路基路面课程设计计算.doc

1、 一、设计资料广东省某二级公路，原路面宽12 m，土路肩2*3.0m，根据建设方的要求，改建后为一级路面的宽度为42 m，硬路肩2*2.5 m，双向8车道，近期交通量如表一所示，交通量年增长率为10%，该路段路基属于干燥类型，在不利季节（干季）用黄河JN150车测得的路段30个测点的弯沉值如表2，测定时路表温度与前5H平均气温之和为76.05C，原路面结构如图1所示。土基回弹模量为40MPa,基层、底基层选用6%水泥稳定石粉（E=600MPa，劈裂强度为0.6MP，弯拉回弹模量为2800MPa）、4%水泥稳定石粉（E=350MPa，劈裂强度为0.4MPa，弯拉回弹模量为1500MPa）。 表1

2、车型黄河JN150交通SH141太脱拉138上海SH130辆/d4201200150120实测弯沉值（单位：mm） 表248 110 40 51 33 107 81 36 75 36 35 83 40 32 39 49 41 80 35 47 34 42 41 99 89 31 43 73 30 79 图1 原路面结构图 表3材料名称抗压回弹模量（MPa）弯拉回弹模量（MPa）劈裂强度（MPa）20C15C细粒试沥青混泥土140018001.4中粒试沥青混泥土120016001.0粗粒试沥青混泥土100014000.86%水泥石粉60028000.64%水泥石粉35015000.4二、设计1、

3、新建柔性路面 （1）交通量的计算根据柔性路面设计弯沉值作为设计指标时计算的当量交通量由相关规定可以得出下表4，由 得 表4车型交通量前轴（单轮）后轴总换算系数当量轴次前轴重（KG）轴数系数轮组系数换算系数后轴重（KG）轴数系数轮组系数换算系数黄河JN15042049.016.40.287101.6111.0711.358570交通SH141120025.616.40.01755.1110.0750.092110太脱拉13815051.416.40.3542*802.210.8331.187178上海SH13012016.5/23.0/858 其中在路基路面工程查表12-1得t=15,r=10%

4、，=0.3（2）确定土基回弹模量值 由设计资料可以得到其土基回弹模量值E0=40MPa（3）路面等级以及路面类型的确定 由建设方要求其道路等级为一级道路，路面等级选为一级公路，路面类型为沥青混凝土。（4）基层类型的确定 根据设计需要，基层设置如下 ：基层、底基层分别用6%的水泥稳定石粉同4%水泥稳定石粉。（5）确定路面结构层次、初拟各结构层厚度 查路基路面工程表12-3，参考其各材料的施工最小厚度，初步拟定厚度如图2所示 图2 初拟结构层以及其厚度（6）计算确定路面设计弯沉值ld根据路基路面工程表12-9、12-10、12-11得Ac=1.0、As=1.0、Ab=1.0由此计算ld， （7）计

5、算待求层厚度 根据ls=ld，求理论弯沉系数由、代入数据，即、 计算基层高度h4 把此多层体系换算成三层体系，如下图3所示，计算方法如下： 图3 换算当量三层体系图（8）验算整体性材料层底部的最大弯拉应力确定各土层底部的容许拉应力 因有，则a、 细粒式沥青混凝土的容许拉应力 ；b、 粗粒式沥青混凝土的容许拉应力 ；c、 6%水泥稳定石粉；d、 4%水泥稳定石粉 ； 其中为半刚性路面路面时，由车辆资料得到到的累计当量轴次，其由下表计算可以得到， 表5车型交通量前轴（单轮）后轴总换算系数当量轴次前轴重（KG）轴数系数轮组系数换算系数后轴重（KG）轴数系数轮组系数换算系数黄河JN15042049.0

