路基路面课程设计

三明学院建筑工程学院

《路基路面工程》课程设计

题目： 沥青路面设计 姓名： 郑方麟

班级： 20级土木工程3班

学号： 20200961242

时间：2020.6.12-2021.6.25

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课题的内容和要求：

一、课题内容

根据给定设计资料完成路面结构组合设计。 二、课题要求

1、依据设计资料，按照相应的规范完成路面结构设计方案，并进行比选。 2、熟练应用路面设计软件，完成设计说明书。 三、设计资料

该公路位于福建三明地区，沿线为中液粘性土，稠度1.05，属于中湿状态，年降水量为1300mm，最高温度为40℃，最低温度为-1℃，路面结构采用沥青混凝土路面。沿线可采集砂、石料、附近有矿渣可以利用，同时可供应石油沥青、水泥、石灰等材料。

据调查，交通量与车辆组成如下： 车型 辆/日 车型 辆/日 红岩CO30290 南阳NY151JC 100 尼龙克2766 100 200 太脱拉111 180 黄河SPP200 300 北京BK651 120 贝利埃GC6×6 200 交通量年平均增长率为6%。 本路段设计使用年限为20年。

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1基本资料的确定

1.1确定公路等级

1）计算折算交通量

其中折算系数查《公路工程技术指标》(JTG B01 2003)，表2.0.2各汽车代表车型与车辆折算系数。

计算结果如下表：

表1 折算交通量

车型序号

1 2 3 4 5 6 7

车型名称 红岩CO30290 南阳NY151JC 黄河SPP200 贝利埃GC6×6 尼龙克2766 太脱拉111 北京BK651

折算系数

3 2 3 2 3 2 2

交通量（辆/日） 100 200 300 200 100 180 120

折算后交通量（辆/日）

300 400 900 400 300 360 240 2900

总计

有上表可知，月平均日交通量为2900辆/日，近似代替年平均日交通量。

2）计算设计交通量

AADTADT(1)n1

其中：AADT — 设计交通量（pcu/d）；

ADT — 起始年平均日交通量（pcu/d）；  — 年平均增长率（%）； n — 预测年限

故2038年的设计交通量为：

ADDTADT(1)n12900(16%)2018775(pcu/d)

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3）确定公路等级

根据《公路工程技术标准》(JTG B01 2003)，将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级。

1．高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路，四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000 辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000~80000 辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000~100000 辆。

2．一级公路为供汽车分向分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路，四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000~30000 辆；六车道 一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000 辆。

3．二级公路为供汽车行驶的双车道公路，双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000~15000 辆。

4．三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路，双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000~6000 辆。

5．四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路，双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000 辆以下；单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400 辆以下。

由设计交通量和道路的重要性可初步选定道路等级为二级公路，双车道。

1.2拟定路基宽度和设计速度及其他资料

1）拟定设计速度为：60km/h；

2）根据《公路工程技术标准》(JTG B01 2003) 表3.0.11双向双车道，路基宽度为：12m；

3）道路设计使用年限为12年；

4）拟采用沥青路面结构，设计年限为10年； 5）沿线土质为中液粘性土； 6）土基回弹模量的确定

因无实测条件，由查表法预测土基回弹模量：

（1）确定临界高度

查《路基路面工程》邓学均，表14-6路基临界高度参考值，公路自然区

划属Ⅱ2区得:H1=1.0m，H2=0.8m。所以路基处于中湿状态。

（2）平均稠度为1.05 （3）确定土基回弹模量

查《路基路面工程》邓学均，表14-9二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa），得：路段的土基回弹模量为36.5Mpa

