路基路面计算书

1、路面设计1沥青路面设计原则(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、养护工作人员健康与安全；(5)为确保工程质量，应尽可能选择有利于机械化、工厂化的设计万案；(6)对于地

2、处不良地基的路段，为了适应路基沉降、稳定周期较长的特点，路面结构可以遵循“一次设计，分期修建”的方案，即在路基沉降、稳定期内(3-5年)，根据交通量增长规律，分几次修建，最终实现设计的目标，这样既适应交通量不断增长的需要，又提高了投资效益，最终保证了路面结构质量达到规定要求。2沥青路面结构层设计设计原始资料：拟修建一条一级公路，根据调查研究预计通车后，公路沿线年交通量平长增长率丫=6%土质为粘性土，土基回弹模量Eo35.5Mpa0试按设计弯沉控制，设计路面结果。计算设计年限内一个车道的累计当量轴次，确定设计弯沉，路面拟采用沥青混凝土面层，设计年限为15年。交通量表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组

3、数后轴距(m)父通里太湖XQ64133671双-560东风AS141DL251双一300黄河JN1501双一540交通SH3612双<3120长征XD1602双<3150黄海DD690561042双>3325轴载分析轴载计算路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载(1)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是，取:轴载换算：轴载换算采用如下的计算公式：四车道的车道系数,435kPiNC1c2nii1p其中：N一标准轴载当量轴次，次/日；ni一被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日;F标准轴载，kN;pi一被换算车辆的各级轴载，kN;K一被换算车辆的类型数；C

4、2一轴载系数,c1 1 1.2(m1), m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴问距离小于3m时，应考虑轴数系数；Ci一轮组系数，单轮组为，双轮组为1,四轮组为。轴载换算计算表车型轴载C1C2niNi太湖XQ641CA10B、之，刖3311560后6711东风AS141DL、之，刖2511300后11黄河JN150、之，刖11540后11交通SH361、之，刖11120后1长征XD160、之，刖11150后1黄海DD690、之，刖11325后12N=注：轴载小于25KN的轴载作用不计累计标准当量轴次车型轴裁piC1C2niC1c2n(pi/p)8太湖XQ641CA10B、之

5、，刖33115600后6711东风AS141DL、之，刖25113000后11黄河JN150、之，刖115400后11交通SH361、之，刖111200后13长征XD160、之，刖11150后131376黄海DD690、之，刖113250后13N=轴载小于50kn的轴载作用不计累计当量轴次t1536511N136510.0611316.550.4507065033273.(2)确定路面等级由沥青路面设计规范表A1可查得四车道的车道系数为，取，累计当量轴次15Ne“l10.0611988.3八“3650.450.059121711912万次>400万次由以上数据可知路面等级应为高级，面层类

6、型为沥青路面。(3)初拟结构组合和材料选取由表A1可查得一级公路的沥青层推荐厚度为1015cm,取15cm,初拟结构层如下所示：面层细粒式沥青混凝土4cm基层中米立式M混凝十5 cm粗粒式沥青混凝土6 cm水泥稳定碎石20 cm底基层水泥石灰稳定砂砾25cm土基(4)各层材料的抗压模量与劈裂强度查规范得各层材料的抗压模量和劈裂强度，抗压模量取20c的模量，各值均取规范范围的中值，因此得20c的抗压模量，统计结果如下表:路面材料指标材料种类抗压模量E1MPa劈裂强度MPa细粒式沥青混凝土1400中粒式沥青混凝土1200粗粒式沥青混凝土900水泥稳定碎石1500水泥石灰稳定砂砾550设计指标的确定

7、该路段处于R4区，为粘性土由规范查得，当路基处于干燥状态时，粘质土的平均稠度为，查表得土基回弹模量为。对于一级公路，沥青路面设计规范要求以设计弯沉值为设计指标，并进行层底拉应力验算(1)设计弯沉值该公路为一级公路，公路等级系数Ac取，面层是沥青混凝土，面层类型系数As取，半刚性基层，底基层的总厚度大于20cm,所以基层类型系数Ab取。由沥青规范公式id600NeO.2AAA0.260050332731.01.01.027.40id设计弯沉值()Ne设计年限内累计当量轴载通行次数；Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为，二级公路为，但、四级公路为。As面层类型系数，沥青混凝土面层为，热拌沥青碎石

8、、冷拌沥青碎石、沥青表面处治为。Ab路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为，柔性基层沥青路面为。（2）各层材料的容许层底拉应力spsp路面结构材料的极限抗拉强度（MPa）;R路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限Ne次加载的疲劳弯拉应力（MPa）;Ks抗拉强度系数。细粒式沥青混凝土：1.2_0.447MPa2.683中粒式沥青混凝土:sp1.00.372MPa2.683粗粒式沥青混凝土:sp0.8KS2.6830.298MPa水泥稳定碎石:“0.35Ne0.110.3550332730/1(Ks1.911Ac1.0水泥石灰稳定砂砾:R0.61.9110.314MPa，/0.

