路基路面工程课程设计计算书指导老师：专业年级：班级，学号：学生姓名：完成时间：2010 年 6 月24 日路面结构设计的计算基本资料：某地区规划修建一条四车道的一级公路，沿线筑路材料的情况：石料：本地区山丘均产花岗岩、流纹岩和凝灰熔岩；储量丰富，岩体完整。

石料强度高。

砂：海岛沿岸多处沙滩可供取砂，运输较方便。

土料：沿线丘岗均有砖红色亚粘土和黄褐色砂砾质粘土可供路基用土。

此公路的设计年限为20年，拟采用沥青路面结构进行设计。

一、轴载分析。

” +篦 +丫3+丫41设计年限内交通量的平均增长率：=-一2 3一44由主要预测年交通量表可算得：2000年到2005年的年增长率：12266（1 • J5=18293，可算得：^8.3%52005年到2010年的年增长率：18293（1，2）=26204，可算得：2=7.5%52010年到2015年的年增长率：26204（1，3） =35207，可算得：3=6.1%52015年到2020年的年增长率：35207（1 • 4）= 55224，可算得：4=9.4%故 1 2 3 48.3% 7.5% 6.1% 9.4%- 4 ~ 42、设计年限内一个车道的累计当量轴次的计算。

路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ —100 表示。

1）当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为:PN=：严2叶4.35对于跃进:前轴：R=16.20KN<25KN，省略不算后轴：C1=1, C2=1, P=38.30KN，P=100KN, n =702P 4 3 5 38.30 4 3 5N =C1C2n i( L) 51 1 702 ( ) =3彳0.8次/dP 100对于解放CA10B :前轴：R=19.40KN<25KN,省略不算。

后轴：C 1=1, C 2=1, R =60.85KN , P=100KN, n =962^C 1C 2n i （P^）4.3t l 1 962 （^O^） 4*11O.8次加 对于黄河JN150:前轴：C 1=1, C 2=6.4, R =49.00KN , P=1OOKN, n i =661N =GC 2n （弓）4.'5仆6.处661"4900） 4=3190.0次/d P 100后轴：C 1=1, C 2=1, R =101.60KN , P=100KN, n i =661N =C 1C 2n i （-P ^）4.3=1 1 661 （101.60） 4 =3708.3次/d P 100最终可汇成下表：设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为 =7.8%，双向四车道，故车道系数 选为0.4。

故N 』（1）j] 365N 1」19078）20T ]3651019. 0.4 = 6665106 次2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算成标准轴载P 的当量作用次数N 的公式同理，计算结果可如下表所示:t=20 年,0.078为:N 7 C 1C 2ni® □P轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）三、各层材料的抗压模量与劈裂强度、土基的回弹模量的确定。

1）确定各层材料的抗压模量与劈裂强度。

查表可得下列设计参数，汇表如下:万案一:、拟定路面结构组合方案及厚度。

组合方案，拟定了两种，其简图如下所示: 方案一：土基土基N_[(1 亍 -1] 365=[(1 0.078)20-1] 365768.6 0.4 二 5022846 次2）确定土基的回弹模量。

该路段处于IV7区，为黏质土，且稠度为 1.00。

查《公路沥青路面设计规范》可得土基回弹模量为34.5MPa四、设计指标的确定。

对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层拉应力验算。

1、设计弯沉值的计算：0 2L d =600^ A c A s A b该公路为一级公路，故公路等级系数A c=1.0，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数A s=1.0。

方案一：半刚性基层上设置40mm+50mm+60mm=150mm<160mml沥青混合料结构层，A b =1.0o故L d =600肌亠.2代人乓=600 666510611.2 1.0 1.0 1.0 = 25.91 mm 方案二：半刚性基层上设置40mm+60mm+80mm=180mm,介于160mm和260mm之间的沥青混合料结构层，故由线性内插可求得代=1.12 o故L d =600N e』.2A c A s A b =600 6665106 ^.21.0 1.0 1.12 = 29.01mm2、各层材料的容许层底拉应力的计算。

CT容许拉应力二R =K s计算结果列于下表:各层材料的容许拉应力材料名称CTsp （ MPa ）K J （ MPa ） 细粒式沥青混凝土 1.4 2.68 0.5224 中粒式沥青混凝土 1.0 2.68 0.3731 粗粒式沥青混凝土 0.8 2.95 0.2712 水泥稳定碎石 0.5 1.91 0.2618 石灰土 0.225 2.46 0.0915 二灰土0.252.460.1016细粒式沥青混凝土：K =0.09宀肌0.2/ =0.09灯350228460.2/ =2.68 s A c 〔.0a sp1 4二Rsp0.5224 MPaK s 2.68中粒式沥青混凝土：K =0.09A aNe 0.2V=0.09X 135022846°.27 =2.68sA c 〔.0匚 Rsp1.00.3731 MPaK s 2.68粗粒式沥青混凝土：K =°.09代汕.%=0.09X 1.1X 50228460%0 = 2.95 二Rsp0.80.2712 MPa亠5 502284萨I 。

