华北水利水电学院路基路面工程设计说明书

1、华北水利水电学院路基路面工程课程设计说明书沥青路面设计一、设计资料：该设计道路路线位于微丘区，公路自然区划为111区。地震烈度为六级。设计标高243.50m, 地下水位1.5m。平均稠度为1.08，季节性冰冻地区，冻结深度为1.2m，所经地区多出为粉 性土，路基干燥，E=50Mpa。交通量如下所示：车型小客车中客车SH130大客车CA50小货车BJ130中货车CA50中货车EQ140大货车JN150特大车拖挂车 日野五十铃KB222交通量（辆/2700800530170061085085060058昼夜）注：交通量年平均增长率为8.9%二、交通分析：轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。

2、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P. (KN)C1C2n.（次/日）cc 2n 1P T小客车前轴16.516.427006.8171后轴23.01127004.5173中客车 SH130前轴25.5516.480013.5338后轴45.101180025.0471大客车CA50前轴28.7016.453014.8676后轴68.2011530100.2854小货车 BJ130前轴13.4016.417001.7359后轴27.401117006.0906中货车CA50前轴28.7016.461017.1118后轴68.2011610115.

3、4229中货车前轴23.7016.485010.3694EQ140后轴69.2011850171.3486大货车 JN150前轴49.0016.4850244.3160后轴101.6011850910.7655特大车日野 KB222前轴50.2016.4600191.5986后轴104.3011600720.5896拖挂车五十铃前轴60.0016.45840.2315后轴100 （3 轴）3158174.0000N = CCn （弓4% ,=1 12列2693.6注：轴载小于40KN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，二级公路沥青路面的设计年限取12年，双向双车道的车道

4、系数n取0.60.7，取0.6。交通量平均增长率为8.9%。则交通设计年限累计当量标准 轴载数：AT(1 + r) -1 x 365 早(1 + 0.089)12 -1 x365N = x N1 x门= 0 089 x 2693.6 x 0.6 = 11810265.95 = 1.18 x 107根据沥青路面交通等级划分标准可知，该设计路面属中等交通，累计当量标准轴载介于3 x 106 1.2 x 107 之间。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P. （KN）C1C2N .（次/日）qC ：n238小客车前轴16.5118.527000.02744后轴23.0112

5、7000.02114中客车SH130前轴25.55118.58000.26878后轴45.10118001.36931大客车 CA50前轴28.70118.55300.45134后轴68.201153024.80566小货车 BJ130前轴13.40118.517000.00327后轴27.401117000.05401中货车CA50前轴28.70118.56100.51946后轴68.201161028.54992中货车EQ140前轴23.70118.58500.15652后轴69.201185044.69590大货车 JN150前轴49.00118.585052.25878后轴101.60

6、11850965.09172特大车日野 KB222前轴50.20118.560044.76646后轴104.3011600840.28327拖挂车五十铃前轴60.00118.55818.02228后轴100 (3 轴)3158174.00000f P、8N= CC n 3一 1 2 / J2193.8433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，二级公路沥青路面的设计年限取12年，双向双车道的车道系数n取0.60.7，取0.6。交通量平均增长率为8.9%。则交通设计年限累计当量标准轴载数：Ne2 = (1 + 心 T * 3路 x N 1 x门=(1 +

7、*；/ 乂 365 x 2193.8433 x 0.6 = 9619049.906 = 0.96 x 107三、拟定路面结构组合：层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度(MPa)(20C)(15C)1细粒式沥青混凝土4140020001.42中粒式沥青混凝土8120016001.03水泥稳定碎石设计层厚度待定160016000.54石灰粉煤灰碎石20150015000.75级配碎石15230230注：假设设计层厚度为15cm选择该组合结构原因：根据沥青路面结构组合设计原则可知，对于沥青面层结构分为单 层，双层和三层之分，对于高速公路和一级公路一般选用三层沥青面层结构，而二级公

8、路则 采用双层式沥青面层。由于该设计路属二级公路，故采用双层式沥青面层。表面层一般密实 型中粒式或细粒式沥青混凝土混合料，在此选用细粒式沥青混凝土，而底面层可选用密实型 中粒式或粗粒式混合料，在此选用中粒式沥青混凝土，符合面层规范要求；对于沥青路面基 层结构，有柔性基层，半刚性基层和刚性基层，由于是二级公路，故选用半刚性基层，用水 泥稳定碎石和石灰粉煤灰碎石做基层，考虑该地区属季节性冻胀地区，而且土质多数是粉性 土，容易发生冻胀翻浆，应设置垫层，在此选用级配碎石做防冻垫层，同时根据路面最小防 冻厚度表结合该地区实际路基情况，设置其厚度，使其满足防冻要求。四、设计指标的确定1、计算路面设计弯沉值

9、Ld该公路为二级公路，公路等级系数取1.1,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 cm，基层类型系数取1.0。则设计弯沉值为：Ld = 600Ne -0-2A A A = 600 x (11810266)-0.2 x 1.1 x 1x 1 = 25.42(0.01mm)1 C S B2、计算路面结构材料的容许拉应力。口Rb = SP R K s抗拉结构系数：对沥青混凝土面层Ks1= 0.09Ne 022 jAc = 2.94对无机结合料稳定集料类K = 0.35Ne 011 Ac = 1.86s 22对于第一层容许底层拉应力：bR1=bspyK =0.476