6、/101.6111.1351.135478交通SH141120025.6/55.1110.0080.00810太脱拉13815051.4118.50.0902*80310.5030.59389上海SH13012016.5/23.0/577 确定各层层底拉应力（说明：计算层层底以上层的回弹模量E取弯拉回弹模量，而因为细粒式沥青混凝土同粗粒式沥青混凝土的弯拉回弹模量无给出，则选的抗压回弹模量，如计算层层底以下各层的回弹模量E取抗压回弹模量）a、确定细粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力将多层体系换算成当量三层体系，如下图；查表12-18，得，表明该层层底受弯曲压应力，自然满足要求。b、确定粗粒式沥青混凝

7、土层层底的弯拉应力将多层体系换算成当量三层体系，如下图；c、确定6%水泥石粉层底的弯拉应力将多层体系换算成当量三层体系，如下图；d、确定4%水泥石粉层底的弯拉应力2、旧柔性路面上的沥青加铺层设计 （1）确定计算弯沉值 计算所测弯沉值平均值及标准差 说明：JN150并非标准车，但其与标准车的轴载相差不大，故不再换算成标准轴载就算 其所测弯沉值平均值及标准差。 确定计算弯沉值 （2）确定容许弯沉值 （3）初拟结构层厚度 因为,而需要补强设计，初步拟定为面层为细粒试沥青混泥土h1=3cm，基层为粗粒试沥青混泥土。如下图示 初拟补强路面结构图（4）计算加铺层厚度 a、经验法 查表12-12，得，代入

8、b、理论法（解析法） 原路面当量回弹模量计算 确定容许弯沉值 计算理论弯沉系数反算厚度h2 因其为当量三层体系，则有：由两种方法计算得出的H值相差不大，都去H=8cm（5）验算整体性材料层底部的最大弯拉应力 确定容许拉应力见右图：细粒式沥青混凝土的容许拉应力 ；粗粒式沥青混凝土的容许拉应力 ；确定细粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力查表12-18，得，表明该层层底受弯曲压应力，自然满足要求。确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力因其直接与原路面接触，所以Et需要另外求，利用公式：完全满足要求，验算完毕。3、新建刚性路面（1）交通量的计算计算刚性路面累计当量轴次利用公式计算各轴型标准轴载当量轴次。其中

9、。现将各车型的标准轴载当量轴次列于下表。车型交通量前轴（单轮）后轴总换算系数当量轴次前轴重（KG）轴数系数换算系数后轴重（KG）轴数系数换算系数黄河JN15042049.011.1101.611.291.29543交通SH141120025.6/55.117.227.220太脱拉13815051.412*802.162.62.60上海SH13012016.5/23.0/543由此其中：因=543的交通等级为重交通，则按表14-8得=0.2（2）刚性补强A、水泥板的尺寸选择为3.75m5m,和4.25m5 mB、确定材料参数 按照表14-7，初步估计板厚h=24cm，取混凝土的设计弯拉强度为fc

10、m=5.0MPa；参照表14-10，取混凝土弯拉弹性模量Ec=30 MPa；用下式计算原路面顶部的当量回弹模量。计算原路面顶面当量回弹模量满足基层顶部的当量回弹模量的要求（100MPa）因此不需要补强,直接在原路面加铺24cm的水泥板。计算荷载应力时的模量修正系数：计算地基的计算回弹模量：C、计算荷载疲劳应力由由查图14-13可得板纵边中部的最大应力D、计算温度疲劳应力计算板的相对刚度半径：板纵边缘中部的温度翘曲应力为:F、检验初拟板的尺寸由此知验算通过。（3）新建刚性路面设计按照表14-7，初步估计板厚h=24cm，取混凝土的设计弯拉强度为fcm=5.0MPa；参照表14-10，取混凝土弯拉弹性模量Ec=30 MPa；计算基层顶部的当量回弹模量由设计资料可以知道，土基的回弹模量为15cm),按照有关规范取材料回弹模量为E1=600MPa则可知符合要求。计算荷载应力时的模量修正系数：计算地基的计算回弹模量：计算荷载疲劳应力由由查图14-13可得板纵边中部的最大应力计算温度疲劳应力计算板的相对刚度半径：板纵边缘中部的温度翘曲应力为:F、检验初拟板的尺寸由此知验算通过。.忽略此处.