1、路基路面工程課程設計瀝青路面結構設計趙麗華 編姓 名 班 級 土木121 指導教師 完成日期 2015.7.15 課設成績 優秀良好中等及格不及格大連交通大學土木與安全工程學院鐵道教研室 路基路面工程課程設計考核體系及評分參考標準評價指標優秀良好中等及格不及格10090分8980分7970分6960分60分以下一平時表現學習態度遵守紀律，認真設計遵守紀律，認真設計紀律較好，較認真紀律一般，不太重視紀律松散經常缺席主動性積極思考，獨立完成積極討論，完成任務參與討論，完成主要工作應付，有時參與討論很少參與討論工作量完成全部設計工作完成89% 80%的設計工作完成79% 70%的設計工作完成79%

2、60%的設計工作完成少于60%的設計工作二設計說明書基本概念概念清晰概念清楚概念比較清楚了解設計過程概念不清理論計算計算準確計算正確計算比較正確計算無原則性錯誤計算錯誤多說明書結構層次分明，文字精煉，書寫認真，撰寫格式符合規范化要求結構層次較分明，文字通順，書寫認真，撰寫格式符合規范化要求問題敘述基本清楚，書寫比較認真，書寫認真，撰寫格式基本符合規范化要求能夠說明問題，書寫尚可，撰寫格式基本符合規范化要求條理不清思路混亂書寫潦草雷同，撰寫格式不符合規范化要求三答辯情況自述敘述條理清晰敘述表達清楚敘述表達比較清楚表達基本清楚思路混亂表達不清楚回答問題完整、準確較完整、正確大多數問題比較完整少數問

3、題，無大錯誤回答錯誤路基路面工程課程設計任務書一、設計的目的與意義：  通過本課程設計，學生能夠根據已知的設計資料及使用要求完成高速公路的瀝青砼路面結構組合設計及瀝青路面改建設計，掌握瀝青路面結構設計的一般方法，具備初步的獨立設計能力；熟記路面的結構組合設計的基本原理；掌握多層彈性體系厚度換算方法（包括以彎沉為設計指標的厚度換算及以層底彎拉應力為驗算指標的厚度換算）及瀝青砼路面的厚度設計；了解老路調查的方法和內容，全面掌握舊路補強設計的流程。提高綜合運用所學理論知識，具備獨立分析問題和解決問題的能力。二、設計題目：（一）高速公路瀝青路面結構設計1、基本設計資料：遼寧某兩地預修建一條四

4、車道的高速公路，路基寬度26米，設中央分隔帶，計算行車速度100Km/h，全線全封閉全立交，設計交通量按20年預測，根據調查研究預計通車后，公路沿線年交通量平均增長率：前十年為=6%，后十年為3%。該地區處于2區，為粘質土，稠度為1.0。路線位于平原微丘區，填土高度平均為2.50米。本次設計最小填土高度為1.50m，最大填土高度4.0m，地下水位位于路基設計標高以下2m。當地沿線碎石產量豐富，石料質量良好。沿線有多個石灰廠及水泥廠，產量大、質量好。另外，附近發電廠粉煤灰儲量極為豐富，可用于本項目建設，本項目所在地域較缺乏砂礫。調查及勘探中，未發現有影響工程穩定的不良工程地質現象。地區屬季節性冰

5、凍地區，土基凍深為50cm。預測該路竣工后第一年的交通組成如下頁表。要求根據以上設計資料，設計計算確定合理的半剛性瀝青路面結構。2、設計依據：（1）交通部頒公路瀝青路面設計規范JTJD50-2006，北京：人民交通出版社 (2)交通部頒公路工程技術標準JTG B01-2003，北京：人民交通出版社 (3)交通部頒公路與城市道路設計手冊及其它相關書籍（4） 路基路面工程教材（5）預測交通組成表序號車型前軸重（KN）后軸重（KN）載重（KN）后軸數后軸輪組數后軸距交通量/（次/日）1五十鈴21212解放CA10B19.460.85501雙輪組- 3083黃河JN15149101.6851雙輪組-

