路基路面课程设计

路基路面课程设计

目 录

一、路基路面课程设计任务书 ....................................... 2 二、路基路面课程设计说明 .......................................... 3 三、路面设计汇总表 ................................................. 4

1、沥青混凝土路面设计 .............................. 4

（1）方案一 .................................. 4 （2）、方案二 ................................. 7 （3）方案三 ................................. 11 （4）、沥青路面方案技术经济比较选择 ........... 14 2、水泥混凝土路面设计 ............................. 15

（1）、方案一 ................................ 15 （2）、方案二 ................................ 17 （3）、方案三 ................................ 18 （4）、水泥混凝土路面方案技术经济比较选择 ..... 20

四、最终方案路面结构图 .......................................... 21

1、沥青混凝土路面结构图 ........................... 21 2、水泥混凝土路面结构图 ........................... 21 3、最终方案比选 ................................... 22 4、最终方案路面结构图 ............................. 22 五、水泥混凝土路面板接缝设计................................... 23 六、课程设计小结 .................................................. 25 七、参考文献 ....................................................... 26

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一、路基路面课程设计任务书

1、工程概况

拟设计道路路线位于平原微丘区，公路自然区划为II1区。地震烈度为六级。设计标高243.50m，地下水位1.5m。

2、设计资料

2.1 土质

所经地区多处为粉性土。 2.2 交通

根据最新路网规划，预测使用初期2011年年平均日交通量见下表，年平均增长率为6.5%。

黄河JN150 斯日野0D 柯KF30达R 依士交通长征小兹SH1XD9汽41 80 车 50 车型 解放CA10B 706TD辆560 810 460 390 450 380 270 26第 1 页 共 27 页

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/d 3、设计任务与内容

00 （1）根据所给资料，进行路面结构的设计（至少选择3种不同路面结构）。

（2）编写设计说明书，包括水泥混凝土路面及沥青路面结构、厚度设计，水泥混凝土路面板接缝设计等。

（3）对所选定的路面结构方案，绘制路面结构图，包括沥青路面结构设计图、水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等。需用标准A3图纸。

4、设计依据及标准

[1] 《公路路基设计规范》（JTGD30-2004) [2] 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006） [3] 《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2002）

[4] 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG

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F30-2003）

二、路基路面课程设计说明

本次路面设计结合设计任务书，共提出沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两大类方案，并且每个方案提出三种设计方案，共六种方案，在提出的六种方案中选出最优方案。每个小方案侧重不同的角度来进行设计。该道路为有中央分隔带的双向四车道高速公路，本路段基底土为粉性土，属于劣性土质。路基下应设置垫层，包括防冻和排水措施。本次设计路段地下水位为1.5m，且该路段修建在II1区，路基上层处于潮湿状态。故本次道路横断面排水设计要即考虑路面排水，又要考虑地下排水设计。

路基根据道路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心的设计，既要坚实稳定，又要经济合理。

本路段路基大部分为粉性土，地下水位较高，对部分软土地基应按照详细设计图纸要求，对于下伏层承载力较高的软土路基，在清淤后回填碎石或块片石。当地下水很高的地段，路基填土高度小于2m 的软土地段，才去清淤回填碎石土或块片石道原地面，再在路基底部铺一层50cm 沙砾层，沙砾层顶铺一层透水土工布。当软土厚度大于3m 时，采取挖出上部3m 淤泥，淤泥下部抛片石挤淤，片石上面铺50cm 厚的沙粒垫层，沙砾层上面铺透水土工布，再填筑路基。

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三、路面设计汇总表

1、沥青混凝土路面设计

沥青混凝土路面设计分别侧重不同的方向提出三个方案如下：

（1）方案一

************************** *新建路面设计成果文件汇总* **************************

①、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CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 <3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 <3 270

设计年限 15年 车道系数 0.45 交通量平均年增长率 6.5 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647

公路等级 高速公路

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公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 24.1 (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 1.4 .45 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .24 4 水泥稳定砂砾 .5 .26 5 石灰土稳定碎石 .23 .12 6 矿渣

