1、瀝青路面專業課程設計實例路面工程課程設計任務書一、設計資料 東北某地（II4）擬建二級公路，全長40km（K0k40），除由于 K31150k33350路段縱坡較大（一般為5%左右），采用水泥混凝土路面外，其余均采用瀝青類路面，其中K15600k22440路段為老路改造，采用補強措施，有關資料如下： 1公路技術等級為一級公路，。 2交通狀況，經調查交通量為4100輛/日，交通組成如表2所示，交通量年平均增長率= %。交通組成 表1黃河JN150解放 CA10B東風EQ140太脫拉138小汽車25%50%15%3%7%汽車參數 表2 車 型總重(KN)載重(KN)前軸重(KN)后軸重(KN)后軸

2、數后輪輪組數前輪輪組數軸 距(cm)JN150150.682.649101.6l雙單CA10B80.254019.4060.851雙單EQ14092.9050.0023.7069.201雙單太脫拉138211.4120.0051.402×802雙單132 3路基土質為粘性土，干濕狀態為潮濕，道路凍深為160cm。 4K15+600K22440路段原路面為瀝青路面，瀝青面層厚度h3cm，路面實測彎沉值分別為：72、81、78、64、66、65、68、75、72、71、66、73、68、77、74、74、81、82、78、79（）等共20測點，彎沉測定采用標準軸載，前5小時的平均溫度為2

3、5（注：季節影響系數以kl=，溫度影響系數K2=）。二、設計要求 1交通分析； 2擬定路面結構，并說明選用該種路面結構的原因；確定材料參數及水泥混凝土路面板的平面設計； 3計算或驗算路面結構層厚度；瀝青路面可采用手工計算和計算機計算兩種方式之一，并分析其結果以及說明理由；擬定幾種瀝青路面厚度，采用計算機計算，分析瀝青面層變化對基層厚度的影響，基層厚度變化對底基層厚度的影響；對于水泥混凝土路面采用手工計算； 4繪制路面結構圖及水泥混凝土路面平面布置圖，接縫構造圖； 5編寫設計說明書。三、提交的設計文件 1路面結構圖； 2水泥混凝土路面平面布置圖，接縫構造圖； 3設計計算說明書。 路面課程設計計劃

4、書第一步，根據設計題目，利用各種途徑查閱專業資料，如設計規范、教材等；第二步，根據設計指導書及老師的現場答疑指導進行各部分的設計計算；第三步，編制設計計算說明書，并將其提交給指導老師檢查認可；學生應在指導教師的指導下，獨立完成設計內容；內容上要求條理清晰，盡量采用簡圖和表格形式；外觀上要求字體工整，紙張和封面統一。具體要求如下：（1）初步掌握路面工程設計的內容、設計計算步驟及方法；（2）能夠比較全面地收集和查詢有關技術資料；（3）合理擬定路面的設計方案；（4）獨立完成路面結構設計的計算和驗算；（5）能夠分析路面設計時存在的問題并能加以解決。第二步，課程設計內容和時間安排（1）布置設計任務。教師

5、提供路基路面課程設計的基本資料，并交待課程設計的目的、方法、要求等。（2）路面設計資料分析、確定路面等級和面層類型 （3）路面結構設計、路面結構參數及設計參數確定，應擬定三種可能的路面結構組合與厚度方案；路面厚度計算和應力驗算，提出合理的路面合理的路面結構型式。整理及編寫整理路面工程課程設計的設計報告、計算書整理 3天4 考核內容與方法 課程設計考核方式 課程設計成績以設計成果的質量為主，結合平時的考差進行評定。凡成績不及格者，必須重修。平時考查主要檢查學生的出勤情況、學習態度、是否獨立完成設計等幾方面。設計成果的檢查，著重檢查設計圖紙和計算書的完整性和正確性。成績的評定要按課程的目的要求，突

6、出學生獨立解決工程實際問題的能力和創新性的評定。課程設計的成績按優秀、良好、中等、及格和不及格五級評定。 課程設計成績評定標準（1）優能夠熟練綜合運用所學知識，全面獨立完成設計任務，設計過程中能夠提出自己的見解；設計方案合理，設計計算正確，數據可靠；圖面質量整潔，能很好地表達設計意圖；計算書表達清楚，文字通順，書寫工整。（2）良能綜合運用所學知識，全面完成設計任務；設計方案合理，設計計算基本正確，；圖面質量整潔，能夠較好地表達設計意圖；計算書表達清楚，文字通順，書寫工整。（3）中能運用所學知識，按期完成設計任務；能基本掌握設計與計算方法；圖面質量一般，能較好地表達設計意圖；計算書表達一般，有多

