《路基路面》课程设计指导书讲课教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。路基路面课程设计指导书-一、路基设计1主要内容路基和路面是道路的主要工程结构物。路基是在天然地表按照道路的设计线形（位置）和设计断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。按照设计任务书给定的地质条件、交通量、交通组成及交通量增长率等数据，进行一般路基设计。包括以下内容：(1)选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；(2)选择路堤填料与压实标准；(3)确定边坡形状与坡度；(4)路基排水结构设计；(5)坡面防护与加固设计；(6)附属设施设计。2数值确定上述内容要求的具体数值，可参考路基路面工程（邓

2、学钧主编）或路基设计规范中给定的推荐值。3注意事项：一般路基通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。通常一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。路基标准横断面图见图1。对于超过规范规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基，为确保路基具有足够的强度与稳定性，需要进行个别设计和验算，如路基边坡稳定性计算和挡土墙计算。图1路基标准横断面图二、路基边坡稳定性设计1主要内容对于假定的路基边坡数值，其稳定性设计一般采用力学分析法中的圆弧法。可以假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析，从中找出

3、极限滑动面，按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。2圆弧法计算将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。圆弧法的计算精度主要与分段数有关。分段愈多则计算结果愈精确，一般分810段。小段的划分，还可结合横断面特性，如划分在边坡或地面坡度变化之处，以便简化计算。其具体计算步骤可参考路基路面工程中相关的内容。3注意：边坡稳定性分析时，其计算参数如土的容重（KN/m3）、内摩擦角（）和粘聚力c（Kpa）的选取要合理。三、挡土墙设计1主要内容：图2路基标准横断面图（挡土墙）挡土墙设计要结合路基横断面进行，即根据路基高度、边

4、坡坡度数值确定是否设置挡土墙，如果设置挡土墙，需要确定挡土墙的类型、设置位置、构造等。见图2。2主要步骤：图3挡土墙构造图1)根据确定的挡土墙类型（如重力式挡土墙），参考路基设计手册确定其断面尺寸。见图3。2)计算挡土墙的土压力。根据挡土墙断面形状，判断是否出现第二破裂面，然后根据路基设计手册中不同类型挡土墙的计算公式，计算该挡土墙的土压力。3)挡土墙稳定性验算对所拟挡土墙进行验算，包括抗滑稳定性验算、抗倾覆稳定性验算，基底合力及偏心距验算，墙身截面强度验算。如不满足，需要变更设置位置、调整构造尺寸等，需重新进行计算，直到满足要求为止。3注意事项：挡土墙设计应与路基横断面综合进行设计。四、路基

5、回弹模量确定1主要内容：土基回弹模量E0是路面结构设计的重要参数，其取值的大小对路面结构厚度有较大影响，要正确地确定E0是十分重要的。土基回弹模量值与土的性质、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及测试方法有密切的关系。在无实测条件时，按查表法预测土基回弹模量值E0。即根据已定的路基设计高度，确定路基的干湿类型，一般要求其处于干燥或中湿状态，然后确定其回弹模量值E0。2土基回弹模量值E0确定：1)确定临界高度临界高度指在不利季节，土基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位或地表积水水位的最小高度。可根据土质、气候条件按当地经验确定。当缺乏实际资料时，干燥、中湿或潮湿状态的路基临界高

6、度(H1、H2、H3)可参考路基路面工程书中表14-6选用。2)拟定土的平均稠度在新建公路的初步设计中，因无法实测求得的平均稠度，可根据当地经验或路基临界高度，判断各路段土基的干湿类型，利用路基路面工程书中表14-7或表14-8论证得到各路段土的平均稠度。值。3)预测土基回弹模量根椐土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度，可参考路基路面工程书中表14-9预测土基回弹模量值，示例见表1。当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15-30。表1V3区路基临界高度参考值自然区划粘性土地下水H1H2H3V31.71.90.81.00.40.6图4路基临界高度与干湿类型3注意事项：如路基所处

7、路段地址条件较差，可先对地基进行处理，处理后方可进行路基填筑或路堑开挖，以保证路基的强度值满足该等级道路的要求。五、沥青路面设计1任务：沥青路面设计的任务是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，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限满足各级公路相应的承载能力，耐久性、舒适性、安全性的要求。2主要内容：路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定，路面结构层组合与厚度计算，以及路面结构的方案比选等内容。3设计步骤1）根据设计任务书的要求，确定路面的面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。2

8、）按路基土类与干湿类型，确定土基的回弹模量值。3）根据已有经验合规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面组合与厚度方案。见图5。h1细粒式沥青混凝土h2中粒式沥青混凝土h3粗粒式沥青混凝土h4二灰碎石h5石灰土路基图5路面结构层组合样例在进行路面结构组合时，各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。同时就施工工艺、材料规格和强度形成原理而言，层数又不宜过多，也就是不能使结构层的厚度过小，设计时可参考教材中表14-1。路面设计时，沥青面层厚度与公路等级、交通量及组成、沥青品种和质量有关，沥青面层推荐厚度列于表14-2，设计时应根据公路等级、交通量大小、重车所

9、占的比例、选用沥青质量等因素，综合考虑确定沥青层厚度。基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，发挥压实机具的功能以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。4）参考相应规范，确定路面材料设计参数值，主要有抗压回弹模量值和劈裂抗拉强度值。要注意用弯沉进行计算和验算层底拉应力所采用的回弹模量值标准温度有区别。5）沥青路面厚度计算厚度计算是沥青路面结构设计的核心。我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，采用设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层底进行层底拉应力的验算。我国城市道路设计规范规定在弯沉和拉应力两

10、项指标之外，增加一项剪应力指标。首先，按结构设计所确定的路面面层、基层及底基层的类型计算设计弯沉值；其次，按轴载换算公式，把路面上的不同车辆轴载换算为标准轴载，要注意按设计弯沉值指标计算和进行半刚性基层层底拉应力验算时，两者的计算公式有区别。再次，确定路面材料设计参数值。图6沥青路面结构图最后，进行层底拉应力验算。如为城市道路，还需进行剪应力验算。如果验算不满足要求，或变更路面结构层组合、或调整路面结构层厚度、或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算，直到所设计路面符合要求为止。设计资料汇总见表2。沥青路面结构图见图6。表2设计资料汇总表h/cm材料名称20模量/Mpa15模量/Mp

11、a劈裂强度/Mpa容许拉应力/Mpa4细粒式沥青混凝土140015001.40.4565中粒式沥青混凝土1200130010.32576粗粒式沥青混凝土100012000.80.236725二灰碎石9000.70.2439？石灰土5000.20.0856路基354注意事项：在进行各步骤计算时，注意温度的区别。六、水泥混凝土路面设计1主要内容：水泥混凝土路面设计主要包括路面结构层组合设计、混凝土路面板厚设计、混凝土路面板的平面尺寸与接缝设计、路肩设计和普通混凝土路面的钢筋配筋率设计等内容。2水泥混凝土路面板设计步骤图7水泥混凝土路面结构图1)收集并分析交通参数收集日交通量和轴载组成数据，确定轮迹

12、分布系数，计算设计车道标准轴载日作用次数；由此确定道路的交通等级，井进而选定设计年限、选定文通量年平均增长率，计算使用年限内标准轴载的累计作用次数。2)初拟路面结构初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。分别见图7、图8、图9。3)确定材料参数试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量。4)计算荷载疲劳应力计算得到标准轴载作用下板边中部的最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数；按标准轴载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；按交通等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力pr。5)计算温度应力由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的温度翘曲应力；按自然