②、 新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4

设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) (20℃) (15℃)

1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .45 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 .32 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 .24 4 水泥稳定砂砾 ? 1500 1500 .26 5 石灰土稳定碎石 18 550 550 .12 6 矿渣 18 250 250 7 土基 30.4

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 24.1 (0.01mm)

H( 4 )= 25 cm LS= 25.7 (0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 23.1 (0.01mm)

H( 4 )= 28.1 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 28.1 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 28.1 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

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容许应力(MPa)

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H( 4 )= 28.1 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 28.1 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 28.1 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 28.1 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 28.1 cm(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 75 cm

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 3 cm ---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 5 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm ---------------------------------------

水泥稳定砂砾 29 cm ---------------------------------------

石灰土稳定碎石 18 cm ---------------------------------------

矿渣 18 cm ---------------------------------------

土基

③、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃)

1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 5 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 6 900 1200 计算应力 4 水泥稳定砂砾 29 1500 1500 计算应力 5 石灰土稳定碎石 18 550 550 计算应力 6 矿渣 18 250 250 不算应力

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7 土基 30.4

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.6 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.2 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.9 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.2 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 97 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 241.6 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.24 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.086 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-.052 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .111 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .051 (MPa)

（2）、方案二

************************** *新建路面设计成果文件汇总* ************************** ①、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CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 <3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 <3 270

设计年限 15年 车道系数 0.45 交通量平均年增长率 6.5 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

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路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647

公路等级 高速公路

公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1.6

路面设计弯沉值 : 38.6 (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 1.4 .45 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .24 4 粗粒式沥青碎石 5 级配碎石 6 矿渣

②、新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

路面设计弯沉值 : 38.6 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4

设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20℃) (15℃)

1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 .45 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 .32 3 粗粒式沥青混凝土 5 900 1200 .24 4 粗粒式沥青碎石 ? 700 750 5 级配碎石 13 230 230 6 矿渣 16 250 250 7 土基 30.4

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 38.6 (0.01mm)

H( 4 )= 23 cm LS= 40 (0.01mm)

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H( 4 )= 25 cm LS= 38.2 (0.01mm)

H( 4 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 24.6 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 24.6 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 24.6 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 24.6 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 24.6 cm(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 55 cm

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 3 cm ---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 4 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 5 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青碎石 25 cm ---------------------------------------

级配碎石 13 cm ---------------------------------------

矿渣 16 cm ---------------------------------------

土基

③、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

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土木建筑学院《路基路面工程》课程设计

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃)

1 细粒式沥青混凝土 3 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青混凝土 4 1200 1600 计算应力 3 粗粒式沥青混凝土 5 900 1200 计算应力 4 粗粒式沥青碎石 25 700 750 不算应力 5 级配碎石 13 230 230 不算应力 6 矿渣 16 250 250 不算应力 7 土基 30.4

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 38.2 (0.01mm)

第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 42.3 (0.01mm)

第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 48.4 (0.01mm)

第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 57 (0.01mm)

第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 153.3 (0.01mm)

第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 268.5 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.339 (MPa)

第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.099 (MPa)

第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .051 (MPa)

（3）方案三

************************** *新建路面设计成果文件汇总*

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**************************

①、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CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 560 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 810 3 日野KF300D 40.75 79 2 双轮组 <3 460 4 斯柯达706R 50 90 1 双轮组 390 5 依士兹TD50 42.2 80 1 双轮组 450 6 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 380 7 长征XD980 37.1 72.65 2 双轮组 <3 270

设计年限 15 车道系数 .45 交通量平均年增长率 6.5 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2403

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9544527

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1544

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6132647

公路等级 高速公路

公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .32 2 粗粒式沥青混凝土 .9 .26 3 粗粒式沥青碎石

4 水泥石灰稳定砂砾 .7 .36 5 天然砂砾 6 矿渣

②、新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

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路面设计弯沉值 : 24.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4