7、處不夠確切。（4）及格基本能運用所學知識，按期完成設計任務；設計與計算沒有原則性錯誤；圖面質量不夠完整，基本能表達設計意圖；計算書表達一般，有多處錯誤存在。（5）不及格運用所學知識能力差，不能按期完成設計任務；設計與計算有嚴重錯誤；圖面不整潔，不能表達設計意圖；計算書不完整，有多處錯誤存在。 瀝青混凝土路面厚度計算書一、 設計資料（見任務書）二、交通分析路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載。（1）軸載換算。軸載換算采用如下的計算公式： 計算結果如表1所示表1 軸載換算結果表（彎沉）車型黃河JN150前軸491.06.4820235.69后軸101.61.01.0820878.62解放CA

8、10B前軸19.041.06.41845后軸60.851.01.01845212.58東風EQ140前軸23.701.06.4820后軸69.201.01.0820165.30太脫拉138前軸51.41.06.420572.55后軸802.21.0205170.85總和1735.59注：小于25KN的軸載不計。（2）累計當量軸次。根據設計規范，二級公路瀝青路面的設計年限取12年，,。（1）軸載換算。驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為計算結果如表2所示。表2 軸載換算結果表（彎沉）車型黃河JN150前軸491.018.5820后軸101.61.01.0820931.03解放CA10B前軸1

9、9.041.018.51845后軸60.851.01.0184534.68東風EQ140前軸23.701.018.5820后軸69.201.01.082043.12太脫拉138前軸51.41.018.520518.48后軸803.01.0205103.18總和1130（2）累計當量軸次根據公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)交通分級可確定軸載等級為：中等交通等級。三、初擬路面結構計算得設計年限內一個行車道上的累計標準軸載次約為650萬次左右。初步擬定路面結構面層采用瀝青混凝土，二級公路瀝青層推薦厚度510cm取10cm。基層采用水泥穩定碎石（取25cm），底基層采用石灰土（厚度待定

10、）。對于的一、二級公路，路面面層多為雙層結構，上層為密級配的細粒式或中粒式瀝青混凝土（取密級配的細粒式厚4cm），下層為粗粒式瀝青混凝土、瀝青碎石或瀝青貫入式（取粗粒式瀝青混凝土厚6cm）。四、各層材料的抗壓模量與劈裂強度 查表得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度。抗壓模量取的模量，各值均取規范給定范圍的中值，因此得到的抗壓模量：細粒式密級配的瀝青混凝土為1400MPa，粗粒式密級配的瀝青混凝土為1000MPa，水泥碎石為1500MPa，石灰土550MPa。各層材料的劈裂強度：，。五、土基回彈模量的確定 該路段處于區，為粘性土，干濕為潮濕，查表“二級自然區劃各土組土基回彈模量參考值”。規范規定士基

11、因彈模量值應大于30MPa。潮濕、過濕狀態的路基，應采取換填砂、砂礫、碎石滲水性材料處理地基，根據各種路基處理措施，確定土基回彈模量設計值。六、設計標準的確定。路面設計彎沉值根據公式 計算。該公路為二級公路。，面層是瀝青混凝土。，半剛性基層、底基層總厚度大于20cm，。設計彎沉值為 細粒式密級配的瀝青混凝土：粗粒式密級配的瀝青混凝土：水泥碎石：石灰土： （），相關設計資料匯總如表3.表3 設計資料匯總表材料名稱細粒式瀝青混凝土4180014001.40.5426粗粒式瀝青混凝土6120010000.80.2817水泥碎石2515000.50.2793石灰土？5500.2250.0978土基33

12、.5通過計算機設計計算得到，石灰土的厚度為 25cm ，實際路面的路表實測彎沉值為 （），各層層底拉應力驗算滿足要求。路面防凍最小厚度，路基類型為潮濕凍深150cm，查表的防凍最小厚度為60cm。滿足防凍要求。 路面結構設計步驟新建瀝青路面按以下步驟進行路面結構設計：(1) 根據設計任務書和路面等級及面層類型，計算設計年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。(2) 按路基土類型和干濕狀態，將路基劃分為幾個路段，確定路段回彈模量值。(3) 根據已有經驗和規范推薦的路面結構，擬定幾中可能的路面結構組合及厚度方案，根據選用的材料進行配合比實驗及測定結構層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結構層材

13、料設計參數。(4) 根據設計彎沉值計算路面厚度。對二級公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構層組合，或調整材料配合比，提高材料極限抗拉強度，再重新計算。 路面結構層計算該路位于中原黃河沖積平原區，地質條件一般為a）第一層：沖積土；b）第二層：粘質土；c）第三層：巖石。平原區二級汽車專用瀝青混凝土公路，路面使用年限為12年，年預測平均增長率為6%。（1）軸載分析 本設計的累計當量軸次的計算以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ-100表示。標準軸載的計算參數按表7-1確定。表7-1 標準軸載

