路基路面課程設計示例

1、一、設計資料廣東省某二級公路，原路面寬12 m，土路肩2*3.0m，根據建設方的要求，改建后為一級路面的寬度為42 m，硬路肩2*2.5 m，雙向8車道，近期交通量如表一所示，交通量年增長率為10%，該路段路基屬于干燥類型，在不利季節(jié)（干季）用黃河JN150車測得的路段30個測點的彎沉值如表2，測定時路表溫度與前5H平均氣溫之和為76.05C，原路面結構如圖1所示。土基回彈模量為40MPa,基層、底基層選用6%水泥穩(wěn)定石粉（E=600MPa，劈裂強度為0.6MP，彎拉回彈模量為2800MPa）、4%水泥穩(wěn)定石粉（E=350MPa，劈裂強度為0.4MPa，彎拉回彈模量為1500MPa）。 表1車

2、型黃河JN150交通SH141太脫拉138上海SH130輛/d4201200150120實測彎沉值（單位：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 圖1 原路面結構圖表3材料名稱抗壓回彈模量（MPa）彎拉回彈模量（MPa）劈裂強度（MPa）20C15C細粒試瀝青混泥土140018001.4中粒試瀝青混泥土120016001.0粗粒試瀝青混泥土100014000.86%水泥石粉60028000.64%水泥石粉35015000.4二、設計1、新建

3、柔性路面（1）交通量的計算根據柔性路面設計彎沉值作為設計指標時計算的當量交通量由相關規(guī)定可以得出下表4，由 得表4車型交通量前軸（單輪）后軸總換算系數當量軸次前軸重（KG）軸數系數輪組系數換算系數后軸重（KG）軸數系數輪組系數換算系數黃河JN15042049.016.40.287101.6111.0711.358570交通SH141120025.616.40.01755.1110.0750.092110太脫拉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得t=15,r=6%，=0.3（2）確

4、定土基回彈模量值由設計資料可以得到其土基回彈模量值E0=40MPa（3）路面等級以及路面類型的確定由建設方要求其道路等級為一級道路，路面等級選為一級公路，路面類型為瀝青混凝土。（4）基層類型的確定根據設計需要，基層設置如下 ：基層、底基層分別用6%的水泥穩(wěn)定石粉同4%水泥穩(wěn)定石粉。（5）確定路面結構層次、初擬各結構層厚度查路基路面工程表12-3，參考其各材料的施工最小厚度，初步擬定厚度如圖2所示圖2 初擬結構層以及其厚度（6）計算確定路面設計彎沉值ld根據路基路面工程表12-9、12-10、12-11得Ac=1.0、As=1.0、Ab=1.0由此計算ld， （7）計算待求層厚度 根據ls=ld

5、，求理論彎沉系數由、代入數據，即、 計算基層高度h4 把此多層體系換算成三層體系，如下圖3所示，計算方法如下：圖3 換算當量三層體系圖（8）驗算整體性材料層底部的最大彎拉應力確定各土層底部的容許拉應力 因有，則a、 細粒式瀝青混凝土的容許拉應力 ；b、 粗粒式瀝青混凝土的容許拉應力 ；c、 6%水泥穩(wěn)定石粉；d、 4%水泥穩(wěn)定石粉 ； 其中為半剛性路面路面時，由車輛資料得到到的累計當量軸次，其由下表計算可以得到， 表5車型交通量前軸（單輪）后軸總換算系數當量軸次前軸重（KG）軸數系數輪組系數換算系數后軸重（KG）軸數系數輪組系數換算系數黃河JN15042049.0/101.6111.1351.

6、135478交通SH141120025.6/55.1110.0080.00810太脫拉13815051.4118.50.0902*80310.5030.59389上海SH13012016.5/23.0/577 確定各層層底拉應力（說明：計算層層底以上層的回彈模量E取彎拉回彈模量，而因為細粒式瀝青混凝土同粗粒式瀝青混凝土的彎拉回彈模量無給出，則選的抗壓回彈模量，如計算層層底以下各層的回彈模量E取抗壓回彈模量）a、確定細粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系換算成當量三層體系，如下圖；查表12-18，得，表明該層層底受彎曲壓應力，自然滿足要求。b、確定粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系換