10、Mpa s1第二层容许底层拉应力：bR2=bspyK = 0.340Mpas1第三层容许底层拉应力：br3 =bspK = 0.269Mpa,s 2第四层容许底层拉应力：bR4=bspK =0.376Mpas 2五：设计计算(一)：实测弯沉该设计路面为多层体系，计算其实测弯沉需进行路表弯沉等效换算使其转换成三层体系，进而查弹性三层体系表面弯沉系数诺谟图进行计算可得。抗压模量采取20C。原设计路面层次体系：h1=4cm E1=1400Mpah2=8cm E2=1200Mpah3=15cm E3=1600Mpah4=20cm E4=1500Mpah5=15cm E5=230MpaEn=50Mpa则

11、转换成的三层体系为:h=h1=4cm E1=1400MpaH=h2+芙1 h 2, EE- =54.4cm E2=1200Mpa i=3Eo=En=50Mpa由此三层体系查表可得K1=1.1 K2=0.52 a = 6.2则 a = K1K 2a = 3.55Ls = 1000 2冲 aCF10.36F = 1.63标准车轴载轮胎接地压力p为0.7Mpa,而当量圆半径5 = 10.65cm最终得出实测弯沉Ls=20.40(0.01mm)满足LsV Ld(二)：实际底层拉应力该设计路面为多层体系，计算其实际底层拉应力需进行弯拉应力等效换算使其转换成三层体系，进而查三层连续体系上层底面拉应力系数诺

12、谟图计算可得。抗压模量采取15C。原设计路面层次体系：h1=4cm E1=2000Mpah2=8cm E2=1600Mpa h3=15cm E3=1600Mpa h4=20cm E4=1500Mpah5=15cm E5=230MpaEn=50Mpa计算第j层底层弯拉应力时转换成的三层体系:旦EjEj7 札 :EH=hj+1 + z h 0f 广 Ej+1l=j+2j+1En对于第一层底层弯拉应力转换成的三层体系:h=4cm E1=2000MpaH=43.36cm E2=1600MpaEn=50Mpa查表的。1 = 0 贝0 b 1 = pe 1 = 0 Mpa第二层底层弯拉应力转换成的三层体系

13、：h=12.23cm E1=1600MpaH=35.36cm E2=1600MpaEn=50Mpa查表的e 2 = 0 则 e 2 = Pe 2 = 0 Mpa第三层底层弯拉应力转换成的三层体系：h=27.23cm E1=1600MpaH=21.87cm E2=1500MpaEn=50Mpa查表的=0.052 则 e 3 = pb = 0.7 x 0.052 = 0.0363Mpa第四层底层弯拉应力转换成的三层体系：h=47.67cm E1=1500MpaH=15cm E2=230MpaEn=50Mpa查表的= 0.2226 则 e 4 = pb = 0.7 x 0.2226 = 0.1558

14、 Mpa而各层底层弯拉应力也满足e er六：面层剪应力验算对于用作城市道路的沥青路面，需要验算沥青面层的抗剪强度，而该设计路面为多层体系， 计算其实际面层剪应力需进行剪应力等效换算使其转换成三层体系，进而查三层体系表面最 大剪应力系数诺谟图和三层体系表面主应力系数诺谟图计算可得。抗压模量采取15C。面层材料的黏聚力c=0.338Mpa，内摩阻角中=0.658rad = 37.3原设计路面层次体系：h1=4cm E1=2000Mpah2=8cm E2=1600Mpah3=15cm E3=1600Mpah4=20cm E4=1500Mpah5=15cm E5=230MpaEn=50Mpa则转换成的

15、三层体系为：h=h1=4cm E1=2000MpaH=h2+旗 h 2.寸 e2 =49.15cm E2=1600Mpa i=3Eo=En=50Mpa查表可得气(03) = .278 Mpa气03) = 0805Mpa当缓慢制动时(f=0.2)：t =t(0 3)+1.3(f - 0.3)p = 0.278 +1.3x (0.2 - 0.3) x 0.7 = 0.187 Mpat =t+1.3( f 0.3) p = 0.278 +1.3 x (0.5 0.3) x 0.7 = 0.46m (0.5) m (0.3)七(05)=。103 + 0.46( f - 0.3)p = 0.805 +

16、0.46 x (0.5 - 0.3) x 0.7 = 0.8694t =tcos = 0.364a(0.5)F = 1.63(L d20008、0.387E，0.36b 1 = b 1(03) + 0.46( f - 0.3)p = 0.805 + 0.46 x (0.2 - 0.3) x 0.7 = 0.773 Mpa实际承受的面层剪应力：Ta =t cos = 0.148Mpa0以=气-t (02)(1+ sin甲)=0.472ba=b 1 -t (1 + sin 中)=0.472 Mpat = c +ba tan 甲=0.338 + 0.472 x tan 37.7。= 0.703 Mp

17、aK =些N 0.15 =坚x (1.18 x 107 x 0.15)0.15 = 2.75T A 1.1T 则容许剪应力为：T =0.256Mpa KT满足T T R当紧急制动时(f=0.5)：t =t(03)+1.3(f - 0.3)p = 0.278 +1.3 X (0.5 - 0.3) x 0.7 = 0.46 Mpa气=气0 3)+ 0.46( f - 0.3)p = 0.805 + 0.46 x (0.5 - 0.3) x 0.7 = 0.8694 Mpa实际承受的面层剪应力：Ta=T cos中=0.364Mpa。以=。1 -T (1 + sin 中)=0.128 Mpat = c +ca tan 甲=0.338 + 0.128 x tan37.7 = 0.437 Mpa1.2=1.1T则容许剪应力为：T= 0.397MpaKT满足t t R七：防冻厚