路基路面课程设计

1一、课程设计目的路基路面课程设计是路基路面工程的一个教学环节，通过路堤边坡稳定性分析和柔性路面设计使我们能更加牢固地掌握本课程的基本理论、基本概念及计算方法，并通过设计环节把本课程相关的知识较完整地结合起来进行初步的应用，培养我们的分析、解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，使我们对相关《设计规范》有所了解并初步应用。二、设计资料2.1柔性路面设计资料交通组成及交通量见表1，交通量年平均增长率为8.7%，该路段处于中国公路自然区划分区，行车道为双向四车道2×7.5ｍ，采用沥青混凝土路面，路基土为粉质中夜限土，潮湿路段，E0=19Mpa，中湿路段E0=30Mpa，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。表1交通组成及交通量表车型双向交通量解放CA340845解放CA10B1045黄河JN150100长征XD250600依土兹TD502245菲亚特650E600太脱拉1385022.2路堤稳定性验算设计资料某路基如下图所示，荷载换算土柱高为ho=2m，人行道荷载换算成土柱高为0.5m（图上未画出）。干土容重γc=18kN/m3，内摩擦角为φ=260，干土粘聚力Cc=10kPa；饱和土粘聚力为CB=5kPa，饱和容重γc=21kN/m3，饱和内摩擦角为φ=220；土的比重△=2.6，孔隙率为n＝31%，水力坡降I＝0.08，高水位时水位比路面顶低8m，其它尺寸见下图。试用瑞典条分法对其进行不考虑浸水稳定性分析计算。图1边坡稳定性验算断面图第一部分·柔性路面的设计三、根据所给交通量确定道路等级3.1交通量换算表2交通量情况表车型载质量（t）初始年平均日交通量解放CA3403.668023目前，我国的《公路工程技术标准》（JTGB01---2003）确定道路等级时规定的标准车辆是小客车，即将混合交通量换算成为小客车为标准的交通当量。表3各汽车代表车型与车辆折算系数表4按标准车（小客车）换算的交通当量折算成小客车的初始年平均日交通量（交通当量）0N=1203+1503+200+1200+4404+900+100=9510(辆/d)计算远景设计年限平均昼夜交通量:解放CA10B4.001002黄河JN1508.26100长征XD25010.00600依土兹TD507.662202菲亚特650E5.00600太脱拉13812.0050汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和质量2t的货车中型车1.519座的客车和2t载重量7t的货车大型车2.07t载重量14的货车拖挂车3.0载重量14t的货车车型解放CA340解放CA10B黄河JN150长征XD250依士兹TD50菲亚特650E太脱拉138交通量辆/d8021002100600220260050载重力/t3.6604.0008.26010.0007.665.0012.000车辆折算系数1.51.52.02.02.01.52.0标准车辆数1203150320012004404900100410(1)ndNN=9510×110%7.81=20147(辆/d)根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之2.1.1（4）规定，远景设计年平均日交通量为20147辆，介于15000~30000辆之间，故拟定该条道路为四车道的一级公路。四、确定路面设计使用年限根据《公路工程技术标准》四车道一级公路的设计使用年限为10年。五、确定路基宽度5.1确定路基宽度参数根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之2.2.3规定，设计车速采用80km/h。根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之3.1.3规定,设计采用的服务水平为一级，根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之6.1.1.(3)规定采用整体式路基标准横断面组成由车道硬路肩。根据《公路路线设计规范》JTGD2001-2006之6.1.2路基宽度，路基宽度设计为24.5m（6.1.2规定）。行车道宽（6.2.1规定）：2×3.75=7.5m；硬路肩（6.4.1规定）：2×3=6m。5.2确定路基宽度其宽度参数列表如下：表5路基宽度各参数表5本设计中采用整体式路基，其标准横断面应由车道，中间段（中央分隔带，左侧路缘带）路肩（右侧硬路肩，土路肩）等部分组成。本设计道路为一级公路双向四车道，时速80km/h,根据规范要求，其路基宽度为24.5m，行车道宽度采用3.75m,一级公路整体式路基必须设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中间分隔带组成。中间带宽度一般值3.50m,其中中央分隔带宽度为2.00m，左侧路缘带宽度为0.75m。一级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为0.5m,右侧硬路肩宽度取一般值为3.00m,土路肩宽度取一般值0.5m,由于其右侧硬路肩宽度等于3.00m，可不设紧急停车带。六、进行标准轴载换算6.1以弯沉为指标的标准轴载换算一级公路、双向两车道、80Km/h行车道宽度(m)中间带宽度（m)硬路肩(m)2×3.754.52×2.5车型轴载作用次数（次/d）载重力（Mpa）前轴重力（KN）后轴重力（KN）后轴数轮组数轴距（cm）解放CA34082736.6022.1056.601双解放102740.0019.4060.851双6表6汽车的路面设计参数表设计年限内一个车道的累计当量轴次计算轴载分析,路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载当以设计弯沉为指标及计算沥青层层底拉应力时各级轴载换算采用35.4121kiPPnCCNiissN——以弯沉为指标的标准轴载的当量轴次（次/d）；in——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；P——标准轴载（KN）；iP——被换算车型的各级轴载（KN）；1C——轴数系数；2C——轮组系数，单轮组6.4，双轮组1，四轮组0.38。