山东建筑大学课程设计说明书题目：某公路沥青路面结构设计课程：路基路面工程课程设计院（部）：交通工程学院专业：交通工程班级：学生姓名：学号：设计期限：一周指导教师：耿立涛周艳目录一、设计任务明细 (2)二、设计方案论证 (2)三、结构层材料设计参数 (2)四、设计步骤及计算结果 (3)五、设计任务明细 .............................................错误!未定义书签。

六、参考文献 (17)一、设计任务明细按照设计任务书给定的资料进行沥青路面结构设计。

包括以下内容：1、进行轴载换算和累积轴载计算（要求，手算，并以HPDS 2006复核）；2、确定公路等级；3、设计半刚性基层、柔性基层与半刚性基层复合、柔性基层3种路面结构；4、对每种路面结构，进行路面结构计算，确定路面结构层厚度；5、路面结构层厚度需满足最小防冻厚度要求。

二、设计方案论证根据设计原始资料：1.自然地理条件。

2.交通资料。

3.筑路材料。

进行沥青路面结构设计。

设计半刚性基层路面结构、柔性基层与半刚性基层复合路面结构、柔性路面结构3种路面结构。

先进行手算轴载换算和累积轴载计算，然后以HPDS2006复核。

多次试验直至得到符合要求的结果。

三、结构层材料设计参数面层材料采用沥青混合料，基层材料可采用沥青碎石、水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、级配碎石、级配砂砾等材料。

试验测定沥青材料、半刚性材料的抗压回弹模量结果分别如表2、表3所示：五、六、表3 半刚性材料抗压回弹模量测试结果按规范方法测定各种路面材料的劈裂强度结果如表4所示：表4 路面材料劈裂强度四、设计步骤及计算结果1、轴载换算和累积轴载计算（手算）当以设计弯沉值和沥青层层低拉应力为指标时将表中各种不同轴载换算成BZZ-100标准轴载的当量轴次1．解放CA340N=1.0*6.4*1124*（22.1/100）^4.35+1.0*1.0*1124*(56.6/100)^4.35=104.6（次）2．太脱拉111SC1=1+1.2*(m-1)=1+1.2*(2-1)=2.2N=1.0*6.4*560*（38.5/100）^4.35+2.2*1.0*560*(78.2/100)^4.35=479.1（次）3. 宇通ZK6890HGN=1.0*6.4*936*（43/100）^4.35+1.0*1.0*936*(62/100)^4.35=269.4（次）4. 北京BK6150AN=1.0*6.4*292*（48.5/100）^4.35+2*1.0*1.0*292*(71.2/100)^4.35=213.5(次) 5. 东风YCY-900N=1.0*6.4*360*（25/100）^4.35+2*1.0*1.0*360*(78.2/100)^4.35=252.6（次）6. 平板车N=1.0*6.4*836*（23.7/100）^4.35+1.0*1.0*836*(69.2/100)^4.35=178.7（次）总的轴载当量：N=104.6+479.1+269.4+213.5+252.6+178.7=1498（次）5年后轴载当量：N=1497.6*（1+7.5%）^5=2150（次）10年后轴载当量：N=2150.0*（1+6%）^5=2877（次）15年后轴载当量：N=2877*（1+5%）^5=3672（次）设计年限内一个车道的累积当量轴次Ne=[(1+γ)^t-1]*365/γ*N1*η= [(1+7.5%)^5-1]*365/7.5%*1497.9*0.4+[(1+6%)^5-1]*365/6%*2150*0.4+ [(1+5%)^5-1]*365/5%*2877 *0.4=1270257+1769483+2320997= 5360737（次）当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时， 各级轴载换算成标准轴载P 的当量轴次N ’1．解放CA340N ’=1.0*18.5*1124*(22.1/100)^8+1.0*1.0*1124*(56.6/100)^8=12.0（次）2．太脱拉111SC1’=1+2*(m-1)=1+2*(2-1)=3N ’=1.0*18.5*560*(38.5/100)^8+3*1.0*560*(78.2/100)^8=249.9（次）3. 宇通ZK6890HGN ’=1.0*18.5*936*（43/100）^8+1.0*1.0*936*(62/100)^8= 40.7（次） 4. 北京BK6150AC1’=1+2*(2-1)=3N ’=1.0*18.5*292*(48.5/100)^8+3.0*1.0*292*(71.2/100)^8= 74.4（次） 5. 东风YCY-900 C1’=1+2*(2-1)=3N ’=1.0*18.5*360*(25/100)^8+3.0*1.0*360*(78.2/100)^8=151.1 （次）6. 平板车N ’=1.0*18.5*836*(23.7/100)^8+1.0*1.0*836*(69.2/100)^8= 44.1（次）路面营运第一年双向日平均当量轴次:12.0+249.9+40.7+74.4+151.1+44.1=572（次） 5年后轴载当量：N=572*（1+7.5%）^5=821.2（次） 10年后轴载当量：N=821.2*（1+6%）^5=1099.0（次） 15年后轴载当量：N=1099*（1+5%）^5=1402.6（次）设计年限内一个车道的累积当量轴次为：1365(1)1te r N N rη⎡⎤+-⎣⎦==45.0*2.821*%5.715%)^5.71(*365-++45.0*0.1099*%615%)^61(*365-++45.0*6.1402*%515%)^51(*365-+=706920.3+904494+1131052.5=2742467（次）2.HPDS 复核计算一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量1 解放CA340 22.1 56.6 1 双轮组11242 太脱拉111S 38.5 78.2 2 双轮组 <3 5603 宇通ZK6890HG 43 62 1 双轮组9364 北京BK6150A 48.5 71.2 2 双轮组 >3 2925 东风YCY-900 25 78.2 2 双轮组 >3 3606 平板车23.7 69.2 1 双轮组836设计年限 15 车道系数 0.4序号分段时间(年) 交通量年增长率1 5 7.5 ％2 5 6 ％3 5 5 ％一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1643 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1498设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 5283370属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 493设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1738786属轻交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级高速公路五、三种路面结构设计1、半刚性基层。

