山东交通学院路基路面工程课程设计院(系)别土木工程系专业土木工程班级学号姓名指导教师成绩二○一一年十二月课程设计任务书题目新建沥青路面（水泥混凝土路面）设计系(部) 土木工程系专业土木工程班级学生姓名学号12 月12 日至12 月16 日共 1 周指导教师(签字)系主任(签字)2010 年12月15日山东交通学院山东交通学院第1章 新建沥青路面设计1.1交通资料根据设计任务书的交通资料表1-1要求，确定路面等级和面层类型、设计年限内一个车道的累计当量轴次以及确定设计弯沉值。

根据交通调查，进行综合分析，交通调查资料为2007年，设计计算年限的起算年为2009年，预测其交通增长率在前五年为8％、之后十年取7.2 ％、最后三年为5％。

交通资料当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN 的各级轴载P i 的作用次数n i ，均应按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N ：式中 N ——标准轴载的当量轴次（次/d ）；n i ——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）；C 1——被换算车型各级轴载的轴数系数。

当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m ；当轴间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C 1，i =1+1.2（m-1）； C 2——被换算轴载的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。

3. 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载P i 的作用次数n i ，匀应按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数'N 。

式中：C 1’——被换算车型各级轴载的轴数系数。

当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m ；当轴间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C 1，i =1+1.2（m-1）；C 2‘——被换算轴载的轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。

1.2轴载分析：4.35121()ki i i p N C C n P==∑'''8121()ki i i p NC C n P==∑路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载。

1.3.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中累计当量轴次累计换算轴次：2009年N 总=16.7+26.56+10.52+11.81+107.6+572.93+120.62+213.59+348.21+1506+73.23+206.88=3214.56 2012年N1=N 总⨯ ()33(1)=3214.6518%=4049.53γ+⨯+ 2022年N2=N1⨯()1010(1)=4049.5317.2%=8116.2γ+⨯+累计当量轴次：根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年，四车道系数是0.4—0.5，在此取0.4511365(1)1te N N γηγ+-⎡⎤⎣⎦=+总121223365(1)1365(1)1ttN N γγηηγγ+-+-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦+=3102365[(18%)1]365[(17.2%)1]3214.650.45+4049.530.458%7.2%365[(15%)1]8116.20.45137246255%⨯+-⨯+-⨯⨯⨯⨯⨯+-+⨯⨯=（次）1.3.2验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：累计换算轴次：2009年N 总=2.27+0.524+0.489+17.01+604.93+29.20+66.37+155.97+1506+30.09+333.75=2728.58（次）2012年N1=N 总⨯ ()33(1)=2728.5818%=3437.22γ+⨯+ 2022年N2=N1⨯()1010(1)=3437.2217.2%=6888.98γ+⨯+'''8121()ki i i p N C C n P ==∑累计当量轴次：根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年，四车道系数是0.4—0.5，在此取0.4511365(1)1te N N γηγ+-⎡⎤⎣⎦=+总121223365(1)1365(1)1ttN N γγηηγγ+-+-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦+=31010365[(18%)1]365[(17.2%)1]365[(15%)1]2728.580.45+3437.220.456888.980.45=103545608%7.2%5%⨯+-⨯+-⨯+-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯（次）1.4结构组合与材料选取计算得设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为1000万左右，根据规范推荐结构，并结合沿途有大量石灰碎石供应。

因此，路面结构面层采用沥青混凝土（15cm ），基层采用水泥稳定砂砾（16cm ），底基层采用石灰土（待定厚度）。

规范中高速公路的面层由三层至两层组成，查规范可知表层采用细粒式沥青混凝土4 cm ，中面层采用中粒式沥青混凝土5 cm ，下面层采用粗粒式沥青混凝土 6 cm1.5各层材料的抗滑模量与劈裂强度抗压模量取20℃的抗压模量，各值取细粒式沥青混凝土1400 MPa ，中粒式沥青混凝土取1200Mpa ，粗粒式沥青混凝土取1000Mpa ，水泥稳定砂砾取1500Mpa ，石灰土取550Mpa ，天然砂砾取180Mpa ；抗压模量取15℃的抗压模量，各值取细粒式沥青混凝土2000 MPa ，中粒式沥青混凝土取1800Mpa ，粗粒式沥青混凝土取1400Mpa ，水泥稳定砂砾取1500Mpa ，石灰土取550Mpa ，天然砂砾取180Mpa ；各层材料的劈裂强度取值：细粒式沥青混凝土取1.4 MPa ，中粒式沥青混凝土取1.0Mpa ，粗粒式沥青混凝土取0.8Mpa ，水泥稳定砂砾取0.5Mpa ，石灰土取0.225Mpa 。

