路基路面工程课程设计学院：指导老师：班级：学号：姓名：课程设计任务书目录目录1 基本设计资料 (1)2 沥青路面设计 (1)2.1轴载分析 (1)2.2结构组合与材料选取 (4)2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度 (4)2.4 设计指标的确定 (5)2.5路面结构层厚度的计算 (6)2.6高等级公路沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算 (7)2.7 抗剪性检验 (8)3 水泥混凝土路面设计 (9)3.1交通量分析 (10)3.2初拟路面结构 (11)3.3确定材料参数 (11)3.4计算荷载疲劳应力 (12)3.5 计算温度疲劳应力 (12)参考文献 (14)1 基本设计资料拟设计道路路线位于微丘区，公路自然划分为II1区。

地震烈度为六级。

设计标高243.50m,地下水位1.5m。

平均稠度为1.08，季节性冰冻地区，冻结深度为1.2m，所经地区多处为粉性土。

表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量小客车3100风潮HDF650 600三菱PV413 720黄河JN162A 1500江淮HFF3150C07 810雷诺JN75 750山西SX341 800东风YCY-900 800尤尼克2766 80交通量年平均增长率(%) 10.22 沥青路面设计2.1轴载分析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3-1确定。

﹙1﹚当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN 的各级轴载i P 的作用次数i n 均换算成标准轴载P 的当量作用次数N 。

35.4211)(pp n C C N ii Ki ∑==式中：N — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；i n — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；i P — 各种被换算车型的轴载（kN ）；C 1— 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； C 2— 轴数系数。

K — 被换算车型的轴载级别。

当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：()11 1.21C m =+-式中：m —轴数。

则其设计年限内一个车道上的累计量轴次e N ：1[(1)1]365t e N N γηγ+-⨯=式中e N — 设计年限内一个车道的累计当量次数；t — 设计年限，由材料知，t=15年；1N — 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次；γ— 设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，γ=0.102； η— 车道系数，由材料知η=0.45。

则6.4339458945.045.8184102.0365]1)102.01([365]1)1([151=⨯⨯⨯-+=⨯⨯-+=ηγγN N t e 次。

﹙2﹚验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于50KN 的各级轴载i P 的作用次数i n 均按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数'N 。

8'21'1')(pp n C C N ii Ki ∑==式中：'N — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；i n — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；i P — 各种被换算车型的轴载（kN ）；'1C —轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

'2C —轴数系数；表2-3 轴载换算结果则其设计年限内一个车道上的累计量轴次'e N 为：4383386945.025.8267102.0365]1)102.01([365]1)1([151'=⨯⨯⨯-+=⨯⨯-+=ηγγN N t e 次。

2.2 结构组合与材料选取根据《公路沥青路面设计规范》，路面结构层采用沥青混凝土（200mm ），基层采用水泥稳定碎石（厚度待定），底层采用二灰土（350mm ），采用三层式沥青混凝土面层，表层采用细粒式密级配沥青混凝土（40mm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（70mm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（90mm ）。

2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度土基回弹模量的确定可根据查表法查得。

各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已 参照规范给出的推荐值确定。

见表2-4。

表2-4 结构组合参数层次 材料名 厚度 (cm) 抗压回弹模量强度劈裂 （Mpa ） 15°C 模量20°C 模量 ①细粒式沥青混凝土4200014001.4② 中粒式沥青混凝土 6 1800 1200 1.0 ③ 粗粒式沥青混凝土 9 1200 1000 0.8 ④ 水泥稳定碎石待定 3600 1500 0.5 ⑤二灰土4524007500.252.4 设计指标的确定﹙1﹚设计弯沉值d l公路为一级，则公路等级系数c A 取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数s A 取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数b A 取1.0。