公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.442 中粒式沥青混凝土 1 0.373 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.294 水泥稳定碎石 0.6 0.355 水泥石灰砂砾土 0.4 0.18二、新建路面结构厚度计算新建路面的层数 : 5标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 150 (mm)层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差容许应力(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 200.442 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.373 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.294 水泥稳定碎石 ? 3300 25.34 3300 25.34 0.355 水泥石灰砂砾土 200 1686 17.75 1686 17.75 0.186 新建路基 35按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 27.1 (0.01mm)H( 4 )= 150 mm LS= 24.8 (0.01mm)由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 150 mm σ( 5 )= 0.194 MPaH( 4 )= 200 mm σ( 5 )= 0.162 MPaH( 4 )= 172 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 150 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 172 mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 500 mm验算结果表明 ,路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 30 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 50 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 180 mm----------------------------------------水泥石灰砂砾土 200 mm----------------------------------------新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差综合影响系数(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 2012 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.9613 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.2714 水泥稳定碎石 180 3300 25.34 3300 25.3415 水泥石灰砂砾土 200 1686 17.75 1686 17.7516 新建路基35 1计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 22.7 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.5 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 27.3 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 31.5 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 90.7 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 266.2 (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-0.262 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-0.075 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-0.08 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )= 0.143 (MPa)第 5 层底面最大拉应力σ( 5 )= 0.174 (MPa)2、柔性基层与半刚性基层复合路面设计交通等级为重交通等级公路等级高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.442 中粒式沥青混凝土 1 0.373 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.294 密级配沥青碎石 0.6 0.225 水泥稳定碎石 0.6 0.35二、新建路面结构厚度计算新建路面的层数 : 5标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 27.1 (0.01mm)路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 80 (mm)层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差容许应力(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 0.442 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.96 0.373 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.27 0.294 密级配沥青碎石 ? 1100 10.3 1694 11.62 0.225 水泥稳定碎石 250 3300 25.34 3300 25.34 0.356 新建路基 35按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 27.1 (0.01mm)H( 4 )= 80 mm LS= 24.6 (0.01mm)由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 80 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 80 mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 500 mm验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 10 mm ,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 .通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层, 最后得到路面结构设计结果如下:----------------------------------------细粒式沥青混凝土 30 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 50 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 80 mm----------------------------------------密级配沥青碎石 80 mm----------------------------------------水泥稳定碎石 260 mm----------------------------------------新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差综合影响系数(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 30 1800 15.49 2760 20 12 中粒式沥青混凝土 50 1386 11.62 2268 12.9613 粗粒式沥青混凝土 80 1024 9.27 1450 9.2714 密级配沥青碎石 80 1100 10.3 1694 11.6215 水泥稳定碎石 260 3300 25.34 3300 25.3416 新建路基35 1计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 23.9 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 26.3 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 30.3 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 36.8 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 45.2 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 266.2 (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-0.271 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-0.066 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )=-0.052 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )=-0.045 (MPa)第 5 层底面最大拉应力σ( 5 )= 0.287 (MPa)3、柔性基层公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1.6路面设计弯沉值 : 43.4 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.2 0.442 中粒式沥青混凝土 1 0.373 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.294 密级配沥青碎石 0.6 0.225 级配碎石二、新建路面结构厚度计算新建路面的层数 : 5标准轴载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 43.4 (0.01mm)路面设计层层位 : 4设计层最小厚度 : 80 (mm)层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差容许应力(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 40 1800 15.49 2760 20 0.442 中粒式沥青混凝土 60 1386 11.6 2268 13 0.373 粗粒式沥青混凝土 90 1024 9.2 1450 9.27 0.294 密级配沥青碎石 ? 1100 10.3 1694 11.6 0.225 级配碎石 200 400 0 400 06 新建路基 35按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 43.4 (0.01mm)H( 4 )= 80 mm LS= 42.8 (0.01mm)由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度 :H( 4 )= 80 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 80 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 140 mm σ( 4 )= 0.226 MPaH( 4 )= 160 mm σ( 4 )= 0.212 MPaH( 4 )= 148 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 80 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 148 mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 500 mm验算结果表明 ,路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 40 mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土 60 mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土 90 mm----------------------------------------密级配沥青碎石 148 mm----------------------------------------级配碎石 200 mm----------------------------------------新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位结构层材料名称厚度 20℃平均抗压标准差 15℃平均抗压标准差综合影响系数(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)1 细粒式沥青混凝土 40 1800 15.49 2760 2012 中粒式沥青混凝土 60 1386 11.6 2268 1313 粗粒式沥青混凝土 90 1024 9.2 1450 9.2714 密级配沥青碎石 148 1100 10.3 1694 11.615 级配碎石 200 400 0 400 016 新建路基35 1计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 35 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 40.8 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 51.2 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 71.9 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 166.5 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 LS= 266.2 (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力σ( 1 )=-0.305 (MPa)第 2 层底面最大拉应力σ( 2 )=-0.014 (MPa)第 3 层底面最大拉应力σ( 3 )= 0.018 (MPa)第 4 层底面最大拉应力σ( 4 )= 0.22 (MPa)六、参考文献1、《路基路面工程》，邓学钧，人民交通出版社。