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载进行计算，此时轴数m=1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：12.111mC式中：m——轴数。计算（小于25的轴载不计），计算结果列表所示CA10B黄河JN15010082.6049.00101.601双长征XD250600100.0037.802×72.602双200依土兹TD50222776.6042.2080.001双菲亚特650E60050.0033.0072.001双太脱拉13850120.0051.402×80.002双132.07表7轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）一级公路的沥青路面的设计年限为10年，双向四车道的车道系数=0.45，则设计使用期累计当量轴次为：113651teNN式中：eN——路面设计年限内一个车道上的累计标准轴载作用次数（次）；车型iP（KN)1C2Cin（次/1日）35.421PPnCCii（次/1日）解放CA340后轴56.601180267.44解放CA10B后轴60.85111002115.45黄河JN150前轴49.0016.410028.74后轴101.6011100107.15长征XD250前轴37.8016.4600133.87后轴72.6011600149.01依士兹TD50前轴42.2016.42202330.45后轴80.00112202834.18菲亚特650E前轴33.0016.460030.89后轴72.0011600143.73太脱拉138前轴51.4016.45017.69后轴80.002.215041.67合计:35.42111kiPPnCCNii2000.278t——设计年限（年）；1N——路面竣工后第一年双向平均标准轴载作用次数（次/d）；——设计年限内的交通量（标准轴载作用次数）平均年增长率（%）；——沥青混凝土路面称为车道系数，水泥混凝土路面称为轮迹横向分布系数。45.0%7.81%7.8127.200036510eN=4920642.57（次）6.2以层底拉应力为指标的标准轴载换算当验算半刚性基层层底拉应力时各级轴载换算采用8'2'1'1PPnCkiCNiis计算（小于50的轴载不计），计算结果列表所示表8轴载换算结果汇总表（以层底拉应力为标准时）车型iP（KN)'1C'2Cin（次/1-日）8'2'1PPnCCii（次/1-日）解放CA340后轴56.60118028.45解放CA10B后轴60.8511100218.83黄河JN150后轴101.6011100113.54长征XD250后轴72.601160046.319依士兹TD50后轴80.00112202369.43菲亚特650E后轴72.001160043.33太脱拉138前轴51.40118.5504.51后轴80.00315025.17合计：8'21'11PPnCCNiiki629.57一级公路的沥青路面的设计年限为10年，双向四车道的车道系数=0.45，则设计使用期累计当量轴次为：113651teNN=45.0%7.81%7.8157.62936510=1548735.39七、路面组合结构形式及各结构层厚度设计及验算7.1初步拟定结构组合及厚度路面结构组合方案,经计算路面设计年限内一个车道上的累计标准轴载作用次数为492.06×410左右,查表可得路面为高级路面，面层宜采用沥青混凝土，又因为该路是一级公路，因此采用双层式结构，初步拟定的组合结构形式和结构层厚度为：4cm细粒式密级配沥青混凝土（AC-13）+6cm中粒式密级配沥青混凝土（AC-16）+8cm粗粒式密级配沥青混凝土（AC-25）+25cm水泥稳定碎石+待定厚度二灰（石灰、粉煤灰）稳定级配碎石，以二灰（石灰、粉煤灰）稳定级配碎石为设计层。路面组合结构形式及各结构层厚度设计10表9路面结构材料及厚度情况表7.2确定土基回弹模量确定路基的干湿类型：该路处于中国公路自然区划分2II区，，路基土为粉质中液限土，潮湿路段，E0=19Mpa，中湿路段E0=30Mpa，因路基的干湿类型必须是干燥或中湿，所以土基回弹模量取0E30Mpa。各层材料设计参数土基及路面材料的回弹模量及各强度值列如下表：表10土基及路面材料回弹模量及强度表路面结构结构形式结构厚度（cm）面层上面层细粒式密级配沥青混凝土AC-134中面层中粒式密级配沥青混凝土AC-166下面层粗粒式密级配沥青混凝土AC-258基层上基层石灰、粉煤灰稳定级配碎石待定底基层水泥稳定级配碎石40材料名称抗压回弹模量值（Mpa）劈裂强度（Mpa）20℃15℃细粒式沥青混凝土（AC—13）140020001.4中粒式沥青混凝11路面设计指标BscedAAANl2.0600式中：dl——设计弯沉值（0.01mm）；eN——设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；cA——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；sA——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；BA——路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，而BA处于两者之间通过线性内插确定。计算各层材料的容许拉应力SspRK式中：sp——路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）；R——路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限sK——抗拉强度结构系数。土（AC—16）120018001粗粒式沥青混凝土（AC—25）100014000.8两灰碎石15000.65石灰土5500.225土基30——12设计公路为一级公路，取cA=1.0，面层为沥青混凝土，取0.1cA，半刚性基层、底基层厚度大于20cm，0.1BA。设计弯沉：BscedAAANl2.0600=600×2.057.492064