设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa)

(20℃) (15℃)

1 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 .32 2 粗粒式沥青混凝土 6.5 1000 1400 .26 3 粗粒式沥青碎石 6.5 700 750

4 水泥石灰稳定砂砾 ? 1500 1500 .36 5 天然砂砾 10 180 180 6 矿渣 16 250 250 7 土基 30.4

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 24.1 (0.01mm)

H( 4 )= 35 cm LS= 24.5 (0.01mm) H( 4 )= 40 cm LS= 22.1 (0.01mm)

H( 4 )= 35.8 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 35.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 35.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 35.8 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 35.8 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 35.8 cm(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 55 cm

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:

---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 5 cm

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---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 6.5 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青碎石 6.5 cm ---------------------------------------

水泥石灰稳定砂砾 36 cm ---------------------------------------

天然砂砾 10 cm ---------------------------------------

矿渣 16 cm ---------------------------------------

土基

③、竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 6

标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20℃) (15℃)

1 中粒式沥青混凝土 5 1200 1800 计算应力 2 粗粒式沥青混凝土 6.5 1000 1400 计算应力 3 粗粒式沥青碎石 6.5 700 750 不算应力 4 水泥石灰稳定砂砾 36 1500 1500 计算应力 5 天然砂砾 10 180 180 不算应力 6 矿渣 16 250 250 不算应力 7 土基 30.4

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 26.6 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30.1 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.6 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 178.5 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 268.5 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 378.4 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 306.4 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

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计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.161 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= .034 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .142 (MPa)

（4）、沥青路面方案技术经济比较选择

所选的三种方案为：第一个方案和第三个方案属于半刚性基层路面；第二个方案属于柔性基层路面。

柔性基层由于其力学性质与沥青面层一样都属于柔性结构，因此在应力、应变传递的协调过渡方面比较顺利，同时级配碎石的结构排水性畅通，路面结构不宜所水损害。但是，由于柔性基层本身刚度较低，因此沥青面层将承受较多的荷载弯矩，在同样交通荷载作用下，沥青面层应采用较厚的结构层，其设计弯沉比其它两种方案都大，故方案二的柔性基层方案不是最佳方案。

第一种和第三种方案两者均属于半刚性基层路面，在第三种方案中所选材料强度高、整体性好，适用于交通量大、轴载重的道路。该公路自然区划为Ⅱ1区,地震烈度为六级，地下水位1.5m.该区路面结构突出问题是防止地震所产生的影响以及地下水位引起的路基潮湿，在这个主要方面上方案二体现了优越性。综合上述内容采用第三种方案为佳。

2、水泥混凝土路面设计

水泥混凝土路面设计同样提出三个方案如下：

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（1）、方案一

①、水泥混凝土路面设计

设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.28

面 层 类 型 : 普通混凝土面层

序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量 号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN) 1 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 560 2 黄河JN150 1 49 1 101.6 0 0 0 0 810 3 日野KF300D 1 40.75 0 0 1 79 0 0 460 4 斯柯达706R 1 50 1 90 0 0 0 0 390 5 依士兹TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 450 6 交通SH141 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 380 7 长征XD980 1 37.1 0 0 1 72.65 0 0 270

行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .9

轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 6.5 ％

混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅱ 面层最大温度梯度 86 ℃/m 接缝应力折减系数 .89

基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层

层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 多孔隙沥青碎石 90 700 2 天然砂砾 198 180 3 土基 34

基层顶面当量回弹模量 ET= 89.9 MPa

HB= 240 r= .904 SPS= 1.26 SPR= 3.42 BX= .61 STM= 1.94 KT= .5 STR= .98 SCR= 4.4 GSCR= 5.63 RE= 12.6 %

HB= 259 r= .976 SPS= 1.13 SPR= 3.08

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BX= .52 STM= 1.78 KT= .48 STR= .85 SCR= 3.93 GSCR= 5.03 RE= .6 %