6、2084黃河JN16359.51151001雙輪組- 2085江淮HF15049.296.31201雙輪組- 1086長征CE16045.283.7602雙輪組3m 3087交通SH36160.0110.01502雙輪組3m 4083、設計方法與設計內容（1）軸載分析。完成設計年限內一個車道的累計當量軸次換算分析；（2）設計指標的確定；包括設計彎沉的確定和各層材料層底拉應力的確定；（3）結構組合與材料選取。根據設計資料，確定合理的面層類型（包括面層材料級配類型）；（4）擬定兩種可能的路面結構組合與厚度方案，確定各結構層材料的計算參數（抗壓模量與劈裂強度）；（5）土基回彈模量的確定；（6）根據公

7、路瀝青路面設計規范驗算擬定的路面結構，進行厚度計算。（7）結構層底彎拉應力驗算。4、設計提交成果要求：在規定的設計時間內認真、獨立的完成課程設計，提交真實的設計成果，達到預定的學習目的。具體要求： （1）總體要求：根據設計資料，初步擬定2種路面方案，并對這2種方案進行經濟技術比較（經濟技術比較以初始修建費為依據，每種材料的單價見附錄表）（2）要求給出計算代表車型的軸載換算過程（共兩種：一種以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時的軸載換算，另一種為進行半剛性基層層底拉應力驗算時的軸載換算）（3）擬定路面結構方案，應明確標示出每種材料的名稱、厚度和設計時使用的模量值，并列出路面結構計算及驗算過

8、程。5、附錄（材料價錢）材料名稱單位材料單價（元）材料名稱單位材料單價（元）SMA瀝青混合料m3780.12二灰土m382OGFC瀝青混合料m3800水穩碎石m3147.22細粒式瀝青砼m3687.25石灰穩定碎石m391.72細粒式瀝青砼（改性）m3753二灰碎石m3146.75中粒式瀝青砼m3571.23級配碎石m386.3粗粒式瀝青砼m3521.365%石灰土（土基處治）m318.0(二)、老路補強設計1設計資料 某二級公路，其中K1+000-K1+800段老路結構為水結碎石層上的3cm瀝青表處。用“黃河”JN-150標準裝載車（相當于BZZ-100）實測的回彈彎沉值如下表：樁號左輪彎沉

9、（0.01mm）右輪彎沉（0.01mm）左右輪平均彎沉初讀數終讀數彎沉值初讀數終讀數彎沉值K1+00045246735 10057246541 20061395432 30072476350 40073525432 50036174718 60053206637 70045185230 80057224521 S = 現經上級機關批準改建，有關補強設計資料收集如下：（1） 現有交通量換算為BZZ-100的N1=93.2量/日（以考慮的車道系數）；（2） 經調查得交通量年平均增長率為10%；（3） 交通量按15年預測；（4） 路基寬12m，路面寬9m，土質為粉質低液限粘土，干濕類型為中濕。（5）

10、 測定彎沉時路表溫度與前5個小時平均氣溫之和為T0=20（6） 季節影響系數取為1.1；濕度影響系數為1.3（7） 補強采用雙層結構，上層為瀝青混凝土，下層為水泥穩定碎石。2設計要求（1） 擬定補強層厚度，確定材料設計參數。（2） 計算設計彎沉系數（3） 求算彎沉控制設計時的老路綜合回彈模量（4） 求算路面結構層回彈模量三、時間安排：總時間為2周，共10天；其中包括講授，計算與答疑輔導等環節，時間分配根據實際情況確定。 一般情況安排： 1.設計準備及講授1天 2.新建路面結構設計計算，方案比較4天 3.改建路面結構設計計算2天 4.整理計算書和