9、45Ne0.110.4550332730.11Ks2.457A1.0R0.42.4570.162MPa设计指标汇总表材料名称厚度h(cm)20c(MPa)15C<B(MPa)容许拉应力细粒式密级配沥青混凝土414002000中粒式密级配沥青混凝土512001600粗粒式密级配沥青混凝土69001200水泥稳定碎石2015001500水泥石灰稳定砂砾25550550路面结构验算路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算，路面荷载及计算点如图所示。荷载及计算点图示路面结构设计以路面容许回弹弯沉值和结构层底拉应力作为设计指标进行验算。结构厚度设计应满足结构整体承载力与

10、抵抗疲劳开裂的要求。确定设计层厚度及层底弯拉应力验算(1)确定设计层厚度路表设计弯沉值按以下公式计算:1s 10000 cFEi(7-5)F1.63( )0.38(且)0.362000 p(7-6)式中：Is -路面实测弯沉值()；F一弯沉综合修正系数；p标准轴载的轮胎压强。；标准轴载单轮轮迹当量圆半径;理论弯沉系数求得的1d二,查资料可得p=,=令实际弯沉值lsld ,则弯沉综合修正系数故理论弯沉系数F 1.63(ls2000)0.38(27.41.63 (2000 10.65E0 )0.36P、0.38 , 40、0.36)()0.5580.7IsEi27.4 1400c 2000p F

11、2000 0.7 10.65 0.54.61我国沥青路面设计规范中以路表弯沉值为设计或验算指标时，设计参数采用抗压回弹模量，对于沥青混凝土试验温度为20oC,将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如图7-2所示：E 广翼 DOMphi-ScmE=14<K) Mpa h1=4rmE 3=1000 MpaE 4=15IX) Mpa h 4 =25cm2MMpaE 5 TM0 Mpah5Eo=4O MpaE C=4Q Mpa图7-2三层体系转换图一则中层厚度H的换算公式为:Hh2hk 2J&h2k 3, E2550 ,二1200 (56*0.9268+ h41.0974+18.0

12、6) cm562.4而h42.4而,1200-1200由h410.650.376E0E24012000.033E2E1120014000.857查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K11.375,6.5由计算理论弯沉的公式可得：cK1K2故K24.61K16.5 1.3750.5158查诺谟图可得H/5.2,故H5.210.6555.38cmH 28.62 1.097h4 55.38cm由此可解得：h5 24.39cm 取25cm。(2)验算各材料层层底弯拉应力由于设计公路为高速公路，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。a)验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力我国沥青路面设计规

13、范中以结构层层底弯拉应力为设计或验算指标时，设计参数采用抗压回弹模量，对于沥青混凝土试验温度为15oC,将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如图7-3所示：E :-1800 Mp h.: -5cmE!=2000Mpih1=4cmE 尸0 MpaE=1200MpahEMpaE4=15O0Mpah45cmElIOOOMpa27cmEc=40X4pa图7-3三层体系转换图由三9面弯拉应力5h4hkk 415001500550150033.19 cm250 1600 12005464 120012004 2000120025015.602cm系数计算诺谟图可得：pm1m2h1610.65

14、I.隆150012001.25|E0E24015000.03H42.210.65316查诺谟图可得：0故沥青混凝土面层底面的最大拉应力pm1m20MPaR=0.298MPa,满足要求。b）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，如图7-4所示:E i=2000 MpatLi=4cmE ; =1800 Mph、=5cm *E,=1200 Mpah3=6cmE4-1500Mpah + -25cmE?=lOOOMpah 广二 7cmEo=401jaE .-lOOOMpa HE c-4图7-4三层体系转换图三h,1500254，40.569cm,1500,1200

15、0,'160011200454,6f,1500,1500.1500由三层体系中层底面弯拉应力系数计算诺谟图可得：pn1n2h40.210.653.809E2E1100015000.367E0E24010000.072H2710.652.347查诺谟图可得：0.28n11.11n20.54故半刚性基层底面的最大拉应力pn1n20.70.281.110.540.1174MPaR=0.314MPa,满足要求。c）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，如图7-5所示：E=1500MpaihE-=l200Mpah,=6anE=1500Mpah4=25cniE2

16、=lOT0MpaEEi=l000Mpah5=2/cmEo=40MpaE)=40Mpa图7-5三层体系转换图四1hk4e4三e432000l1600c120054641500.150015004hk44口5hEkhE5方Hhk0.9h50.925cmk5E5E5由三层体系中层底面弯拉应力系数计算诺谟图可得：pnin2h40.210.653.809EK,100015000.367E0E24010OO0.072H2710.65Z347查诺谟图可得：0.28n11.11n20.54故半刚性基层底面的最大拉应力pn1n20.70.281.110.540.1174MPaR=0.162MPa,满足要求。1

