路基路面课程设计示例

1一、设计资料广东省某二级公路，原路面宽12m，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42m，硬路肩2*2.5m，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76.05`C，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车型黄河JN150交通SH141太脱拉138上海SH130辆/d4201200150120实测弯沉值（单位：1001mm）表248110405133107813675363583403239494180354734424199893143733079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35015000.42二、设计1、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)1(1211PPnCCNKi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次＝（（61511000.63.02340%63651%)613651)1NrrNte其中在《路基路面工程》查表得t=15,r=6%，=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3细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1400Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1000Mpa6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa4%水泥石粉h4待求,E4=350MpaE=40Mpa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，)01.0(39.300.10.10.1)1000.3(6006002.062.0mmAAANlbsced＝（7）计算待求层厚度①根据ls=ld，求理论弯沉系数ca由36.0038.0)()2000(63.1pElFs、FaEplcs12代入数据，即)7.040()65.10200039.30(63.136.038.0＝F、92.47.065.102140003039.021FFpElasc②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：h4待求,E4=350Mpa4%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa6%水泥石粉粗粒式密级配沥青混凝土细粒式密级配沥青混凝土细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土图3换算当量三层体系图4.451000350100060020825.5325.5365.1000.500.5,282.0;04.0547.0;547.020.15.792.420.1101204.0100040;282.05.7,1012714.014001000;282.065.10344.244.24.22444.22332202121201221因此其厚度满足施工；查表得，由，得查图得查图cmhhEEhEEhhHcmHHhEEkakakkEEhaEEhkakaycyyyc（8）验算整体性材料层底部的最大弯拉应力①确定各土层底部的容许拉应力因有sSPRK，则a、细粒式沥青混凝土的容许拉应力cegsANAK22.009.0；MPaR58.0)1000.3(0.109.00.14.122.061b、粗粒式沥青混凝土的容许拉应力cegsANAK22.009.0；MPaR30.0)1000.3(1.109.00.18.022.062c、6%水泥稳定石粉cesANK11.0'35.0；MPaR35.0)1001.2(35.00.16.011.063d、4%水泥稳定石粉cesANK11.0'35.0；MPaR23.0)1001.2(35.00.14.011.064其中'eN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，5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///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次＝（（61511001.23.0577%103651%)101'3651)1'NrrNte②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c15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1m将多层体系换算成当量三层体系，如下图；h=3cm,E1=1800MpaH=?,E2=1400Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1400Mpa6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40Mpah=3cm,E1=1800MpaH=25.4cm,E2=1400Mpa换算计算得出E0=40MpaE0=40MpacmEEhEEhhH4.2514003504514006002089.09.09.02449.023326,029.0140040;778.0;282.02012yyyEEEEh查表12-18，得0，表明该层层底受弯曲压应力，1m自然满足要求。b、确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力2mcmEEhhh19.111400180038442112cmEEhhH72.44140035045209.09.03443将多层体系换算成当量三层体系，如下图；h=?,E1y=1400MpaH=?,E2y=600Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1400Mpa6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40Mpah=11.19cm,E1y=1400MpaH=44.72cm,E2y=600Mpa换算计算得出E0=40MpaE0=40Mpa故满足验算要求。，得：查图，得：查图MpaMpammmEEEEHmEEEEhRmyyyyyyy30.0007.075.01.02.07.07.075.018-12;067.060040;429.01400600;20.465.1072.441.0,25.018-12;067.060040;429.01400600;051.165.1019.112212201212012c、确定6%水泥石粉层底的弯拉应力3m将多层体系换算成当量三层体系，如下图；7h=?,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1400Mpa6%水泥石粉h3=20cm,E3=2800Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40Mpa换算计算得出E0=40Mpah=29.41cm,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40MpacmEEhEEhhh41.292800180032800140082044431143223故满足验算要求。，得：查图，得：查图MpaMpammmEEEEHmEEEEhRmyyyyyy30.028.08.01.146.07.07.08.018-12;125.035040;125.0;23.465.10451.1,46.018-12;114.035040;125.02800350;76.265.1041.29212201212012d、确定4%水泥石粉层底的弯拉应力4mcmEEhEEhhh41.292800180032800140082044431143223h=?,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350Mpa细粒式密级配沥青混凝土h1=3cm,E1=1800Mpa粗粒式密级配沥青混凝土h2=8cm,E2=1400Mpa6%水泥石粉h3=20cm,E3=2800Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40Mpa换算计算得出E0=40Mpah=29.41,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40Mpa故满足验算要求。，得：查图，得：查图MpaMpannnhEEHnEEEEHRmyyyyy23.022.035.108.122.07.07.035.119-12;732.265.101.29;536.0;23.465.104508.1,22.019-12;027.0150040;536.028001500;23.465.1045212121201282、旧柔性路面上的沥青加铺层设计（1）确定计算弯沉值①计算所测弯沉值平均值及标准差内，满足误差要求，所有的值都在次范围，得到最后结果为：弯沉值都符合误差要求，直到所有的测点，再次求平均同标准差外的测点弯沉值，同理，去掉87.8359.12)01.0(87.83'2'),01.0(59.12'2')01.0(82.17'),01.0(23.48'06.10554.5)01.0(06.1052),01.0(54.52)01.0(88.241)()01.0(3.553011000001201301110mmSlmmSlmmSmmlmmSlmmSlmmnllSmmllnlniiini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。②确定计算弯沉值mmlKcmhZKKKKKSZl