11、設計文件2天5.答辯1天 6.全程由教師答疑指導四、課程設計計算說明書撰寫規范1說明書格式說明書手寫、打印均可，手寫用黑色或藍黑色墨水工整書寫，打印用5號字，B5紙，上下左右各留20mm。2說明書結構及要求(1) 封面(2) 任務書(3) 目錄：目錄要層次清晰，要給出標題及頁次，目錄的最后一項是無序號的“參考文獻”。(4) 正文：正文應按目錄中編排的章節依次撰寫，要求計算正確，論述清楚，文字簡練通順，插圖簡明，書寫整潔。文中圖、表不能徒手繪制和書寫。(5) 參考文獻：參考文獻必須是學生在課程設計中真正閱讀過和運用過的，文獻按照在正文中的出現順序排列，各類文獻的書寫格式如下：a 圖書類

12、的參考文獻序號 作者名.書名.(版次).出版單位，出版年：引用部分起止頁碼。b翻譯圖書類的參考文獻序號 作者名.書名.譯者.(版次).出版單位，出版年：引用部分起止頁碼。c期刊類的參考文獻序號 作者名.文集名.期刊名.年，卷（期）：引用部分起止頁碼。五、課程設計答辯答辯是課程設計一個重要的教學環節，通過答辯可使學生進一步發現設計中存在的問題，進一步搞清尚未弄懂的、不甚理解的或未曾考慮到的問題，從而取得更大的收獲，圓滿地達到課程設計的目的與要求。1答辯資格按計劃完成課程設計任務，經指導教師審查通過并在其設計圖紙、說明書或論文等文件上簽字者，方可獲得參加答辯資格。2答辯答辯中，學生須報告自己設計的

13、主要內容（約5分鐘），并回答老師提問的34個問題或回答考簽上提出的問題。每個學生答辯時間約10分鐘。答辯過程中，由指定教師進行紀錄，供評定成績時參考。3課程設計成績評定課程設計的成績由指導教師和答辯小組兩部分評分組成，兩部分的權重各占50%。課程設計的成績分為：優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。優秀者一般不超過答辯人數的20%。答辯不及格者，或有抄襲、雷同現象，視為本次課程設計不合格，必須重修。目錄一、高速公路瀝青路面結構計.91.1軸載分析.9 1.1.1半剛性基層層底拉應力驗算.9 1.1.2設計年限內一個車道上的累計當量軸次數.101.2.設計指標的確定.111.3擬定路面結構組合

14、方案及厚度.121.4路基回彈模量的確定.121.5厚度的計算和層底彎拉應力的計算.13 1.5.1方案一設計.13 1.5.1.1厚度的計算.14 1.5.1.2各層層底的彎拉應力計算. .15 1.5.2方案一設計.19 3.5.2.1厚度的計算.19 3.5.2.2各層層底的彎拉應力計算. .201.6雙方案比選.24二、原有道路補強設計.251設計資料.252.初擬路面設計.262.1補強方案.262.2彎沉計算.262.3軸載換算.272.4計算加鋪層厚度.27 2.4.1理論法.27參考文獻291、 高速公路瀝青路面結構計1軸載分析以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，換算為

15、標準軸P的當量軸次N 根據公路瀝青路面設計規范JTGD50-2006由以下公式計算路面設計采用雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以BZZ100表示車型P1（KN）C1C2Ni解放CA10B前軸19.416.43081.57后軸60.851135.49黃河JN151前軸4916.420859.78后軸101.611222.87黃河JN163前軸59.516.4208139.12后軸11511382.03江淮HF150前軸49.216.410831.60后軸96.31191.66長征CE160前軸45.216.430862.31后軸83.712.2312.48交通SH361前軸6016.