17、.路表弯沉值验算轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值Is小于或等于设计弯沉值L,即：IsId通过Hpds软件计算结果得到路表弯沉值为（）o满足设计要求Is=<ld=27.2 .层底拉应力验算轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力m应小于或等于容许拉应力r,即：根据口Bisar计算结果确定层底拉mR应力是否满足。验算结果如下表。路面厚度设计结果结构层材料抗压粳里（MPa）厚度(cm)层底拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土14004中粒式沥青混凝土12005粗粒式沥青混凝土9006水泥稳定碎石15002水泥石灰稳定砂砾55025土基40按设计弯沉值计算设计层厚度L

18、D=H(4尸200mmLS=H(4尸250mmLS=H(4尸220mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度H( 4 尸 220 mm(第 1H( 4 尸 220 mm(第 2H( 4 尸 220 mm(第 3H( 4 尸 220 mm(第 4H( 4 尸 220 mm(第 5层底面拉应力计算满足要求 ) 层底面拉应力计算满足要求 ) 层底面拉应力计算满足要求 ) 层底面拉应力计算满足要求 ) 层底面拉应力计算满足要求 )最后得到路面结构设计结果如下细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土5cm粗粒式沥青混凝土6cm石灰土稳定碎石25cm水泥石灰稳定砂砾25cm土基路基设计路基防护与加固工程一

19、、路基组成路基由三部分建筑物构成路基本体、路基防护和加固建筑物、路基排水设备。1弊基本体是指各种断面形式中的填挖部分，即直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分。例如：路堤、路堑等承重的主体建筑物2 .M基排水设施排除地面水的排水沟、侧沟、大沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等3 .M基防护和加固建筑物挡土墙、护坡等二、路基设计的一般要求综合设计，包括选择合适的路基横断面形式和各项附属设施。设计要符合环保、地质、水文等要求；地质条件、地址参数明确；避免高路堤与深路堑；提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；符合经济性的要求典型横断面：路堤：指用岩土填筑而成的结构物。路堑：指全部在原地面开挖而

20、成的结构物。半填半挖横断面：指原地面横坡度较大，且路基较宽，往往需要一侧挖，一侧填筑而成的结构物。较多适用于山区、丘陵区。三、一般路基设计包括如下内容：1、选择路基横断面形式，确定路基宽度与高度；2、选择路基填料与压实标准；3、确定边坡形状与坡度；4、路基排水系统布置与排水结构设计；5、坡面防护与加固设计；6、附属设施设计路基横断面设置路基设计宽度根据设计通行能力和交通量大小而定，一般每个车道宽度为，。城镇近郊和技术等级高的公路，路肩尽可能宽，一般13m,并铺筑硬路肩，以保证路面行车不受干扰。公路等级为一级，车道数为四车道，车速为100km/h四车道的路基宽度一般值为26m,最小值为24m,取

21、设计车道宽度为，得总车道宽度为X4=15m,取左右硬路肩宽度各为3m,土路肩，中央分隔带宽度为，总计26mo路堤基底应在填前应进行压实，其压实度（重型）应93;当路堤高度小于路床厚度（80cm）时，基底压实度不宜小于96。当路床填料CBR值达不到设计要求时，可采用石灰等固化材料改善或换填处理。半填半挖及路线纵向填挖结合处，先在填方一侧地面线开挖台阶，台阶宽度，向内倾斜2%4%横坡，一直开挖台阶至挖方断面，并夯实。填方路基地面横坡陡于1:5时，亦作同样处理。纵向填挖衔接处应设置过渡段，过渡段内宜采用较好的砂砾土、砂类土、碎石填筑。四、路基的排水设计的布置1 .在路面平面图上绘出必要的路堑坡顶线和

22、路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。2 .在路基的上侧山坡上设置截水沟拦截地表径流。为提高截留效果，减少工程造价，截水沟宜大体沿等高线布置。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应该连续而不中断，并在其上方设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔50100设不小于1m宽的缺口，以利于排水。3 .在路基两侧按需要设置边沟或利用取土堆汇集并排除道路表面的水，已使路基经常保持干燥。4 .讲截水沟引排到制定的低地河沟或桥涵等处排水沟应力要求短捷离路基尽可能远些。并与其他排水通道相连。5 .选定桥涵的位置，使这些沟渠同桥涵连成排水网络。对穿过路基的河沟，应设置桥涵，不要轻易改沟并涵。6 .若有地下水危害路基，应设地下排水设施，并与地面排水系统协调配合。路面排水设计路面采用分散排水方式，路面水由路拱横坡直接流出。填方段路面水顺边坡流至坡脚外边沟，挖方路段路面水流至边沟，由边沟引至自然沟渠及附近桥梁、涵洞；中间带设置纵向盲沟路基排水设计一般填方路基地段，在边坡外1米处设置80cmX80cm的梯形边沟（见排水设计），挖方路堑段