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1、课程名称：路面工程设计题目： 路面设计 院 系： 土木工程 专 业： 铁道工程 年 级： 2008级 姓 名： 学 号： 2008* 指导教师： 刘红坡 成 绩 指导教师 (签章)2011年 10 月 日西南交通大学峨眉校区目 录第1章 任务书和指导书11.1 设计任务书11.2 设计指导书2沥青路面设计的步骤2第2章 沥青路面设计31.轴载分析32）当验算半刚性基层层底拉应力时：43）路面结构设计54）土基的回弹模量的确定55)设计指标的确定66）设计参数汇总7附表8参考文献12第1章 任务书和指导书1.1 设计任务书拟从昆明到攀枝花修建一条二级公路，所在地区的自然区划属V4区，采用沥青混凝
2、土路面。已知资料如下：预计竣工后第一年双向平均日交通量如表1。经过调查，预期交通量平均年增长率为r（见表1和表2）。沥青路面设计中，车道系数选用0.45。路基土质为粉质土，在春季不利季节调查得知地下水位离地面1.0m，路基填土高度1.5m。任务：可行性研究阶段，设计沥青路面和水泥混凝土路面各2种方案。表1 第一年双向平均日交通量车型前轴重（kN）前轴数前轴轮组数后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河QD35249.81单95.81双-1交通SH-14123.01单282.52双2.6mQ2东风EQ14425.701单290.12双3.1mQ3罗曼SQ925150.01单31
3、11.33双2.4mQ4 表2交通量以及年平均增长率学号末尾2位数kQ1Q2Q3Q4r(%)00-33450-k440-k380-k80-k5.2+0.01k34-66400-k380-k400-k10+k67-99300+k320+k350+kk6-0.01k1.2 设计指导书设计按照我国现行的公路沥青路面设计规范JTG D502006和公路水泥混凝土路面设计规范JTG D402002进行。沥青路面设计的步骤根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。 按路基土类与干湿类型及路基横断面
4、形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。（采用临界高度法）参考本地区的经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的材料设计参数。根据拉应力设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。高速公路、一级公路、二级公路路面结构，以弯沉和沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层的拉应力为设计指标。三级公路和四级公路路面结构，以弯沉为设计指标。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，选用极限抗拉强度高的材料，再重新计算，直到满足要求为止。对于季节性
5、冰冻地区冰冻区各级公路的中湿、潮湿路段，应迸行防冻厚度验算是否符合要求。进行技术经济比较，确定路面结构方案。到疲劳应力系数；按公路等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力。(5)计算温度疲劳应力由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的温度翘曲应力；按自然区划和tm/fr确定温度应力累计疲劳作用系数；由此计算确定温度疲劳应力。(6)检验初拟路面结构当荷载疲劳应力同温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积小于且接近于混凝土弯拉强度标准值时，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。否则，应改选混凝土板厚度，拟定新的结构，重新计算，直到满足要求为止。第2章 沥
6、青路面设计1.轴载分析路面设计以双轮单轴载100KN为标准轴载。1)、当以设计弯沉为指标及验算沥青层各级轴载换算采用如下公式计算，计算结果如表3所列。表1第一年双向平均日交通量车型前轴重（kN）前轴数前轴轮组数后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴轴距交通量（辆/日）黄河QD35249.81单95.81双-386交通SH-14123.01单282.52双2.6m406东风EQ14425.701单290.12双3.1m436罗曼SQ925150.01单3111.33双2.4m86表3 轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）车型P（kN）（次/日）（次/日）黄河QD352前轮49.816.4386119