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2轴载计算

2.1代表轴载

资料中车辆轴载如下表：

表2 车辆轴载表

车型序号

1 2 3 4 5 6 7

车型名称 红岩CO30290 南阳NY151JC 黄河SPP200 贝利埃GC6×6 尼龙克2766 太脱拉111 北京BK651

前轴重 62.00 51.00 50.70 73.00 67.00 38.70 48.00

后轴重 119.00 104.60 113.30 92.50 102.5 74.00 97.00

后轴数 2 1 1 2 4 2 1

后轴轮组数

2 2 2 2 2 2 2

后轴距 2 0 0 2 2 2 0

2.2轴载换算

我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3确定。

表3 标准轴载计算参数 标准轴载名称 标准轴载P（KN） 轮胎接地压强P（Mpa） BZZ-100 100 0.70 标准轴载名称 单轮当量圆直径d（mm） 两轮中心距（cm） BZZ-100 21.30 1．5d

轴载换算以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准或者以半刚性材料层的拉力为设计标准。

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2.2.1以设计弯沉值和沥青层层底拉力为设计标准

PNC1C2ni(i)4.35Pi1

式中：N — 相当于标准轴载100KN的作用次数（次/d）； ni — 各级轴载的作用次数（次/d）； Pi— 各种被换算车型的轴载（KN）； P—标准轴载（KN）

KC1— 轴数系数；

C2— 轮组系数，单轮组C2 = 6.4；双轮组C2 = 1.0；四轮组C2 = 0.38; K—被换算车型的轴载级别。

注：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，双轴或者多轴按C1=1 + 1.2（m – 1）计算，m为轴数。

表4 轴载换算结果表（弯沉）

车型

前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴

kPi

(KN) 62.00 119.00 51.00 104.60 50.70 113.30 73.00 92.50 67.00 102.50 38.70 74.00 48.00 97.00

C1

1.0 2.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.2 1.0 4.6 1.0 2.2 1.0 1.0

C2

6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0

ni

(次/d) 100 100 200 200 300 300 200 200 100 100 180 180 120 120

PC1C2ni(i)4.35

P（次/d） 80 469 68 243 101 517 326 314 113 513 19 107 32 106 3008

红岩CO30290 南阳NY151JC 黄河SPP200 贝利埃GC6×6 尼龙克2766 太脱拉111 北京BK651

NC1C2ni(i1Pi4.35) P轴载小于25KN的轴载作用不计

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2.2.2以半刚性材料层的拉力为设计标准

PNCCni(i)8Pi1''1'2K

式中：N'—以半刚性材料层的拉力为设计指标时的标准轴载的当量轴次（次/d）；

C1'— 轴数系数；

'— 轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。 C2其余符号含义参照上式。

对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算：

' = 1 + 2（m – 1） C1式中：m — 轴数。

表5轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）

车型

前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴

Pi

(KN) 62.00 119.00 51.00 104.60 50.70 113.30 73.00 92.50 67.00 102.50 38.70 74.00 48.00 97.00

C1'

1.0 3.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 3.0 1.0 1.0 1.0 3.0 1.0 1.0

' C2ni

(次/d) 100 100 200 200 300 300 200 200 100 100 180 180 120 120

P'C1'C2ni(i)8

P（次/d） 41 1207 17 287 25 815 299 322 76 122 2 49 1 95 3358

红岩CO30290 南阳NY151JC 黄河SPP200 贝利埃GC6×6 尼龙克2766 太脱拉111 北京BK651

18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 1.0

PNCCni(i)8Pi1''1'2K

轴载小于50KN的轴载作用不计

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2.2.3设计年限累计当量标准轴载数

设计年限内一个车道通过的累积当量标准轴载次数Ne按下式计算：

[(1)t1]365Ne=N

式中：Ne — 设计年限内一个车道通过的累积标准当量轴次（次/车道）； t— 设计年限（年）；

N — 路面运营第一年双向日平均当量轴次（次/d）； — 设计年限内交通量平均增长率（%）；

—车道系数，双向双车道二级公路取0.65。

Ne[(1)t1]365N[(16%)101]36530080.656%9406448 次 Ne[(1)t1]365N'[(16%)101]36533580.656%10500949次

根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)P14表3.1.8交通分级可确定轴载等级为：中等交通。

