擬定路面結構符合要求，即如圖6132=中粒式瀝青混凝土AC-16h中粒式瀝青混凝土AC20h粗粒式瀝青混凝土AC-25h132=4二灰碎石 h=35cm4二灰土 h5=30cm圖6 結構組合方案方案二：(1）確定路面結構方案1342=中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC20h5cm粗粒式瀝青混凝土AC-25h=6cm水泥碎石 h1342=碎石灰土 ？2）確定路面設計彎沉值eN。e1tN

1365N由式12-31： e 由題意，取η=0.35圖71t365 110%15365N

8128.7130.3532993914次e 10%d2確定路面設計彎沉值ld查表得A

1.0 Ac，sc，

1.0 A，b，

1.0l 600d

0.2AAAe c s

18.32mm03E值000

=36.0MPa(3)計算待求層厚度5土基及路面材料設計參數(shù)5土基及路面材料設計參數(shù)層位標號材料名稱E劈裂強度抗壓彈性模量y錯誤!未找到引用源。MPa200C150C1AC-16120018001.02AC-2080014001.03AC-25100012000.84水泥碎石150015000.55水泥石灰土8008000.36土基36.0-s ①根據(jù)ll，利用式12-15，求理論彎沉系數(shù) s 2p

l 0.38

0.36l F,Fs

0s E 1

P對于BZZ-100，p=0.7MPa,②計算待求層厚度

21.310.65cm l l2 s

18.41cm 得c

3.21Hh2,h3,h4,h5計算方法如下：中粒式瀝青混凝土AC-16h1=5cm中粒式瀝青混凝土AC20h2=5cm連續(xù)E1=1500MPah1粗粒式瀝青混凝土AC-25h3=6cm4水泥碎石 h=35cm H40碎石灰土 連續(xù)E2=900MPa土基 土基E0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系圖7多層結構當量換算h 5 E 800

E 36計算H 由 =0.469, 2y =0.667 查圖得

=8.2，又0 0.03 10.65 E1y

1200 E2y

1200K=1.42,1

K1

K,得K2

Kc 0.3008K1查表得H

=8.1 H=8.1×10.65=86.27cm1000800150080080080010008001500800800800

Hh2

2.4h3

2.4E3E3E24

2.4EE4EE42E5E25得 86.275

2.4

2.4

2.4所以h5

=29.11cm 故取h5

=30cm。(4)驗算整體性材料底部的最大彎拉應力R①確定容許拉應力RR sp 計算各層材料的容許層底拉應力 /R sp 對AC-16K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.036764290.22/1.04.16 /KR1 sp

1.0/4.160.24MPa對AC-20K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.0367964290.22/1.04.16 /KR2 sp

1.0/4.160.24MPa對AC-25K 0.09As

N0.22/Ae

0.091.1367964290.22/1.03.78 /KR3 sp

0.8/3.780.21MPa對水泥碎石K 0.35s

,0.11/Ae

0.35367964290.11/1.02.38MPa /KR4 sp

0.8/2.380.21MPa對碎石灰土K 0.45s

,0.11/Ae

0.45367964290.11/1.03.06MPa /KR5 sp

0.3/3.060.10MPa材料名稱

（MPa） ks s

（MPa）R②確定AC-16層底拉應力m1

AC-16AC-20AC-25水泥碎石碎石灰土

1.01.00.80.50.3

4.164.163.782.383.06

0.240.240.210.210.10中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20h 5cm2=連續(xù)E=1800MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=6cm3水泥碎石h=35cmH碎石灰土 h5=30cm 連續(xù)E2=1400MPa0土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系120014001500140012001400150014008001400h=h1

=5.0cm，H5.0

0.9

0.9

0.9

63.96cmh 5

1400

E 36由 =0.48，2y 0.778，0 0.026，由圖12-18， 10.65 E1y

1800 E2y

1400查得

,0，表明該底層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。m2確定AC-20層底拉應力 將多層結構換算為當量三層體系，如圖m2中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC-20h 5cm2=連續(xù)E=1400MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=6cm3水泥碎石h=35cmH碎石灰土 h5=30cm 連續(xù)E2=1200MPa0土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系4h55

圖9多層結構當量換算1800140011.5318001400H6.0

0.9

0.9

69.97cm15001200800150012008001200

E 1200 E 36由得

=1.13，210.65 E1y0，

1400

0.86，0 0.03， 12-18，查E 12002y表明該底層層底承受彎曲壓應力， 自然滿足要求。m3AC-25m31中粒式瀝青混凝土AC-16 h=5cm12= 1 中粒式瀝青混凝土AC20 h 5cm 連續(xù)E=1200MPa h2= 1 3粗粒式瀝青混凝土AC-25 h=6cm34水泥碎石 h=35cm H4碎石灰土 h5=30cm 連續(xù)E2=1500MPa0土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系圖10多層結構當量換算8001200h68001200