1.6土基回弹模量的确定该路段处于Ⅱ2区为粘性土，稠度取0.95-1.1，现取稠度为1.05，该区的土基回弹模量为28Mpa ，提高20%，结果为33.6Mpa 。

1.7设计指标的确定对于高速公路，规范要求以设计弯沉值作为指标，并进行结构层底拉应力验算。

1.7.1设计弯沉值：A c ---设计年A C 公路等级系数。

高速公路为1.0;A S ---面层类型系数。

沥青混凝土面层为1.0；沥青表面处治为1.1；中、低级路面为1.3A b ---基层类型系数，对于半刚性基层为1.0设计弯沉值为1.7.2各层材料的容许层底拉应力为沥青混凝土面层：σR =σsp /K s K s =0.09A a ·N e 0.22/A c对于沥青混凝土面层：σR =σsp /K s K s =0.09A a ·N e 0.22/A c 细粒式密级配沥青混凝土：K s =0.09·1.0*N e 0.22/A c =0.09×1.0×（71.03510⨯）0.22/1.0=3.14 σs =σsp /K s =1.4/3.23=0.4334MPa 中粒式密级配沥青混凝土:K s =0.09·N e 0.22/A c =0.09×（71.03510⨯） 0.22/1.0=3.14 σR =σsp /K s =1.0/3.23=0.3096MPa 粗粒式密级配沥青混凝土:K s =0.09·N e 0.22/A c =0.09×（71.03510⨯） 0.22/1.0=3.14 σR =σsp /K s =0.8/3.23=0.2477MPa对于无机结合料稳定集料类：σR =σsp /K s K s =0.35N e 0.11/A c 水泥稳定砂砾:K s =0.35N e 0.11/A c =0.35×（71.03510⨯） 0.11/1.0=2.07 σR =σsp /K s =0.5/2.09=0.2392MPa对于无机结合料稳定土类：σR =σsp /K s K s =0.45N e 0.11/A c 石灰土:K s =0.45N e 0.11/A c =0.45×（71.03510⨯） 0.11/1.0=2.66 σR =σsp /K s =0.225/2.66=0.0846MPa1.8设计资料总结：设计弯沉值为22.44(0.Olmm)，相关设计资料汇总如表：()0.20.2760060011122.42(0.011.03510d c s b el A A A mm N ==⨯⨯⨯=⨯）1.9 确定石灰土厚度通过计算机得到石灰土厚度为39.4cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为27 (0.01mm)，沥青面层的层底均受压力，水泥稳定砂砾层底的最大拉应力为0.109Mpa＜0.2392Mpa，石灰土层底最大拉应力为0.05＜0.0834Mpa上述设计结果满足设计要求。

第2章 水泥混凝土路面设计2.1 交通分析和轴载换算通过调查、预测确定初期交通量和交通组成，见表3-1，以及设计使用年限内交通量的年平均增长率。

并换算成设计使用年限内的标准轴载累计作用次数N e 。

利用当地交通量观测和统计资料，获得所设计公路的的车型、轴型和轴载组成数据，分析计算设计车道使用初期的标准轴载日作用次数。

分析计算可采用轴载当量换算系数法。

式中：N S ——100KN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；P i ——单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i 级轴载的总重(KN)； n ——轴型和轴载级位数；N i ——各类轴型i 级轴载的作用次数；δi ——轴-轮型系数，单轴-双轮组时， δi =1；单轴-单轮、双轴-双轮组、 三轴-双轮组分别按相应公式计算。

2009年的标准轴载日作用次数： N 总=1638次/日拟建一级公路，查《路基路面工程》（万德臣 著）417页表18.3.2（各级公路的可靠度设计标准）可知路面的设计年限为30年。

设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数N e 可161100∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ni i i i sP N N δ22.081024.2--⨯=ii P δ三轴双轮组：43.031022.2-⨯=ii P δ单轴单轮组：22.051007.1--⨯=ii P δ双轴双轮组：按下式计算：式中：N e ——标准轴载累计作用次数； t ——设计基准期；γ ——交通量年平均增长率；η ——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，11307[(1)1]365365[(16%)1]16380.22 1.04106%ts e N N γηγ⨯+-⨯=⨯+-=⨯⨯=⨯2.2初拟路面结构交通（交通量和轴载大小）是路面设计的基本依据。

为了区分使用年限、混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等各项要求在程度上的差别，按相应的设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数N e ，将交通划分为特重、重、中等和轻四级。