7、算成當量三層體系，如下圖；c、確定6%水泥石粉層底的彎拉應力將多層體系換算成當量三層體系，如下圖；d、確定4%水泥石粉層底的彎拉應力2、舊柔性路面上的瀝青加鋪層設計（1）確定計算彎沉值 計算所測彎沉值平均值及標準差 說明：JN150并非標準車，但其與標準車的軸載相差不大，故不再換算成標準軸載就算 其所測彎沉值平均值及標準差。 確定計算彎沉值 （2）確定容許彎沉值 （3）初擬結構層厚度 因為,而需要補強設計，初步擬定為面層為細粒試瀝青混泥土h1=3cm，基層為粗粒試瀝青混泥土。如下圖示 初擬補強路面結構圖（4）計算加鋪層厚度 a、經驗法 查表12-12，得，代入 b、理論法（解析法） 原路面當量

8、回彈模量計算 確定容許彎沉值 計算理論彎沉系數反算厚度h2 因其為當量三層體系，則有：由兩種方法計算得出的H值相差不大，都去H=8cm（5）驗算整體性材料層底部的最大彎拉應力 確定容許拉應力見右圖：細粒式瀝青混凝土的容許拉應力 ；粗粒式瀝青混凝土的容許拉應力 ；確定細粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力查表12-18，得，表明該層層底受彎曲壓應力，自然滿足要求。確定粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力因其直接與原路面接觸，所以Et需要另外求，利用公式：完全滿足要求，驗算完畢。3、新建剛性路面（1）交通量的計算計算剛性路面累計當量軸次利用公式計算各軸型標準軸載當量軸次。其中?，F(xiàn)將各車型的標準軸載當量軸次列

9、于下表。車型交通量前軸（單輪）后軸總換算系數當量軸次前軸重（KG）軸數系數換算系數后軸重（KG）軸數系數換算系數黃河JN15042049.011.1101.611.291.29543交通SH141120025.6/55.117.227.220太脫拉13815051.412*802.162.62.60上海SH13012016.5/23.0/543由此其中：因=543的交通等級為重交通，則按表14-8得=0.2（2）剛性補強A、水泥板的尺寸選擇為3.75m5m,和4.25m5 mB、確定材料參數 按照表14-7，初步估計板厚h=24cm，取混凝土的設計彎拉強度為fcm=5.0MPa；參照表14-1

10、0，取混凝土彎拉彈性模量Ec=30 MPa；用下式計算原路面頂部的當量回彈模量。計算原路面頂面當量回彈模量滿足基層頂部的當量回彈模量的要求（100MPa）因此不需要補強,直接在原路面加鋪24cm的水泥板。計算荷載應力時的模量修正系數：計算地基的計算回彈模量：C、計算荷載疲勞應力由由查圖14-13可得板縱邊中部的最大應力D、計算溫度疲勞應力計算板的相對剛度半徑：板縱邊緣中部的溫度翹曲應力為:F、檢驗初擬板的尺寸由此知驗算通過。（3）新建剛性路面設計按照表14-7，初步估計板厚h=24cm，取混凝土的設計彎拉強度為fcm=5.0MPa；參照表14-10，取混凝土彎拉彈性模量Ec=30 MPa；計算

11、基層頂部的當量回彈模量由設計資料可以知道，土基的回彈模量為15cm),按照有關規(guī)范取材料回彈模量為E1=600MPa則可知符合要求。計算荷載應力時的模量修正系數：計算地基的計算回彈模量：計算荷載疲勞應力由由查圖14-13可得板縱邊中部的最大應力計算溫度疲勞應力計算板的相對剛度半徑：板縱邊緣中部的溫度翹曲應力為:F、檢驗初擬板的尺寸由此知驗算通過。三、參考資料二、設計1、新建柔性路面（1）交通量的計算根據柔性路面設計彎沉值作為設計指標時計算的當量交通量由相關規(guī)定可以得出下表4，由其中，N為標準軸載的當量軸次，次/日；n1為被換算的車型的各級軸載作用次數，次/日；P為標準軸載，KN；P1為被換算的四型的各級軸載，KN；C1O 軸數系數，當軸間距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算，此時軸數系數為m,當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數系數按下式計算：C1=1+1.2(M-1)；m為軸數，C2為輪組系數，單輪為6.4，雙輪為1，四輪為0.38.得表4車型交通量前軸（單輪）后軸總換算系數當量軸次前軸重（KN）軸數系數輪組系數換算系數后軸重（KN）軸數系數輪組系數換算系數躍進NJ134A50013.3016.40.28743.10111.0711.3585