《路基路面工程》课程设计指导书20090702备课讲稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。路基路面工程课程设计指导书20090702-路基路面工程课程设计指导书东北大学资源与土木工程学院2009年05月20日1课程设计的思想、效果及课程目标路基路面的课程设计是对路基路面工程课堂教学的必要补充和深化，通过设计让学生可以更加切合实际地和灵活地掌握路基路面的基本理论，设计理论体系，加深对路基路面设计方法和设计内容的理解，进而提高和培养学生分析、解决工程实际问题的能力。课程设计分路基设计和路面设计两部分内容。以教师提供的设计资料为主，学生在查阅相关文献资料的基础上，结合当地的气候条件、地质条件、水文

2、条件以及给定的交通条件，拟定路基路面的设计方案，对路基的稳定性、路面结构厚度的计算和验算。课程设计要求设计计算条理清晰，计算的方法和结果能符合我国现阶段路基路面设计规范的要求。课程设计方式是在教学周内安排2周独立进行课程设计，安排指导老师专门指导。本课程设计分路基工程课程设计和路面工程课程设计。2路基工程课程内容路基课程设计是，以挡土墙设计为主的设计内容，以浸水高填路堤、基坑开挖与支护、加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤设计为主的稳定分析内容。2.1设计资料某新建公路K2+345K2+379路段采用浆砌片石重力式路堤墙，具体设计资料如下：1路线技术标准，山岭重丘区一般二级公路，路基宽8.5m，路面宽7

3、.0m。2车辆荷载，计算荷载为汽车-20级，验算荷载为挂车-100。3横断面原地面实测值及路基设计标高如表1所列。4K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式如图1所示（注：参考尺寸：m,=0.40m,=0.60m）。5填料为砂性土，其密度18KN/m3，计算内摩擦角=35，填料与墙背间的摩擦角=。6地基为整体性较好的石灰岩，其允许承载力=450KPa，基地摩擦系数为f=0.45。7墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体=22KN/m3，砌体容许压应力为KPa，容许剪应力=100KPa，容许拉应力=60KPa。横断面原地面实测值及路基设计标高表1左侧桩号右侧中桩标高（m）路基设计标高（m）8(-2.

4、6)4(-3)K2+3454(2)6(4.5)631.45630.576(-2.4)6(-3.6)K2+3504(2.1)6(2.4)631.08630.627(-3)6(-3)K2+3564(2.2)6(2.8)629.62630.686(-3)6(-1)K2+3614(1.2)6(2.4)628.51630.736(-2)6(-2.6)K2+3675(2)5(1.5)630.30630.795(-1.6)7(-3)K2+3734(2)6(2)629.08630.856(-1.2)6(-1.8)K2+3792(1)8(1)629.03630.91图1K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式示意图

5、2.2设计要求挡土墙设计包括挡土墙的平面、立面、横断面设计，其中挡土墙横断面设计以K2+361横断面设计为例。大致步骤如下：1挡土墙平面、立面布置2挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸（图1供参考）3计算主动土压力4验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性5验算基底应力及偏心距6验算墙身截面强度7挡土墙的伸缩缝与沉降缝，以及排水设施设计8绘制挡土墙平面、立面、横断面图9编写设计说明书2.3稳定性分析要求浸水高填路堤、基坑开挖与支护、加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤边坡稳定性分析，详见PPT。2.4设计完成后应提交的文件浸水高填路堤、基坑开挖与支护、加筋墙路堤和浸水挡土墙路堤的稳定性分析报告。以挡土墙设计为主的设计内

6、容计算与稳定性分析说明书。3路面工程课程设计3.1设计资料东北某地(II4)拟建一级公路，全长40km(K0+000K40+000)，除由于K31150K33350路段纵坡较大(一般为5%左右)，采用水泥混凝土路面外，其余均采用沥青类路面，其中K15600K22440路段为老路改造，采用补强措施，有关资料如下（见表2和3所列）：公路技术等级为一级公路，路面宽度为9.0m。交通状况，经调查交通量为4100辆/日，交通组成如表2所示，交通量年平均增长率=4.9%。交通组成表2黄河JN150解放CA10B东风EQ140太脱拉138小汽车25%50%15%3%7%汽车参数表3车型总重(KN)载重(KN