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3 初拟路面结构

3.1路面结构

根据本地区的路用材料，结合已有工作经验与典型构造，拟定方案。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及厚度如下：

5cm细粒式密级配沥青混凝土+6cm中粒式密级配沥青混凝土+10cm粗粒式密级配沥青混凝土+22cm密级配沥青碎石+？级配碎石，以级配碎石为设计层 ① 土基回弹模量确定：

该路段处于Ⅳ4区，为中液粘性土，稠度为1.05，查得土基回弹模量为36.5Mpa. ② 设计指标确定：

本二级公路的设计，以设计弯沉值作为设计标准，并进行层底拉应力计算。

3.2路面材料配合比设计与设计参数的确定

3.2.1试验材料的确定

半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）相关规定。 3.2.2路面材料抗压回弹模量的确定 （1）沥青混合料抗压回弹模量的确定

表6沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值 20℃抗压回弹模量（MPa） 材料名称

15℃抗压回弹模量（MPa）

Ep



0 0 0 0

Ep21400 1200 1000 1200

Ep

2000 1800 1200 1400



0 0 0 0

Ep2

2000 1800 1200 1400

Ep2

2000 1800 1200 1400

AC-13 AC-20 AC-25 ATB-25 1400 1200 1000 1200

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（2）半刚性材料及其他材料抗压回弹模量的确定

根据邓学钧编著的《路基路面工程》表14-14和相关计算拟定材料抗压回弹模量 （表7）：

表7半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值

抗压模量/Mpa

材料名称 水泥稳定碎石 石灰土 级配碎石

Ep

1500 550 350



0 0 0

Ep2

1500 550 350

Ep2

1500 550 350

（3）路面材料劈裂强度确定

根据邓学钧编著的《路基路面工程》表14-13和表14-14确定材料劈裂强度（表8）：

表8路面材料劈裂强度

材料名称 劈裂强度 AC-13 1.4 AC-20 1．0 AC-25 0.8 ATB-25、35 0.8 水泥稳定碎石 0.5 石灰土 0.225 4验算拟定方案，并确定各方案的最终设计结果

1.根据我国《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）规定路面设计弯沉值ld 由

下式计算：

0.2ld=600NeAcAsAb

式中：ld—设计弯沉值，0.01mm；

Ne—设计年限内一个车道累计当量轴次，次；

Ac—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路

为1.2；

As—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

下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1；

Ab—路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0；柔性路面为1.6。

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2.计算设计方案弯层值：

路面为半刚性基层沥青路面，

Ab1.0,Ac1.1,As1.0

ld2600(10500949)0.21.11.01.026.01mm

（1）土基回弹模量为36.5Mpa，设计层为级配碎石底基层。利用公路沥青路面设计软件HPDS2011，得到满足设计弯沉指标要求和各层底拉应力要求的级配碎石底基层厚度为26.5cm。

层位 结构层材料名称 1

2 3 4 5

验算路面防冻厚度：根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）表5.2.4规定，路面最小防冻厚度450~500mm。

验算结果表明 ,路面总厚度为695mm面总厚度满足防冻要求。

通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:

---------------------------------------

细粒式沥青混凝土 50 mm

----------------------------------------

中粒式沥青混凝土 60 mm

----------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 100 mm

----------------------------------------

密级配沥青碎石 220 mm

----------------------------------------

级配碎石 265 mm

----------------------------------------

新建路基

其中密级配沥青碎石层做为上、下基层。上基层为80mm厚ATB-25，下基层为140mm厚 ATB-35。

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AC-13

AC-20 AC-25 ATB-25 级配碎石

厚度 （mm） 50 60 100 220 265 容许拉应力（MPa） 0.49 0.35 0.28 0.28 0

参考文献

[1] 交通部．JTG D50-2006 《公路沥青路面设计规范》．北京：人民交通出版社，2006 [2] 邓学钧 《路基路面工程》．北京：人民交通出版社，2000 [3] 沙爱民 《路基路面工程》．北京：高等教育出版社，2011

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