0.9

18001200180012005

19.46cm H35

0.9

49.92cm80015008001500

E 1500

E 36

,0E由10.65=1.81，2y1200E1y

1.25，0 0.024，由圖12-18，查得 ，表E 15002y明該底層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。m4⑤確定水泥碎石層底拉應力m4中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm中粒式瀝青混凝土AC-16h=5cm1中粒式瀝青混凝土AC20h 5cm2=連續(xù)E=1500MPa1h1粗粒式瀝青混凝土AC-25h=6cm3水泥碎石碎石灰土h=35cmh5=30cm連續(xù)E=800MPa2H土基 土基E=36MPa0（a）實際路面結構 （b）當量三層體系01800150018001500h35

0.9

0.91200150012001500

0.91000150010001500

49.02cmh 49.02

E 800

E 36由10.65

=4.66，2yE 15001y

0.53，0 0.4512-18，查得,0.13，E 8002ym1

H=2.8,得m

=0.9所以

m4=p,m

m=0.7×0.13×1.46×0.9=0.12MPa<2R42

0.21MPa,滿足1⑥確定石灰土碎石土層底拉應力1m5將多層結構換算為當量三層體系，如圖121中粒式瀝青混凝土AC-16 h=5cm12= 1 中粒式瀝青混凝土AC20 h 5cm 連續(xù)E=1500MPa h2= 1 3粗粒式瀝青混凝土AC-25 h=6cm34水泥碎石 h=35cm H40碎石灰土 h5=30cm 連續(xù)E2=800MPa土基 土基E0（a）實際路面結構 當量三層體系圖12多層結構當量換算h 49.02

E 800

E 36 H由10.65

=4.66，2yE 15001y

0.5314，0 0.45E 8002y

=2.8，得,0.12n=1.22,n=0.51 2所以 =p,nn=0.7×1.22×0.5×0.12=0.05MPa< 0.10MPa,滿足m5 1 2 R5通過計算可以確定本方案所擬定路面結132=中粒式瀝青混凝土AC-16h中粒式瀝青混凝土AC20h粗粒式瀝青混凝土AC-25h132=4水泥碎石 h=35cm4碎石灰土 h5=30cm解法二由瀝青路面設計電算程序計算。方案一新建路面結構厚度計算公 路 等 級: 高速公新建路面的層數(shù): 5標 準 軸 載: BZZ-100路面設計彎沉值: 18.32路面設計層層位: 5設計層最小厚度: 10(mm)層位結容許應力構層材料名稱厚度20℃平均抗壓標準差15℃平均抗壓標準差(mm)模量(MPa)(MPa)模量(MPa)(MPa)(MPa)1中粒式瀝青混凝土50130001900012中粒式瀝青混凝土50120001800013粗粒式瀝青混凝土801100013000.84水泥穩(wěn)定碎石3501500015000.65石灰粉煤灰土?80008000.26新建路基按設計彎沉值計算設計層厚度:LD=18.32(0.01mm)36H(5)=210mmLS=18.8(0.01mm)H(5)=260mmLS=17.5(0.01mm)H(5)=228mm(僅考慮彎沉)按容許拉應力計算設計層厚度:H(5)=228mm(第1層底面拉應力計算滿足要求)H(5)=228mm(第2層底面拉應力計算滿足要求)H(5)=228mm(第3層底面拉應力計算滿足要求)H(5)=228mm(第4層底面拉應力計算滿足要求)H(5)=228mm(第5層底面拉應力計算滿足要求)路面設計層厚度H(5:)=228mm(僅考慮彎沉)H(5)=228mm(同時考慮彎沉和拉應力)驗算路面防凍厚度:路面最小防凍厚度500mm驗算結果表明,路面總厚度滿足防凍要求.通過對設計層厚度取整,最后得到路面結構設計結果如下:中粒式瀝青混凝土50mm中粒式瀝青混凝土50mm粗粒式瀝青混凝土80mm水泥穩(wěn)定碎石 350mm石灰粉煤灰土 230mm新建路基方案二新建路面結構厚度計算公 路 等 級新建路面的層數(shù)::高速公路5標 準 軸 載:BZZ-100路面設計彎沉值:18.32(0.01mm)路面設計層層位:5設計層最小厚度:10(mm)層位結容許應力(MPa)1構層材料名中粒式瀝青混凝土稱厚度(mm)5020℃平均抗壓模量