0.2600d e c s b l N A A A -=式中： d l — 设计弯沉值e N — 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 c A — 公路等级系数，一级公路为1.0 s A — 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 b A — 基层类型系数，半刚性基层为1.0所以 mm A A A Id b s c eN 77.170.10.10.1)43833869(6006002.02.0=⨯⨯⨯⨯==--﹙2﹚各层材料按容许层底拉应力R σ，按下列公式计算：sR sk σσ=式中 ： R σ— 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa ）；s σ— 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限e N 次加载的疲劳弯拉应力（Mpa ）； s k — 抗拉强度结构系数。

对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数：31.4/09.022.0==Ac Ne Ks对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：42..2/35.011.0==Ac Ne Ks对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数：12.3/45.011.0==Ac Ne Ks表2-5 结构层容许弯拉应力材料名称 s σ（Mpa ）s kR σ（Mpa ）细粒沥青混凝土 1.4 4.31 0.32 中粒沥青混凝土 1.0 4.31 0.23 粗粒沥青混凝土 0.8 4.31 0.19 水泥稳定碎石 0.5 2.42 0.21 二灰土0.253.120.082.5 路面结构层厚度的计算﹙1﹚理论弯沉系数的确定c α110002d C L E P Fαδ=⨯式中： δ— 当量圆半径；F — 弯沉综合修正系数，()()0.380.3601.632000dF L E p δ=⎡⎤⎣⎦。

因此： F =1.63×[17.77/2000/10.65] 0.38(50/0.70)0.36=0.51110002d C L E P Fαδ=⨯=17.77×1400/(2000×10.65×0.7×0.51)=3.27﹙2﹚确定设计层厚度采用三层体系表面弯沉系数，由诺莫图算设计层厚度。

h/δ=4/10.65=0.376 E 2/E 1=1200/1400=0.857； 由三层体系弯沉系数诺莫图查得：α=6.22。

h/δ=4/10.65=0.376 20/E E =50/1200=0.042； 由三层体系弯沉系数诺莫图查得K 1=1.16。

又因为K 2= c α/(αK 1）=3.27/（6.22×1.16）=0.453，20/E E =0.042，40.37610.65h δ==，由上查表得：H/δ=5.62，H= 10.65×5.62=59.85由123n k k H h h -==+∑H=7+9×（1000/1200）1/2.41+h4(1500/1200) 1/2.4+45×（750/1200）1/2.4=44.1+1.1h4，因为H=59.85cm，可知h4=14.31cm，故取h4=15cm。

如图所示：______________________ ______________________ h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=7cm E2=1800MPah3=9cm E3=1200MPaH=？cm E2=1800MPa h4=15cm E4=3600MPah5=35cm E5=2400MPaE0 =50 MPa E0=50MPa2.6 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算﹙1﹚沥青混凝土面层层底拉应力验算______________________ ______________________h1=4cm E1=2000MPa h=22.7cm E1=1400Mpah2=7cm E2=1800MPah3=9cm E3=1200MPa H=46.7cm E2=1000MPah4=15cm E4=3600MPah5=35cm E5=2400MPaE0 =35 MPa E0=50MPah=1ikkh=∑H=15×(3600/3600)1/0.9+35×(2400/3600)1/0.9=39.38cmh/δ=22.7/10.65=2.13 E2/E1=3600/1200=3查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知0σ=，故σm<σR=0.32满足要求。

﹙2﹚水泥稳定碎石层层底拉应力验算______________________ ______________________h1=4cm E1=2000MPa h=30.4cm E1=3600Mpah2=7cm E2=1800MPah3=9cm E3=1200MPa H=35cm E2=2400MPah4=15cm E4=3600MPah5=35cm E5=2400MPaE0 =50 MPa E0=50MPah=1ikk h =∑ ，∑-+=+=119.01n i K i K k E E h H =35cm 由H/δ=35/10.65=3.286385, 20/E E =50/2400=0.02083,查表得σ=0.291MpaH/δ=3.286385, E 2/E 1=2400/3600=0.67,查表得n 1=2.10 H/δ=3.286385, h/δ=30.44/10.65=2.85,查表得 n 2=0.446由公式σm=P ××σn 1n 2得σm=0.7×0.291× 2.10×0.446=0.191Mpa<σR=0.50Mpa 满足要求。