路基路面工程沥青路面课程设计实例1

路基路面工程沥青路面课程设计实例1

《路基路面工程》课程设计说明书

目录

轴载计算...........................................................................................................................................2

1.1代表轴载见2-1表.............................................................................................................21.2轴载换算.............................................................................................................................2

1.2.1当以设计弯沉值为指标和沥青层的层底拉力验算..............................................2

n各种被换算车辆的作用次（次/日）...................................................................................2

i1.3计算设计年限内一个车道上累计当量轴次.....................................................................52初拟路面结构................................................................................................................................53路面材料配合比设计和设计参数的确定....................................................................................6

3.1材料的确定.........................................................................................................................63.2路面材料抗压回弹模量的确定.........................................................................................6

3.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定..............................................................................63.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定..............................................................63.3材料劈裂强度的测定.........................................................................................................74验算拟定方案................................................................................................................................7

4.1计算各方案的弯沉值.........................................................................................................74.2抗拉强度结构系数Ks及容许拉应力σR计....................................................................84.3设计方案验算.....................................................................................................................8

中湿路段E0=35MPa........................................................................................................8潮湿路段E0=25MPa.......................................................................................................14

5验算防冻层厚度..........................................................................................................................196方案比选.....................................................................................................................................20致谢................................................................................................................错误！未定义书签。

主要参考资料.........................................................................................错误！未定义书签。

1

1轴载计算

1.1代表轴载见2-1表

表2-1前轴重后轴重后轴距交通量汽车车型后轴数后轴轮组数（kN）（kN）（m）（辆/d）东风EQ140东风SP9250解放CA10B黄河JN150黄河JN162黄海DD680江淮AL660023.7050.7019.4049.0059.5049.0017.0069.201*3.3060.85101.60115.0091.5026.501311111222222204000006004501003509003505001.2轴载换算

轴载换算以弯沉值和沥青层的层底拉力和半刚性材料的层底拉力为设计标准

1.2.1当以设计弯沉值为指标和沥青层的层底拉力验算

4.35PiNC1C2nii1PK

式中：N标准轴载的当量轴次（次/日）

n各种被换算车辆的作用次（次/日）

iP标准轴载（kN）

P各种被换算车型的轴载（kN）

iCC

1轴数系数

论组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38

2

当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴系数为1，当轴间距小于3m时，双轴或多轴按C1+1.2（m-1）计算，m为轴数。

2

前轴车型东风EQ140东风SP9250解放CA10B黄河JN150黄河JN162黄海DD680江淮AL6600累计后轴车型东风EQ140东风SP9250解放CA10B黄河JN150黄河JN162黄海DD680江淮AL6600累计后轴数131111前轴数111111C1111111C26.46.46.46.46.46.4ni（次/日）600450100350900350500P1(kN)P(kN)23.750.719.44959.54917N7.3201*0.0300.511100.601601.965100.6011.437962.4674100100100100100100116.4100后轴轮组数222222C111111C2111111NiP1(kN)(次/日）6003×450100350900350500P(kN)100100100100100100N120.9522323.98811.522375.0211653.020237.8211.5494723.87369.2113.360.85101.611591.526.511121100N1=4723.87+962.46=5686.29

1.2.2当进行以半刚性层底拉应力为设计指标

3

NC1i1K""PiC2niP轴数系数

8C1C2轮组系数，双轮组为1.0，单轮组18.5，四轮组0.09对于轴间距小于3m的双轴或多轴的轴数系数按前轴车型东风EQ140东风SP9250解放CA10B黄河JN150黄河JN162黄海DD680江淮AL6600累计后轴车型东风EQ140东风SP9250解放CA10B黄河JN150黄河JN162黄海DD680后轴数131111C1(m1)计算，m为轴数

1前轴数|C1’111111C2’18.518.518.518.518.518.5ni（次/日）P1(kN)600450100350900350500P(kN)100100100100100100N0.11036.3450.00421.518261.54721.5180.006341.05011111123.750.719.44959.549171118.5100后轴轮组数222222C1’C2’111111NiP1(kN)(次/日）6003×45010035090035069.2113.360.85101.611591.5P(kN)100100100100100100N31.5503665.8361.880397.3912753.121171.9644

11111

江淮AL6600累计121150026.51000.0121607021.753N1’=314.05+7021.75=7335.8

1.3计算设计年限内一个车道上累计当量轴次

年份123456789101112131415增长系数11.081.081.081.081.071.071.071.071.071.051.051.051.051.05η*365*第一年到本年份增长系数的积182.5197.1212.868229.8974248.2892265.6695284.2663304.165325.4565348.2385365.6504383.9329403.1296423.2861444.4504合计：4618.9Ne=N1×4618.9=2.63×107Ne’=N1’×4618.9换算方法累计交通轴次沥青层的层底拉力验算时2.63×107半刚性材料的层底拉力验算时3.39×107可知，为特重交通等级。2初拟路面结构

结合已有工程经验与经典构造，拟定了两个结构方案，根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能因素，初步确定路面结构组合与各厚度如下：