HB= 261 r= .983 SPS= 1.12 SPR= 3.04 BX= .49 STM= 1.7 KT= .46 STR= .79 SCR= 3.83 GSCR= 4.9 RE=-2 %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 511 路面的设计基准期 : 30 年

设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 3222042 路面承受的交通等级 :重交通等级 基层顶面当量回弹模量 : 89.9 MPa 混凝土面层设计厚度 : 261 mm

②、验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 550 mm 新建基(垫)层总厚度 288 mm

验算结果表明, 路面总厚度比路面最小防冻厚度小 1 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 最下层以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构 设计结果如下:

---------------------------------------

普通混凝土面层 261 mm ---------------------------------------

多孔隙沥青碎石 90 mm ---------------------------------------

天然砂砾 199 mm ---------------------------------------

土基

（2）、方案二

①、水泥混凝土路面设计

设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级

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可 靠 度 系 数 : 1.28

面 层 类 型 : 普通混凝土面层

序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量 号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN) 1 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 560 2 黄河JN150 1 49 1 101.6 0 0 0 0 810 3 日野KF300D 1 40.75 0 0 1 79 0 0 460 4 斯柯达706R 1 50 1 90 0 0 0 0 390 5 依士兹TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 450 6 交通SH141 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 380 7 长征XD980 1 37.1 0 0 1 72.65 0 0 270

行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .9

轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 6.5 ％ 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅱ 面层最大温度梯度 86 ℃/m 接缝应力折减系数 .89 基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层

层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 粗粒式沥青碎石 90 700 2 级配碎砾石 160 280 3 土基 34

基层顶面当量回弹模量 ET= 100.5 MPa

HB= 240 r= .871 SPS= 1.23 SPR= 3.34 BX= .63 STM= 2.01 KT= .51 STR= 1.03 SCR= 4.37 GSCR= 5.59 RE= 11.8 %

HB= 258 r= .937 SPS= 1.11 SPR= 3.02 BX= .54 STM= 1.85 KT= .49 STR= .91 SCR= 3.93 GSCR= 5.03 RE= .6 %

HB= 260 r= .944 SPS= 1.1 SPR= 2.99 BX= .53 STM= 1.85 KT= .49 STR= .91 SCR= 3.9 GSCR= 4.99 RE=-.2 %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 511

路面的设计基准期 : 30 年

设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 3222042

路面承受的交通等级 :重交通等级

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基层顶面当量回弹模量 : 100.5 Mpa

混凝土面层设计厚度 : 260 mm

②、验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 550 mm 新建基(垫)层总厚度 250 mm

验算结果表明, 路面总厚度比路面最小防冻厚度小 40 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 最下层以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构 设计结果如下:

---------------------------------------

普通混凝土面层 260 mm ---------------------------------------

粗粒式沥青碎石 90 mm ---------------------------------------

级配碎砾石 200 mm ---------------------------------------

土基

（3）、方案三

①、水泥混凝土路面设计

设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.28

面 层 类 型 : 普通混凝土面层

序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量 号 车 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN) 1 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 560 2 黄河JN150 1 49 1 101.6 0 0 0 0 810 3 日野KF300D 1 40.75 0 0 1 79 0 0 460

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4 斯柯达706R 1 50 1 90 0 0 0 0 390 5 依士兹TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 450 6 交通SH141 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 380 7 长征XD980 1 37.1 0 0 1 72.65 0 0 270

行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .9

轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 6.5 ％

混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅱ 面层最大温度梯度 86 ℃/m 接缝应力折减系数 .89

基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层

层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 200 1500 2 填隙碎石 150 250 3 土基 34

基层顶面当量回弹模量 ET= 169.9 MPa

HB= 240 r= .731 SPS= 1.11 SPR= 3.01 BX= .64 STM= 2.05 KT= .52 STR= 1.07 SCR= 4.08 GSCR= 5.22 RE= 4.4 %

HB= 247 r= .753 SPS= 1.06 SPR= 2.89 BX= .61 STM= 2.01 KT= .51 STR= 1.03 SCR= 3.92 GSCR= 5.02 RE= .4 %

HB= 249 r= .759 SPS= 1.05 SPR= 2.86 BX= .61 STM= 2.02 KT= .52 STR= 1.04 SCR= 3.9 GSCR= 4.99 RE=-.2 %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 511 路面的设计基准期 : 30 年

设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 3222042 路面承受的交通等级 :重交通等级 基层顶面当量回弹模量 : 169.9 MPa 混凝土面层设计厚度 : 249 mm

②、验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 550 mm 新建基(垫)层总厚度 350 mm

验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 .