7、.05后轮95.811386320.28交通SH-141前轮23.016.44064.35后轮282.52.21406386.83东风EQ144前轮25.7016.44367.57后轮290.111436277.04罗曼SQ9251前轮50.016.48626.99后轮3111.33.4186465.83合计1607.93二级公路沥青路面的设计年限为12年，车道系数为0.45，则累计当量轴次为：Ne=365N1(1+)t-1/Ne=3651607.93(1+0.0514)12-10.450.0514=4237980.31次2）当验算半刚性基层层底拉应力时： 各级轴载采用如下公式计算，计算结果如
8、表4所列。表4 轴载换算结果汇总表（半刚性层底拉应力验算）车型P（kN）（次/日）（次/日）黄河QD352前轮49.8118.538627.01后轮95.811386273.85交通SH-141前轮23.0118.54060.06后轮282.531406261.38东风EQ144前轮25.70118.54360.15后轮290.121436378.72罗曼SQ9251前轮50.0118.5866.21后轮3111.351861012.58合计1959.97则用于半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：Ne=365N1(1+)t-1/Ne=3651959.97(1+0.0514)12-10.4
9、50.0514=5165843.21次3）路面结构设计经计算，路面设计使用年限内一个车道上的累计标准轴次为500次左右大于了400104根据表12-1，应该采用一级公路才能满足要求。一级公路的使用年限是15年，故累计当量轴次为：Ne=365N1(1+)t-1/Ne=3651607.93(1+0.0514)15-10.450.0514=5759371.96次当验算半刚性基层层底拉应力时：Ne=365N1(1+)t-1/Ne=3651959.97(1+0.0514)15-10.450.0514=7020328.16次计算有路面设计使用年限内一个车道上的累计标准轴次为650次左右复合一级公路的条件，
10、面层宜选择沥青混凝土（符合要求），又由于该路面等级（一级公路）高，所承受交通量较大，因此宜采用三层式结构，即表面层可采用3cm厚细粒式密级配沥青混凝土，中面层可采用6cm厚中粒式密级配沥青混凝土，下面层可采用7cm粗粒式密级配沥青混凝土。基层和底基层分别采用二灰碎石（20cm）和石灰土（厚度待计算确定）。4）土基的回弹模量的确定由交通量表按设计弯沉计算厚度时的抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土；中粒式密级配沥青混凝土；粗粒式密级配沥青混凝土；二灰碎石；石灰土。验算面层底弯拉应力时抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土；中粒式密级配沥青混凝土；粗粒式密级配沥青混凝土；二灰碎石；石灰土。各层材料劈裂程度：
11、细粒式密级配沥青混凝土；中粒式密级配沥青混凝土；粗粒式密级配沥青混凝土；二灰碎石；石灰土。5)设计指标的确定设计弯沉设计弯沉按式（12-33）计算，一级公路，取Ac=1.0,面层为沥青混凝土，取 As=1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20，取=1.0。设计弯沉: Ld=600Ne-0.2AcASAb=26.67(0.001mm)各验算层材料容许拉应力 细粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09AaNe0.22AC=0.091.05759371.960.221.0=1.67R=SPKS=1.41.67=0.838Mpa中粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09AaNe0.22AC=0.091.057
12、59371.960.221.0=1.67R=SPKS=1.01.67=0.599Mpa粗粒式密集配沥青混凝土：KS=0.09AaNe0.22AC=0.091.15759371.960.221.0=1.83R=SPKS=0.81.83=0.44Mpa二灰碎石：KS=0.35Ne0.11AC=0.357020328.160.111.0=1.98R=SPKS=0.651.98=0.33Mpa石灰土：KS=0.45Ne0.11AC=0.457020328.160.111.0=2.55R=SPKS=0.2252.55=0.088Mpa6）设计参数汇总经计算路面实际弯沉值为26.91（0.01mm），路面各设计计算参数如下表所示：设计参数汇总表材料名称厚度（cm）20抗压模量（MPa）15抗压模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土3140020000.838中粒式沥青混凝土5120018000.599粗粒式沥青混凝土7100014000.44二灰碎石2015036000.33石灰土？55024000.088土基307）计算是你石灰砂砾土厚度采用沥青路面设计专用程序（验算结果如附表所示），在输入设计弯沉值以及以上参数后，计算得二灰土底基层厚33.20cm（可分2层铺），此时路面结构表