方案一：4cm细粒式SMA

5

7cm中粒式AC10cm粗粒式AC?粗粒式ATB基层18cm级配碎石

以沥青稳定碎石基层为设计层。

方案二：5cm细粒式AC6cm中粒式AC

9cm粗粒式ATB

25cm水泥稳定碎石？水泥石灰砂砾土

以水泥石灰砂砾土为设计层。

3路面材料配合比设计和设计参数的确定

3.1材料的确定

刚性材料、柔性材料取自沿线料场集合料沥青选自A级90号，技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40201*）相关规定。

3.2路面材料抗压回弹模量的确定

3.2.1沥青材料抗压回弹模量的确定

拟定20℃和15℃的抗压回弹模量，见表3-1

沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值表3-120℃抗压回弹模量（Mpa）15℃抗压回弹模量（Mpa）标准差标准差222ppppp材料名称EEEEE细粒式SMA细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密集配沥青碎石201*1700160014501201*8015015050150Epa1800210019001850130030034018060150E1201*4201*4017301000P代1640140013001350900260027802260197013003.2.2半刚性极其他材料抗压回弹模量的确定

拟定材料抗压回弹模量，见表3-2

6

半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值表3-2抗压模量（Mpa）方差22ppp材料名称p代EEEE水泥稳定碎石水泥石灰砂砾土级配碎石3000159040078025016401090476020903.3材料劈裂强度的测定

根据路基路面表14-15和表14-16确定材料劈裂强度，见表3-3

路面材料劈裂强度表3-3细粒式沥中粒式沥粗粒式沥青密集配沥水泥稳水泥石灰材料名称青混凝土青混凝土混凝土青碎石定碎石砂砾土劈裂强度1.21.00.80.60.60.4SMA1.64验算拟定方案

4.1计算各方案的弯沉值

路面的弯沉值

ld由下式求出

ld600Ne0.2AAACSB

式中：

ld设计弯沉值（mm）

设计年限内一个车道累计当量标准轴载通过次数

公路等级系数，高速公路、一级公路取1.0，二级公路为1.1，

NeAC三四级公路为1.2

AAS面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、冷拌沥

青碎石、上拌下贯或灌入式路面、理清处治为1.1

B路面结构系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基

层沥青路面为1.6，若基层由柔性材料和半刚性材料组合而成，则位于两者之间，通过线性内插决定。

表4-1各方案弯沉值方案

基层类型ACASABLD=600NeACASAB7

-0.

一二

柔性半刚性11111.61.133.621.04.2抗拉强度结构系数Ks及容许拉应力σR计

Ks0.09Ne0.22/Ac（沥青混凝土面层）Ks0.35Ne0.11/Ac（无机结合料稳定集料）Ks0.45Ne0.11/Ac（无机结合料稳定细粒土）

spKs

NeAC劈裂强度Ks值容许拉应力(MPa)R序号1234567结构层材料名称细粒式沥72.63×10青混凝土中粒式沥72.63×10青混凝土粗粒式沥72.63×10青混凝土SMA密集配沥青碎石水泥稳定碎石水泥石灰砂砾土2.63×102.63×103.39×103.39×10777711111111.21.00.81.60.60.50.43.863.863.863.863.862.360.310.260.210.410.160.210.202.034.3设计方案验算

中湿路段E0=35MPa

方案一验算：

结构厚度计算结果结构层20℃抗压模15℃抗压劈裂强量（Mpa）模量（Mpa）序号度材料名均值标准均值标

层底拉容许拉应力应力（cm）（MPa）（Mpa）厚度

称12细粒式SMA中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土粗粒式ATB级配碎石土基差准（Mpa）差1.61.047

得h417.5cm

故粗粒式ATB厚度为18cm

2）结构层底拉应力验算(1)细粒式SMA拉应力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9180.9180.930.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H30.262.91

E2E1δ10.65δ查表得，δ

查图得，σ0.07,m11.6,m20.5错误！未找到引用源。

满足要求

(4)粗粒式ATB层底拉应力验算

h∑hKK14′EK18001900185013004710184.7068.46211.9291843.097cmE41300130013001300′′E1E41300MPa,E2E5400MPa,H18cm

EE240035H18h43.0970.307,00.09,1.704,4.028E11300E2400δ10.65δ10.65查图得，σ0.14,m11.23,m20.9错误！未找到引用源。满足要求

(5)级配碎石层底拉应力满足

验算方案二

结构厚度计算结果结构20℃抗压模15℃抗压模量（Mpa）量（Mpa）序层材号料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式ATB水泥稳定碎石均值标准差层底拉容许拉应应力力（Mpa）（cm）标准（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂强度1170015021003401.24

水泥石灰515902501590250砂砾土6土基350--0.4-20-0.0460.20-单轴双轮组P0.7MPMPah15cmaδ10.65cmE11700E21600MPa

E035MPa

弯沉修正系数

F1.63(LsE21.0350.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.4802201*P201*10.650.7E216000.94hh140.375E11700δδ10.65查表得，α5.80