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通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下:

---------------------------------------

普通混凝土面层 249 mm ---------------------------------------

水泥稳定粒料 200 mm ---------------------------------------

填隙碎石 150 mm ---------------------------------------

土基

（4）、水泥混凝土路面方案技术经济比较选择

所设计的三种方案中，所选用的三种方案的路面总厚度都满足路面最小防冻厚度，三种方案差别不大。路段位于平原微丘区,公路自然区划为Ⅱ1区,地震烈度为六级,设计标高244.50m,地下水位1.5m。该区路面结构突出问题是，防止地震的破坏和地下水引起的地基潮湿。

第三种方案使用的是水泥稳定粒料做基层，具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度；而方案一和方案二采用的是碎石，属于排水基层，结合本地区的实际情况，从工程造价方面考虑，水泥稳定粒料更适合该地区的实际情况。其次，对三种方案进行分析：第二种方案路面基(垫)层总厚度比第三种方案路面基(垫)层总厚度厚,则方案二的施工难度高、填挖高度大。从方案的垫层进行分析：方案二和方案三的力学性能差别不大，但是从经济角度考虑，未筛分碎石的价格要比天然砂砾的价格低，因此，方案三相对方案二较经济。

综合以上的比较分析可得，方案三更适合该地区的实际情况，属于最佳方案。

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四、最终方案路面结构图

1、沥青混凝土路面结构图

50毫米厚中粒式沥青混凝土65毫米厚粗粒式沥青混凝土65毫米厚粗粒式沥青碎石 360毫米厚水泥石灰稳定砂砾100毫米厚天然砂砾160毫米厚矿渣土基（粉性土）沥青混凝土路面结构图 1：102、水泥混凝土路面结构图

249毫米厚20普通混凝土面层200毫米厚水泥稳定粒料150毫米厚填隙碎石 土基（粉性土）水泥混凝土路面结构图 1：10

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3、最终方案比选

混凝土路面属刚性路面，沥青路面属柔性路面，我国高速公路沥青路面长度较混凝土路面长度比例大。虽然沥青路面的成本价格比起混泥土路面的价格要高一些，但是从长远的效益以及后期的维护，保养上来看，沥青路面有着混泥土路面不可比拟的优势。

首先是沥青路面的风噪声小，对车子的胎面磨损小一些，同时也有利于提高车子的抓地力。其次是沥青路面的物理特性，主要表现在韧性方面比较好，抗压性和拉伸性好，能够较好适应不是很稳定的路基。再次是后期维护简易，可以进行部分重建，而不用像混泥土路面那样要大规模的修建，维护成本价低，这是进行基础建设工程不得不考虑得问题。最后是再环保方面来讲，虽然沥青路面再铺设得过程中会造成一定得环境污染，但是沥青材料只要不发生化学上的反应，是可以进行反复利用的。

虽然沥青混凝土路面造价相对于水泥混凝土路面要高，但从以上对比来看，沥青混凝土路面更适合Ⅱ1区的实际情况，故选择沥青混凝土路面的设计方案。

4、最终方案路面结构图

50毫米厚中粒式沥青混凝土65毫米厚粗粒式沥青混凝土65毫米厚粗粒式沥青碎石 360毫米厚水泥石灰稳定砂砾100毫米厚天然砂砾160毫米厚矿渣土基（粉性土）沥青混凝土路面结构图 1：10