7、)前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轮轮组数前轮轮组数轴距(cm)JN150150.682.649101.6l双单CA10B80.254019.4060.851双单EQ14092.9050.0023.7069.201双单太脱拉138211.4120.0051.402802双单132路基土质为粘性土，干湿状态为潮湿，道路冻深为160cm。K15+600K22440路段原路面为沥青路面，沥青面层厚度h3cm，路面实测弯沉值分别为：72、81、78、64、66、65、68、75、72、71、66、73、68、77、74、74、81、82、78、79(0.01mm)等共20测点，弯沉测定采用标准轴载

8、，测定时路表温度为27.5，前5小时的平均温度为25(注：季节影响系数以Kl=1.08，温度影响系数K2=1.0)。3.2设计要求(1)交通分析；(2)拟定路面结构，并说明选用该种路面结构的原因；确定材料参数及水泥混凝土路面板的平面设计；(3)计算或验算路面结构层厚度；沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式，并分析其结果以及说明理由；拟定几种沥青路面厚度，采用计算机计算，分析沥青面层变化对基层厚度的影响，基层厚度变化对底基层厚度的影响；对于水泥混凝土路面采用手工计算。(4)绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图，接缝构造图；(5)编写设计说明书。3.3提交的设计文件路面结构图；水泥混凝土路

9、面平面布置图，接缝构造图；设计计算说明书。4课程组织形式与教师指导方法4.1课程组织形式第一步，根据设计题目，利用各种途径查阅专业资料，如设计规范、教材等。第二步，根据设计指导书及老师的现场答疑指导进行各部分的设计计算。第三步，编制设计计算说明书，并将其提交给指导老师检查认可。课程设计组织形式：首先把布置设计任务，每天安排指导老师到教室进行整体答疑23课时，学生将在设计过程中遇到的问题集中，向老师提问，如果问题具有普遍性，老师将向全体学生解答，答疑结束后学生继续完成各自的设计计算，每隔两天指导老师检查学生完成设计的情况，再根据完成的情况指导老师统一意见后继续指导学生做后续的设计。学生应在指导教

10、师的指导下，独立完成设计内容；内容上要求条理清晰，尽量采用简图和表格形式；外观上要求字体工整，纸张和封面统一。具体要求如下：(1)初步掌握路基路面工程设计的内容、设计计算步骤及方法；(2)能够比较全面地收集和查询有关技术资料；(3)合理拟定路基路面的设计方案；(4)独立完成路基稳定性和路面结构设计的计算和验算；(5)能够分析路基路面设计时存在的问题并能加以解决。4.2课程设计内容和时间安排(1)布置设计任务。教师提供路基路面课程设计的基本资料，并交待课程设计的目的、方法、要求等。0.5天(2)路基设计资料分析、设计方案的拟定。0.5天(3)路基结构形式设计、绘制，路基边坡稳定性验算；路基挡土墙

11、的设计、绘制，挡土墙稳定性的计算及验算。1.0天(4)整理及编写整理路基工程课程设计的设计报告、计算书整理。0.5(5)路面设计资料分析、确定路面等级和面层类型。1.0天(6)路面结构设计、路面结构参数及设计参数确定，应拟定三种可能的路面结构组合与厚度方案；路面厚度计算和应力验算，提出合理路面合理的路面结构型式。1.0天(7)整理及编写整理路面工程课程设计的设计报告、计算书整理。0.5天5考核内容与方法5.1课程设计考核方式课程设计成绩以设计成果的质量为主，结合平时的考差进行评定。凡成绩不及格者，必须重修。平时考查主要检查学生的出勤情况、学习态度、是否独立完成设计等几方面。设计成果的检查，着重

12、检查设计图纸和计算书的完整性和正确性。成绩的评定要按课程的目的要求，突出学生独立解决工程实际问题的能力和创新性的评定。课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级评定。5.2课程设计成绩评定标准(1)优能够熟练综合运用所学知识，全面独立完成设计任务，设计过程中能够提出自己的见解；设计方案合理，设计计算正确，数据可靠；图面质量整洁，能很好地表达设计意图；计算书表达清楚，文字通顺，书写工整。(2)良能综合运用所学知识，全面完成设计任务；设计方案合理，设计计算基本正确；图面质量整洁，能够较好地表达设计意图；计算书表达清楚，文字通顺，书写工整。(3)中能运用所学知识，按期完成设计任务；能基本掌握