16、4408283.01后軸11012.21358.752980.671.1.1進行半剛性基層層底拉應力驗算時，換算為標準軸P的當量軸次N'C1為軸系系數C2為輪組系數：雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。C2為軸數系數：以拉應力為設計指標時，雙軸或多軸的軸數系數按下式計算： C2=1+2（m-1）車型P1（KN）C1C2Ni解放CA10B前軸19.4118.53080.014后軸60.85115.79黃河JN151前軸49118.520812.79后軸101.611236.16黃河JN163前軸59.5118.520860.45后軸11511636.28江淮HF150前軸

17、49.2118.51086.86后軸96.31179.88長征CE160前軸45.2118.53089.93后軸83.713222.57交通SH361前軸60118.5408126.78后軸110132623.754021.251.1.2設計年限內一個車道上的累計當量軸次數擬建公路為一級公路，路面的設計年限為20年，使用期內交通量的平均增長率為4.5%，按雙向四車道設計，車道系數取=0.5。a.以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，設計年限內一個車道上的累計當量軸次數：=b.當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，設計年限內一個車道上的累計當量軸次數：累計當量軸次數大于1200萬次/車道，交通

18、等級為重交通，應屬于高級路面。1.2.1設計指標的確定：（1）設計彎沉值計算：根據規范8.05：對高級，一級公路，公路等級系數Ac=1.0；瀝青混凝土路面，面層類型系數As=1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類型系數Ab=1.0 （2）各層容許拉應力：根據規范瀝青混凝土層：細粒式瀝青混凝土： 中粒式瀝青混凝土：粗粒式瀝青混凝土：水泥穩定碎石： 石灰土： 二灰土 1.3擬定路面結構組合方案及厚度組合方案，擬定了兩種，其簡圖如下所示：方案一： 方案二：細粒式瀝青混凝土 h=5cm中粒式瀝青混凝土 h=5cm粗粒式瀝青混凝土 h=6cm水泥穩定碎石 h=20cm石灰土 h=?級配碎、

19、礫石 h=12cm土基細粒式瀝青混凝土 h=4cm中粒式瀝青混凝土 h=6cm粗粒式瀝青混凝土 h=8cm水泥穩定碎石 h=？二灰土 h=16cm填隙碎石 h=10cm土基1.4路基回彈模量的確定土質為黏質土，地區所在的自然區為2區，地下水位位于路基設計標高以下2m處，根據規范附錄F，由路基土的平均稠度c=1，自然區劃和土質，得土基回彈模量E0=26Mpa。此時的設計資料整理層位結構層材料名稱厚度cm)20抗壓模量（MPa）劈裂強度（MPa）容許應力（MPa）1細粒式瀝青混凝土414001.40.402中粒式瀝青混凝土512001.00.283粗粒式瀝青混凝土610001.00.284水泥穩定

20、碎石2015000.50.235石灰土? 5500.2250.086級配碎石152257二灰土167500.258新建路基401.5厚度的計算和層底彎拉應力的計算1.5.1按方案一設計：采用三層體系為計算模型1.5.1.1厚度的計算令實際彎沉，則彎沉綜合修正系數對于BZZ-100，式中=1.47，p=0.7，=10.65彈性三層體系的實際彎沉值故理論彎沉系數為將多層體系照彎沉等效的原則換算為按三層體系，如下圖所示=1400MPa =5 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =1200MPa =？ =550MPa =？ =225MPa =12 則中層的厚度為

21、= =（）cm 查三層體系表面彎沉系數諾謨圖可得 查諾謨圖可得=5.8由三層體系表面彎沉系數諾謨圖上的計算理論彎沉的公式可得：所以再查諾謨圖可得可得H=5.5×10.65=58.58cm3.5.1.2各層層底的彎拉應力計算a、 細粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =5 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =？ =550MPa =28 =225MPa =12 =49.16 查三層體系諾謨圖得<0,表明該層層底受彎曲壓應力，滿足要求。b、 中粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400M

22、Pa =5 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =550MPa =28 =225MPa =12 查三層體系諾謨圖得<0 所以滿足要求 c、 粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa = 4 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =550MPa =28 =225MPa =12 查三層體系諾謨圖得<0 所以滿足要求d、 水泥穩定碎石層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =5 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =550MPa