E0350.024查表得K11.64又∵

E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.522

10002PδαK1F100020.710.655.801.640.482E0，h查表得H5.4E2δδEK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h557.5cmE2190019001900由K2及

H5.4δ5.410.6557.5cm

Hh2∑hk2.4k35得h416.1cm

故水泥石灰砂砾土厚度为20cm

2）结构层底拉应力验算

(1)细粒式沥青混凝土层底拉应力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9200.975.47cm′1900190019001900E212

EE20.9，00.02，h=0.376，H75.476.92E1E2δ10.65δ查表得，δ

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65,m21.1查图得，σ0.15,m11.61错误！未找到引用源。满足要求

（5）水泥石灰砂砾土层底拉应力验算由（4）

EE2159035H20h41.560.49,00.01,1.89,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.04,m11.48,m21.1错误！未找到引用源。

潮湿路段E0=25MPa

方案一验算：

结构厚度计算结果20℃抗压模15℃抗压结构层量（Mpa）模量（Mpa）劈裂强厚度层底拉容许拉度应力应力序号材料名标（cm）标准（MPa）（Mpa）均值均值准（Mpa）称差差细粒式1201*1801800601.64

F1.63(LsE33.6250.36)0.38(0)0.361.63()0.38()0.5341201*P201*10.650.7E216000.800h=h1=4=0.376E1201*δδ10.65查表得，α6.70又∵

E0250.0201得K11.52E21600Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E133.60201*0.65

10002PδαK1F100020.710.656.701.520.5341E0，h查表得H4.5E2δδEK145016004007102.4h42.4182.47h49.610.148.3cmE2160016001600由K2及

H4.5δ4.510.6548.3cm

Hh2∑hk2.4k35得h422.6cm

故粗粒式ATB厚度为23cm

2）结构层底拉应力验算(1)细粒式sma拉应力

h=h1=4cm，E1E11800MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK19001850130040070.9100.9230.9180.934.26cm′1900190019001900E2EE21.05，00.0291，h=0.376，H34.263.29

E2E1δ10.65δ查表得，δ

h∑hKK12′EK180019004710.89cm′19001900E2′EK18501300400100.9230.9180.91021.24.3035.5cm′185018501850E3H∑hk0.9K35EE21850350.91,00.028,h10.891.066,H35.53.309E11900E21850δ10.56δ10.65查表得，σ

验算方案二

结构厚度计算结果结构20℃抗压模15℃抗压模量（Mpa）量（Mpa）序层材号料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式ATB水泥稳定碎石水泥石灰砂砾土土基均值标准差层底拉容许拉应应力力（Mpa）（cm）标准（MPa）（Mpa）均值差厚度劈裂强度1170015021003401.24

Ls=1000×2Pδ×αK1K2∴K2LdFLS=LdE1E121.0017000.455

10002PδαK1F100020.710.656.311.750.3761E0由K2及，h查表得H6.1

E2δδH6.1δ6.110.6564.96cm

Hh2∑hk2.4k35EK13003201*590692.4252.4h52.467.6831.10.8h564.9cmE2190019001900得h423.3cm

故水泥石灰砂砾土厚度为24cm

2）结构层底拉应力验算

(1)细粒式沥青混凝土层底拉应力

hh14cm，E1E12100MPa，E2E21900MPa

′′H∑hk0.9K25′EK190013003201*59060.990.9250.9240.979.47cm′1900190019001900E2EE20.9，00.02，h=0.376，H79.476.95E1E2δ10.65δ查表得，δ

查表得，σ0所以错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。(3)粗粒式atb底拉应力验算

h∑hKK13′EK2100190013004695.087.256921.33cmE3130013001300′′E1E31300MPa,E2E43200MPa,H∑hk0.9K45′EK13003201*50.9240.9252.7227.72cm′13001300E3EE23201*5H27.2h21.332.46,00.0079,2.16,2.061E11300E23200δ10.65δ10.65,m11.59,m21.1查图得，σ0.01错误！未找到引用源。满足要求

(4)粗粒式ATB层底拉应力验算

h∑hKK14′EK4E32100190013003201*9253.255.218.102541.56cm3201*201*201*200′′E1E43200MPa,E2E51590MPa,H24cm

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查图得，σ0.14,m11.1,m21.1错误！未找到引用源。满足要求

（5）水泥石灰砂砾土层底拉应力验算由（4）

EE2159025H24h41.560.49,00.009,1.91,3.928E13200E23200δ10.65δ10.65查表：σ0.03,m11.5,m21.2

5验算防冻层厚度

方案一：沥青层厚度21cm总62cm，满足防冻大于50cm要求。方案二：沥青层厚度19cm总68cm，满足防冻大于50cm要求。

19

6方案比选

从经济方面考虑，方案二经济投入较小，但是方案一是柔性路面，在应力应变传递协调过度方面比较顺利，结构排水良好。方案二半刚性基层路面表面易开裂形成较多横向裂缝，减小寿命。故选方案一。

20

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