13、设计与计算方法；图面质量一般，能较好地表达设计意图；计算书表达一般，有多处不够确切。(4)及格基本能运用所学知识，按期完成设计任务；设计与计算没有原则性错误；图面质量不够完整，基本能表达设计意图；计算书表达一般，有多处错误存在。(5)不及格运用所学知识能力差，不能按期完成设计任务；设计与计算有严重错误；图面不整洁，不能表达设计意图；计算书不完整，有多处错误存在。路基路面工程课程设计指导书高速公路沥青路面设计东北大学资源与土木工程学院2009年05月20日一、高速公路路面设计资料主要技术指标，全线按平原丘陵山区高速公路修建。路基宽度为52.5m，双向6车道，中央分隔带3.0m。土路肩为20.75

14、m，硬路肩为23.00m，行车道为63.75m，中央两左侧路缘带20.75m。设计车速：80100km/h。根据交通量情况及公路性质设计机动车道的路面结构。设计交通标准轴载为BZZ-100。交通组成如下表所示，交通量年平均增长率=9.5%。二、设计要求(1)交通分析；(2)拟定路面结构，并说明选用该种路面结构的原因；确定材料参数及水泥混凝土路面板的平面设计；(3)计算或验算路面结构层厚度；沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式，并分析其结果以及说明理由；拟定几种沥青路面厚度（干燥、中湿、潮湿、过湿状态），采用计算机计算，分析沥青面层变化对基层厚度的影响，基层厚度变化对底基层厚度的影响；对于水

15、泥混凝土路面采用手工计算。(4)绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图，接缝构造图；(5)编写设计说明书。公路交通量资料（一）车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.516.42400后轴23.0112400中客车SH130前轴25.5516.42000后轴45.10112000大客车CA50前轴28.7016.41250后轴68.20111250小货车BJ130前轴13.4016.44250后轴27.40114250中货车CA50前轴28.7016.41500后轴68.20111500中货车EQ140前轴23.7016.42125后轴69.20112125大货车JN150前轴49.0

16、016.42125后轴101.60112125特大车日野KB222前轴50.2016.41500后轴104.30111500拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5后轴100（3轴）31187.5公路交通量资料（二）车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.516.43200后轴23.0113200中客车SH130前轴25.5516.42000后轴45.10112000大客车CA50前轴28.7016.41250后轴68.20111250小货车BJ130前轴13.4016.44250后轴27.40114250中货车CA50前轴28.7016.41500后轴68.20111500中货车E

17、Q140前轴23.7016.42125后轴69.20112125大货车JN150前轴49.0016.42125后轴101.60112125特大车日野KB222前轴50.2016.41500后轴104.30111500拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5后轴100（3轴）31187.5公路交通量资料（三）车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.516.42700后轴23.0112700中客车SH130前轴25.5516.42000后轴45.10112000大客车CA50前轴28.7016.41250后轴68.20111250小货车BJ130前轴13.4016.44250后轴27.4

18、0114250中货车CA50前轴28.7016.41500后轴68.20111500中货车EQ140前轴23.7016.42125后轴69.20112125大货车JN150前轴49.0016.42125后轴101.60112125特大车日野KB222前轴50.2016.41500后轴104.30111500拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5后轴100（3轴）31187.5公路交通量资料（四）车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.516.43100后轴23.0113100中客车SH130前轴25.5516.42000后轴45.10112000大客车CA50前轴28.7016.4

19、1250后轴68.20111250小货车BJ130前轴13.4016.44250后轴27.40114250中货车CA50前轴28.7016.41500后轴68.20111500中货车EQ140前轴23.7016.42125后轴69.20112125大货车JN150前轴49.0016.42125后轴101.60112125特大车日野KB222前轴50.2016.41500后轴104.30111500拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5后轴100（3轴）31187.5高速公路沥青路面设计实例一、设计资料：本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设

20、计年限为15年，该路段处于2区。二、交通分析：轴载分析路面设计以BZZ-100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（1）累计当量轴次车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.516.4675017.0427后轴23.011675011.2933中客车SH130前轴25.5516.4200033.8345后轴45.1011200062.6178大客车CA50前轴28.7016.4125035.0652后轴68.20111250236.522小货车BJ130前轴13.4016.442504.33985后轴27.4011425015.2266中货车CA50前轴