23、=28 =225MPa =12 查三層體系諾謨圖得 =0.17 =1.3 查三層體系諾謨圖得 =0.83<0.23所以e、 石灰土和級配碎石層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =5 =1200MPa =5 =1000MPa =6 =1500MPa =20 =550MPa =28 =225MPa =12 查三層體系諾謨圖得 =0.075 =1.18 查三層體系諾謨圖得 =1.18 <0.8所以級配碎石層底的彎拉應力根據上述的值查諾謨圖得=0.09 =1.11 =0.83<0.88所以1.5.2方案二計算：(采用三層體系為計算體系）1.5.2.1厚度的計算將多

24、層體系照彎沉等效的原則換算為按三層體系，如下圖所示=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500MPa =？ =1400MPa =5=750MPa =16 =225MPa =10 則中層的厚度為 = =（）cm 查三層體系表面彎沉系數諾謨圖可得 查諾謨圖可得=5.8由三層體系表面彎沉系數諾謨圖上的計算理論彎沉的公式可得：所以再查諾謨圖可得可得H=6×10.65=63.9cmcm1.5.2.2層底彎拉英里的計算a細粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500M

25、Pa =23 =1200MPa =？ =750MPa =16 =225MPa =10 查三層體系諾謨圖得<0,表明該層層底受彎曲壓應力，滿足要求。b中粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500MPa =23 =750MPa =16 =225MPa =10 查三層體系諾謨圖得<0 所以滿足要求 c粗粒式瀝青混凝土層層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500MPa =23 =750MPa =16 =225MPa =1

26、0 查三層體系諾謨圖得<0 所以滿足要求d水泥穩定碎石層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500MPa =23 =750MPa =16 =225MPa =10 查三層體系諾謨圖得 =0.13 =1.448 查三層體系諾謨圖得 =1.22<0.23所以e石灰土和級配碎石層底的彎拉應力將多層體系轉換為三層體系=1400MPa =4 =1200MPa =6 =1000MPa =8 =1500MPa =23 =750MPa =16 =225MPa =10 查三層體系諾謨圖得 =0.1 =1.18 查三層體系諾謨圖

27、得 =0.83 <0.8 所以級配碎石層底的彎拉應力根據上述的值查諾謨圖得=0.09 =1.2 =1.02<0.88所以3.6雙方案比選對二中方案進行經濟方案比選，每種材料價格如下。材料名稱單位材料單價（元）材料名稱單位材料單價（元）SMA瀝青混合料m3780.12二灰土m382OGFC瀝青混合料m3800水穩碎石m3147.22細粒式瀝青砼m3687.25石灰穩定碎石m391.72細粒式瀝青砼（改性）m3753二灰碎石m3146.75中粒式瀝青砼m3571.23級配碎石m386.3粗粒式瀝青砼m3521.365%石灰土（土基處治）m318.0單位面積下的經濟預算方案一：s=687

28、.25×5+571.23×5+521.36×6+147.22×20+18×28+86.3×12 =13904.56方案二：s=687.25×4+571.23×6+521.36×8+147.22×22.24+82×25.83+86.3×10 =16602.49在能滿足道路運行的前提下，方案一比方案二更加的經濟二、老路補強設計1設計資料 某二級公路，其中K1+000-K1+800段老路結構為水結碎石層上的3cm瀝青表處。用“黃河”JN-150標準裝載車（相當于BZZ-100）實測的回彈彎沉值如下表：現經上級機關批準改建，有關補強設計資料收集如下：樁號左輪彎沉（0.01mm）右輪彎沉（0.01mm）左右輪平均彎沉初讀數終讀數彎沉值初讀數終讀數彎沉值K1+00045244267355649 10057246665414857 20061394454324444 30072475063502638 40073524254324443 50036173847185848 60053206666375862