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五、水泥混凝土路面板接缝设计

（3-8）h=7填料缝(1/4-1/5)h5612.4512.45拉杆防锈涂料100设传力杆平缝型纵向施工缝构造（尺寸单位：mm)（3-8）h=7(1/4-1/5)h56填料缝12.4512.45防锈涂料传力杆设传力杆平缝型横向施工缝构造（尺寸单位：mm)

（3-8）h=7(1/4-1/5)h56填料缝12.4512.45防锈涂料传力杆设传力杆平缝型横向缩缝构造（尺寸单位：mm)

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（3-8）h=7填料缝(1/4-1/5)5612.4512.45(1/4-1/5)h=63防锈涂料1:4传力杆1/10h=25设传力杆企口缝型横向施工缝构造（尺寸单位：mm)

12.45涂沥青并裹20敷聚乙烯膜>=500传力杆12.4512-16@200填缝板长100mm的小套子留30mm空隙填以沙头等胀缝构造（尺寸单位：mm）

六、课程设计小结

这次的路基路面课程设计，是第一次真正意义上的专业知识大考查，综合了很多科目的知识，像《土力学》，《土木工程材料》，《土木工程施工》等，做完后的感觉是，学好这个专业得下一番苦工。

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35填料缝土木建筑学院《路基路面工程》课程设计

为了弥补实际经验的不足，我认真翻阅了很多的路基路面方面的相关书籍和设计规范，才感叹，平时在课堂上学的不够仔细，在设计的具体过程中，有不少的设计参数都不知怎样选择，和同学讨论许久也是各说各有理，最后还是在翻遍规范和教材之后才一锤定音。

在整个课程设计期间，也算是一个忙碌而愉快的学习过程，也让我明白，该课程设计的灵活性，例如《公路沥青路面施工技术规范》对沥青混合料的配合比设计就不像水泥混凝土配合比设计那样单一，它针对不同地区和领域都有不同的规范要求，像交通部公路科学研究所推荐的工程级配范围，山东省交通科学研究所推荐的工程级配范围等等。所以，要想精通路基路面这门课程，就得在弄清设计原理的基础上，多查规范，多收集资料，认真总结已有道路的使用情况，结合理论验算方法，进行路基路面的设计，多试验，多改进，提高自己设计成果的实用性。

另外，该门课程实用性很强，随着对其不断的深入研究，会产生许多新规范、新技术，如何进一步简化设计步骤和设计出经济耐用的道路。那将是我以后努力的方向，我将继续学习该方面的知识。

七、参考文献

1. 中华人民共和国行业标准《公路沥青混凝土路面设计规范》（ JTG D40--

2002）. 北京：人民交通出版社，2002 年

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2. 中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40--2004）. 北京：人民交通出版社，2004 年

3. 中华人民共和国行业标准《公路沥青路面设计规范》（JTG D50--2006）. 北京：人民交通出版社，2006 年

4. 中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（ JTGD40—2004）。北京：

人民交通出版社，2004 年

5. 中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）北京：人

民交通出版社，2004 年

6. 中华人民共和国行业标准《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034--2000 ）北京：人民交通出版社，2000 年

7. 中华人民共和国行业标准《地基与基础工程施工技术措施》（JTJ034--2000 ）北京：人民交通出版社，2000 年

8. 中华人民共和国行业标准《公路排水设计规范》（JTJ034--1997 ）北京：人民交通出版社，1997 年

10. 陆鼎中·编著《路基路面工程》（第二版）同济大学出版社，1998 年2月第2版

11. 邓学钧·主编《路基路面工程》 人民交通出版社，2000年2月第1版

12. 杨航宇·颜志平·主编《公路边坡防护与治理》 人民交通出版社，2002年10月第1版

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13. 何兆益·杨锡武·主编《路基路面工程》（上）（下） 重庆大学出版社，2001年11月第1版

14. 柯国军·主编《土木工程材料》 北京大学出版社，2006年1月第1版

15. 文德云·主编《公路施工技术》 人民交通出版社，2004年6月第4版

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