21、28.7016.4150042.0782后轴68.20111500283.827中货车EQ140前轴23.7016.4212525.9235后轴69.20112125428.371大货车JN150前轴49.0016.42125610.79后轴101.601121252276.91特大车日野KB222前轴50.2016.41500478.997后轴104.301115001801.47拖挂车五十铃前轴60.0016.4187.5130.059后轴100（3轴）31187.5562.57056.875注：轴载小于25KN的轴载作用不计。（2）累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的

22、设计年限取15年，六车道的车道系数取0.30.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。Ne=1+t-1365N1=1+0.09515-13650.0957056.8750.3=23599286次2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次（1）轴载换算车型(KN)C1C2(次/日)小客车前轴16.5118.567500.0686后轴23.01167500.05286中客车SH130前轴25.55118.520000.67194后轴45.101120003.42328大客车CA50前轴28.70118.512501.06448后轴68.2011125058.5039小货车BJ130前轴13.4

23、0118.542500.00817后轴27.401142500.13502中货车CA50前轴28.70118.515001.27737后轴68.2011150070.2047中货车EQ140前轴23.70118.521250.39131后轴69.20112125111.74大货车JN150前轴49.00118.52125130.647后轴101.601121252412.73特大车日野KB222前轴50.20118.51500111.916后轴104.301115002100.71拖挂车五十铃前轴60.00118.5187.558.2617后轴100（3轴）31187.5562.55624.3

24、04注：轴载小于50KN的轴载作用不计（2）累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数取0.30.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。Ne=1+t-1365N1=1+0.09515-13650.0955624.3040.3=18808545次三、设计指标的确定1、计算设计弯沉值Ld该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：ld=600N-0。2AcAsAb=60023599286-0.2111=20.12（0.01mm）2、抗拉强度结

25、构系数对沥青混凝土面层Ks=0.09N0.22Ac=3.77对无机结合料稳定集料类Ks=0.35N0.11Ac=2.21对无机结合料稳定细粒土类Ks=0.45N0.11Ac=2.84四、设计计算（一）干燥状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：干燥状态土基土质稠度：Wc=1.10根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：2区土基回弹模量：E0=48.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层

26、类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=QUOTE2.362.36107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度S(MPa)容许底层拉应力R=SKS（MPa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定

27、160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石202302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为17cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)19.93818设计控制层厚度(cm)16.3第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)19.93818实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.70816实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.57569实际路面结

28、构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)28.63524实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.739316E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)15.58239实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1280616第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)168.4614土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)192.0715满足要求。（二）中湿状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中湿状态土基土质稠度：Wc=1.00根据公路沥青

29、路面设计规范(JTGD50-2006)中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：2区土基回弹模量：E0=42.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=QUOTE2.362.36107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度S(MPa)容许底层拉应力R=SKS（M

30、Pa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石202302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)20.0985设计控制层厚度(cm)18.3第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)20.0985实际路面结构第1层

31、底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.85131实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.6571实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)28.55338实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.899089E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)14.95647实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1245208第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)183.7254土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)219.1875满足要求。（三）潮湿状态1、土

32、基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中湿状态土基土质稠度：Wc=0.90根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：2区土基回弹模量：E0=36.5MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=QUOTE2.362.36107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根

33、据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度S(MPa)容许底层拉应力R=SKS（MPa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石362302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为16cm（取整）。计算结果路面

34、设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)19.93864设计控制层厚度(cm)15.59999第1结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)19.93864实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.57448实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.14809实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)27.67547实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.293055E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)14.30

35、912实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1202179第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)118.0143土基层顶面施工控制弯沉(0.01mm)255.2184满足要求。4、防冻厚度验算根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表5.2.4“最小防冻厚度”土质类型：粉质土路基干湿状态：潮湿状态路面结构材料层：稳定土类道路多年最大冻深：200cm路面最小防冻厚度：6070cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。（四）过湿状态1、土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型：粉质土路基干湿状态：中

36、湿状态土基土质稠度：Wc=0.8根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”公路自然区划：2区土基回弹模量：E0=31.0MPa2、路面参数设计（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=QUOTE2.362.36107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂

37、强度S(MPa)容许底层拉应力R=SKS（MPa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4140020001.40.382中粒式沥青混凝土6120016001.00.273粗粒式沥青混凝土890012000.80.24水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.50.215石灰粉煤灰碎石20150015000.70.36级配碎石362302303、确定设计层厚度利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为19cm（取整）。计算结果路面设计弯沉值(0.01mm)20.12路面结构的实测弯沉值(0.01mm)20.09002设计控制层厚度(cm)18.3第1结构层顶面施工控制弯沉(

38、0.01mm)20.09002实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa)0第2结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)21.68821实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)0第3结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)24.16145实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)0第4结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)27.47129实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa)3.479101E-02第5结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)13.69618实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa).1146381第6结构层顶面施工控制弯沉(0.01mm)127.1239土基层顶面施工控制弯沉(0.01m

39、m)300.499满足要求。4、防冻厚度验算根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)表5.2.4“最小防冻厚度”土质类型：粉质土路基干湿状态：潮湿状态路面结构材料层：稳定土类道路多年最大冻深：200cm路面最小防冻厚度：6070cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。五、确定结构层设计参数根据公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计沥青混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。沥青路面结构层参数与方案建议路基状况结构层厚度(cm)适用状态干燥细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16粗粒式沥青混凝土AC-25水泥稳定碎

40、石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)级配碎石468172020高填路堤细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16防或透水封层462桥梁中湿细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16粗粒式沥青混凝土AC-25水泥稳定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)级配碎石468192020低路堤明暗涵通互通闸道潮湿细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16粗粒式沥青混凝土AC-25水泥稳定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)级配碎石468162036路堑细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16粗粒式沥青混凝土AC-25防或透水

41、封层4682隧道过湿细粒式沥青混凝土AC-10中粒式沥青混凝土AC-16粗粒式沥青混凝土AC-25水泥稳定碎石(水泥用量5%)石灰粉煤灰碎石(石灰用量8%)级配碎石468192036浸水路堤过水路堑路基路面工程课程设计指导书高速公路水泥混凝土路面设计东北大学资源与土木工程学院2009年05月20日一、高速公路路面设计资料主要技术指标，全线按平原丘陵山区高速公路修建。路基宽度为52.5m，双向6车道，中央分隔带3.0m。土路肩为20.75m，硬路肩为23.00m，行车道为63.75m，中央两左侧路缘带20.75m。设计车速：80100km/h。根据交通量情况及公路性质设计机动车道的路面结构。设计

42、交通标准轴载为BZZ-100。交通组成如下表所示，交通量年平均增长率=9.5%。二、设计要求(1)交通分析；(2)拟定路面结构，并说明选用该种路面结构的原因；确定材料参数及水泥混凝土路面板的平面设计；(3)计算或验算路面结构层厚度；沥青路面采用手工计算和计算机计算两种方式，并分析其结果以及说明理由；拟定几种沥青路面厚度（干燥、中湿、潮湿、过湿状态），采用计算机计算，分析沥青面层变化对基层厚度的影响，基层厚度变化对底基层厚度的影响；对于水泥混凝土路面采用手工计算。(4)绘制路面结构图及水泥混凝土路面平面布置图，接缝构造图；(5)编写设计说明书。公路交通量资料（一）车型(KN)(次/日)小客车前轴

43、16.52400后轴23.02400中客车SH130前轴25.552000后轴45.102000大客车CA50前轴28.701250后轴68.201250小货车BJ130前轴13.404250后轴27.404250中货车CA50前轴28.701500后轴68.201500中货车EQ140前轴23.702125后轴69.202125大货车JN150前轴49.002125后轴101.602125特大车日野KB222前轴50.201500后轴104.301500拖挂车五十铃前轴60.00187.5后轴100（3轴）187.5公路交通量资料（二）车型(KN)(次/日)小客车前轴16.53200后轴23

44、.03200中客车SH130前轴25.552000后轴45.102000大客车CA50前轴28.701250后轴68.201250小货车BJ130前轴13.404250后轴27.404250中货车CA50前轴28.701500后轴68.201500中货车EQ140前轴23.702125后轴69.202125大货车JN150前轴49.002125后轴101.602125特大车日野KB222前轴50.201500后轴104.301500拖挂车五十铃前轴60.00187.5后轴100（3轴）187.5公路交通量资料（三）车型(KN)(次/日)小客车前轴16.52700后轴23.02700中客车SH1

