路基路面设计

河南理工大学《路基路面工程》课程设计

2沥青混凝土路面设计

2.1设计资料

某地（IV区）拟建一级公路，设计年限为15年，土基为粉质土，确定土基的稠度为1.10，回弹模量取36MPa，路基干湿状态为中湿状态。有关资料如下：

初始条件 (1) 交通组成

表2.1 交通组成

型号 黄河JN150 黄海DD690 东风CS938 解放CA340 北京BJ130 东风EQ140 南阳351 前轴载(KN) 49.0 56 24 22.1 13.55 23.7 48.7 后轴载(KN) 101.6 104 70 56.6 27.2 69.2 97.3 后轴数 1 2 2 1 1 1 1 轮组数 双 双 双 双 双 双 双 轴距(cm) - >3m >3m - - - - 交通量(辆/日) 200 1200 300 600 100 550 650 (2)公路技术等级为一级，为双向四车道。

(3)交通组成如表1所示，交通量年平均增长率：前5年：γ= 8%；中间5年：γ= 7%；后5年：γ= 6%。

2.2路面结构设计原则

（1）路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，将路基路面作为一个整体考虑，进行综合设计；

（2) 在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循“因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资”的原则进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进，经济合理，安全可靠的方案；

（3) 应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果，积极、慎重地运用行之有效的新材料、新工艺、新技术；

（4) 路面设计方案应充分考虑沿线环境的保护、自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员的健康与安全；

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（5) 为确保工程质量，应尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。

2.3计算当量轴次

以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 按下式换算成标准轴载P的当量次数N。

k4.35?P?N??C1,iC2,ini?i??P?i?1

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次数； ni— 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P— 标准轴载（kN）；

Pi— 各种被换算车型的轴载（kN）；

C1— 轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轴组为0.38； C2— 轴数系数。

K— 被换算车型的轴载级别。

当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：

C1?1?1.2?m?1?

式中：m—轴数。 计算结果如下表所示：

表2.2轴载换算结果表（弯沉）

车型 黄河JN150 黄海DD690 东风CS938 解放CA340 北京BJ130 东风EQ140 南阳351 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 PI(KN) 49 101.6 56 104 24 70 22.1 56.6 13.55 27.2 23.7 69.2 48.7 97.3 C1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C2 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 4

Ni 200 200 1200 1200 300 300 600 600 100 100 550 550 650 650 N 57.5214.3 616.6 1423.2 35.9 63.6 5.4 50.4 0.1 0.3 6.7 74.7 181.9 577 河南理工大学《路基路面工程》课程设计

总计当量次数为4799次

设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne

tNs???1????1??365????Ne?

式中：Ne---标准轴载累计当量作用次数 t---设计基准年限 γ---交通量年平均增长率

η---临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，取η=0.45， 第一个5年N1=4799

?N1??1????1?365??4799??1?8％?5?1?365?0.456Ne1???4.6?10（次/车道）

?8％r????第二个5年N6?4799?1.084?1.07?6986

N1??1????1?365??6986??1?7％?5?1?365?0.45Ne1???6.6?106（次/车道）

?7％r????第三个5年N11?6886?1.074?1.06?9707

Ne1?N1??1????1?365??r???9707??1?6％??1?365?0.456 ??9.0?10（次/车道）6％5??一个车道的累计当量轴载作用次数为：

Ne=Ne1+Ne2+Ne3=2.02?107，属于重级交通。

该值可用于来计算路面设计弯沉及沥青层底拉应力。

2.4沥青混凝土路面结构拟定

根据本地区的路面材料，结合已有工程经验和典型结构，根据结构层的最小施工厚度、材料、交通量以及施工机具功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：

路面结构面层采用细粒式沥青混凝土（4cm），中粒式沥青混凝土（6cm），粗粒式沥青混凝土（8cm），水泥稳定碎石（36cm），二灰土（30 cm）。

各层材料的抗压模量与劈裂强度：

查表得到各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取20℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20℃的抗压模量：细粒式沥青混凝土1991MPa，中粒式沥青混凝土为1425MPa，粗粒式沥青混凝土为978MPa，水泥稳定碎石

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3188MPa，二灰土2091 MPa，抗压模量取15℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到15℃的抗压模量：细粒式沥青混凝土为2680MPa，中粒式沥青混凝土为2175MPa，粗粒式沥青混凝土为1320MPa，水泥稳定碎石3188MPa，二灰土2091MPa，各层材料的劈裂强度：细粒式沥青混凝土为1.2MPa，中粒式沥青混凝土为1MPa，粗粒式沥青混凝土为0.8MPa，水泥稳定碎石0.6MPa，二灰土0.3MPa. 2.4.1土基回弹模量的确定

土的回弹模量E0=36MPa 。 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，并进行结构层底拉应力演算。 2.4.2路面设计弯沉值

对于高速公路，公路等级系数AC=1.0；AS：面层是沥青混凝土面层，面层类型系数取1.0

Ab：基层类型系数，对于半刚性基层为1.0

Ne：设计年限内一个车道上的累计当量轴次数为

2.02 ?107 次。

600?1?1?1=20.75（0.01mm） 设计弯沉值为： Id?600AcAsAb =0.2202000000.2Ne2.4.3各层材料的容许层底拉应力为：

?R??SP/kS

细粒式沥青混凝土

0.220/01.0?3.6 ks?0.09AC?Ne/Ac?0.09?202000 ???/k=1.2/3.6=0.33MPa

RSPS中粒式沥青混凝土

0.220/01.0?3.6 ks?0.09AC?Ne/Ac?0.09?202000 ???/k=1.0/3.6=0.28MPa

RSPS粗粒式沥青混凝土

0.220/01.0?3.6 ks?0.09AC?Ne/Ac?0.09?202000?R??SP/kS=0.8/3.6=0.22MPa

水泥稳定碎石

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