0.51.91= 0.2618 MPa _0.45 5022846°.0.225.0= 2.46 = 0.0915 MPa K s2.46二灰土： K s0.45N e 0.1y — 0.45 汉50228460..0 二 2.46spK s0 250.1016 MPa 2.46水泥稳定碎石:0.e-石灰土： K sCspK s-■ sp五、确定设计层的厚度。

1、方案一计算:（采用三层体系为计算体系）1 ）令实际弯沉I s =ld，则弯沉综合修正系数l s.0.38, E00.36…63（曲）（；）= 1.63 ( 塑严(竺广36".522000x10.65 0.7弹性三层体系的实际弯沉l s=1000^2^ : , FE1故理论弯沉系数:！I s E1 25.91 14002000 p、F 4.682000 0.7 10.65 0.52 2）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:E1 h1 E2 h2 E3 h3 E4 h4 E5 h 5 E6 h6E0 E1 h1E2 HE0则中层厚度的换算公式为:6H f飞k =3=h2 h3 h s=5 62.4 1 00 0202.41 50012001200 1200122225=(38.5 0.7%)测3)I A = 410.65巾38=3 4煌00 -0. 03由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得:故 K 21便 0.56:K 15.8 1.44再查诺谟图可得 H必8故 H =4.8 10.65 = 51.1cm故 H =38.5 0.7h 5=51.1 由此可解得：h 5 =18cml s0.38En 0.36s) Tp34.5 0.36 ( )=0.54 0.7弹性三层体系的实际弯沉"1000瞥/E15.04故理论弯沉系数 r □2000 F 2000 汉 0.7 汉 10.65 汉 0.542）将多层体系照弯沉等效的原则换算为按三层体系，如下图所示:2、方案二计算: （采用三层体系为计算体系）1）令实际弯沉 I s = I d ，则弯沉综合修正系数E 1 h 1 E 2h 2E 3 h 3 E 4h 4E 5 h5E 6h 6E 。

E 1 h 1E 2 HE 0F =1.63( 2000629.010 38-1.63 ( ).200010.6529.01 1400E 2E^1200140^0.9，查诺谟图可得:=5.8 由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算理论弯沉的公式可得:的 5.04故 K 2- 0.60 :K 1 5.8 1.44再查诺谟图可得 % =4.3 故 H =4.3 10.65 = 45.8cm故 H =31.8 • 1.1h 4 =45.8 由此可解得：13cm六、层底弯拉应力验算。

公路为一级公路，故对沥青混凝土面层、半刚性基层、底基层都应进行拉应力的验算。

1、方案一的层底拉应力的验算。

（采用三层体系验算多层路面的结构层底部拉应力）1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。

将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如下图所示：则中层厚度的换算公式为:6H 七八h k2k 二2.4 =人2 + 人3 2.4E 3^41000 厂=6 ■ 82；4 ■ h 41200 =(31.8 1.1h 4)cm鳥162.47 50 1 0240.65 = 0.38查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得馆2.4 E 6E 2E 5 E 2E :h 521200 '■ 1200 =0. 03由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得,查诺谟图可得：m, =1.09 ， ：；-0. 1 3 E i 1000 1000 ==20°.9h i h 6E 6h 3 E 3 E 6E 4h 4E 0E 4 h 2E 2 h5E 5 hiE iE 31200 --- :61000E 3E 3 71400 5 ■-1000 1500180.9 5501209 225h 50.9 E 5h 609 h巳缶E 3E 。

E 4又因为%=27.%0.65=2.6查诺谟图可得：mi? =0.78 故沥青混凝土面层底面的最大拉应力:;gm? =0.7 0.13 1.09 0.78 =0.0774MPa::容许拉应力 0.2712MPaE 1 h 1E 2 h 2 E 3 h 3 E 4 h 4E 5h5E 6 h 62）验算半刚性基层底面的弯拉应力。

将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系,E 。

如下图所示：E 4 hE 5HE 。

E k E 44h 八h kk =1=4. 1400 5 1500 1500 二33.2cmH八6吨k =5 ■. E5E 2 h 3,2 h 2 E 3h 4E 4 E 4 E 41200 E 6 E 5=hj.9 号 + h60.95225 550 __ =180.9—— ：-120-9 ——550550=22.4cm150015006 1000 201500由三层体系上层底面最大拉应力系数计算诺谟图可得, —3.210.65弋.1 E 0E 2半E 5亠务厂550150。