45、30前轴25.552000后轴45.102000大客车CA50前轴28.701250后轴68.201250小货车BJ130前轴13.404250后轴27.404250中货车CA50前轴28.701500后轴68.201500中货车EQ140前轴23.702125后轴69.202125大货车JN150前轴49.002125后轴101.602125特大车日野KB222前轴50.201500后轴104.301500拖挂车五十铃前轴60.00187.5后轴100（3轴）187.5公路交通量资料（四）车型(KN)(次/日)小客车前轴16.53100后轴23.03100中客车SH130前轴25.55200

46、0后轴45.102000大客车CA50前轴28.701250后轴68.201250小货车BJ130前轴13.404250后轴27.404250中货车CA50前轴28.701500后轴68.201500中货车EQ140前轴23.702125后轴69.202125大货车JN150前轴49.002125后轴101.602125特大车日野KB222前轴50.201500后轴104.301500拖挂车五十铃前轴60.00187.5后轴100（3轴）187.5高速公路水泥混凝土路面设计实例一、轴载换算水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为

47、标准轴载的作用次数。（1）；（2）（3）；（4）Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（KN）；轴型和轴载级位数；各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数，单轴-双轮组时，=1；单轴-单轮时，按式（2）计算；双轴-双轮组时，按式（3）计算；三轴-双轮组时,按式（4)计算。轴载换算车型(KN)(次/日)小客车前轴16.566567500后轴23.0167500中客车SH130前轴25.5555120000后轴45.10120000.0059大客车CA50前轴28.70524.212500后轴68.20112502.7382小货车B

48、J130前轴13.40727.342500后轴27.40142500中货车CA50前轴28.70524.215000后轴68.20115003.2858中货车EQ140前轴23.70569.121250后轴69.20121255.8757大货车JN150前轴49.00416.521250.02347后轴101.60121252739.4177特大车日野KB222前轴50.20412.115000.0244后轴104.30115002941.9832拖挂车五十铃前轴60.00381.7187.50.0529后轴100（3轴）0187.505693.4073上表为双车道双向交通调查结果，取交通量年

49、平均增长率为9.5。小于和等于40KN(单轴)和80KN（双轴）的轴载可略去。调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分布系数，一般取0.5，车道数为6，所以交通量车道分布系数取0.6。Ns=0.50.65693.4073=1708.02次查公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)，此路面属重交通，设计使用年限为30年。由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)取轮迹横向分布系数为0.22，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数Ne为：二、路面板厚度计算路基的强度和稳定性同路基的干湿状态有密切关系，并在很大程度上影响路面结构的设计，路基按干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、

50、潮湿和过湿。为了保证路基路面结构的稳定性一般要求路基处于干燥或中湿状态，当处于过湿状态时，路基不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区弹簧，路基经处理后方可铺筑路面。下面对潮湿、中湿、干燥3种状态分别讨论。（一）干燥状态1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表4.4.6，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5），厚为h1=0.22m。底基层厚度为h2=0.20m的级配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.75m,长为5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。2、材料参数的确定（1）混凝土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路

51、面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.6，取普通混泥土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为（2）土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)附录F，路基回弹模量取。查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取，级配碎石回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为3、荷载疲劳应力计算按式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-

52、2002)附录B，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为4、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.8，区最大温度梯度区88/。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚,按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为5、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查公路水泥砼路

53、面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.3，确定可靠度系数，按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。（二）中湿状态1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表4.4.6，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5），厚为h1=0.22m。底基层厚度为h2=0.20m的级配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.75m,长为5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。2、材料参数的确定（1）混泥土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-20

54、02)表3.0.6，取普通混泥土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为（2）土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)附录F，路基回弹模量取。查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取，天然砂砾回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为3、荷载疲劳应力计算按式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)附录B，考虑偏载和动

55、载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为4、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.8，区最大温度梯度区88/。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚,按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为5、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.3，确定可靠度系数，按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。（三）潮湿状态1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)表4.4.6，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5），厚为h1=0.22m。底基层厚度为h2=0.20m的级配碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.