14、計算參數標 準 軸 載BZZ-100標 準 軸 載BZZ-100標準軸載P（kN）100單輪傳壓面當量圓直徑d(cm)21.30輪胎接地壓力p（MPa）0.70兩輪中心距（cm)1.5d表7-2 起始年交通量表車型小汽車解放CA15東風EQ140黃河JN162數量（輛/d）15008006002001）以設計彎沉為指標及驗算瀝青層層底拉應力 軸載換算各級軸載換算采用如下計算公式： （7-1）式中：N1標準軸載的當量軸次，次/日； ni被換算車輛的各級軸載作用次數，次/日；P標準軸載，kN；Pi被換算車輛的各級軸載，kN；k被換算車輛類型；C1軸數系數，C1=1+（m-1），m是軸數。當軸間距大

15、于3m時，按單獨的一個軸載計算，當軸間距小于3m時，應考慮軸系數； C2輪組系數，。計算結果如下表7-3所示。 表7-3 軸載換算結果表（彎沉）車 型Pi(KN)CiC2ni 解放CA15前軸20.9711800后軸70.3811800173.58東風EQ140前軸23.7011600后軸69.2011600120.95黃河JN162后軸59.501120020.90后軸115.0011200367.34 682.77注：軸載小于25kN的軸載作用不計。 累計當量軸次為： （7-2）式中：Ne累計當量軸次；車道系數，；t路面使用年限，二級公路取12年；年預測平均增長率，二級路取6%；N1標準軸

16、載的當量軸次，次/日。2）驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次 軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為：N1'=C1'*C2'*ni(pi/p)8 （7-3）計算結果如表7-4所示。 表7-4 軸載換算結果表（半剛性基層層底拉應力）車 型Pi（kN）C1'C2'ni(次/日)C1'*C2'*ni(pi/p)8(次/日)解放CA15后軸70.381180048.16東風EQ140后軸69.201160031.55黃河JN162前軸59.50118.52003.14后軸115.5011200611.80N1'=C1

17、9;*C2'*ni(pi/p)8694.65注：軸載小于50kN的軸載作用不計。 累計當量軸次參數值同上，累計當量軸次Ne'為： （7-4） （2）路面結構組合材料選取經計算路面設計使用年限內一個車道上累計標準軸次為250萬次左右，根據規范推薦結構，并考慮到當地材料供用條件，決定面層采用瀝青混凝土路面（6cm），基層采用水泥混凝土穩定基層（水泥碎石15cm），底基層采用石灰穩定土（厚度待定）。（3）各層材料的抗壓模量與劈裂強度的選定查鄧學均主編的路基路面工程表14-13、14-14，得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度。路面設計彎沉值計算路面結構厚度時，取20的抗壓模量，中粒式密級

18、配瀝青混凝土E1=1400Mpa，驗算層底彎拉應力時，取15的抗壓模量，中粒式瀝青混凝土E1=1800 Mpa。水泥穩定碎石E2=1300 Mpa；石灰穩定土E3=600 Mpa。各層材料劈裂強度：中粒式瀝青混凝土= Mpa；水泥穩定碎石= Mpa；石灰穩定土= MPa。（4）土基回彈模量的確定該路段處于2區，為粘質土，查鄧學均主編的路基路面工程表14-9得土基回彈模量E0=。（5）設計指標的確定 設計彎沉值 （7-5）式中：路面設計彎沉值（）； Ac公路等級系數，； As面層類型系數，； Ab基層類型系數，對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時，Ab =；所以：=（） 各層材料容許層

19、底拉應力 （7-6） 式中：路面結構層材料的容許拉應力，MPa； 結構層材料的極限抗拉強度，MPa，由實驗確定。我國公路瀝青路面設計規范采用極限劈裂強度；抗拉強度結構系數。瀝青混凝土面層： =水泥穩定碎石： = =石灰土：= =式中：Aa瀝青混合料級配系數；細、，； Ac公路等級系數，。（6）設計資料總結（），相關設計資料匯總如表7-5。表7-5 設計資料匯總表材料名稱h（cm）20抗壓摸量（MPa）容許拉應力（MPa）瀝青混凝土（E1）614000.57水泥穩定碎石（E2）1513000.31石灰土（E3）？6000.17 （7）確定石灰土層厚度 計算容許彎沉值cm （7-7）式中：容許回彈彎沉值，cm； Ne累計當量軸載作用次數；B回歸系數，；隨N改變的變化率。 計算彎沉綜合修正系數F= （7-8）式中：F彎沉綜合修正系數；路面實測彎沉值，在計算路面厚度時，可用容許彎沉值； 、標準車型的輪胎接地壓強（MPa）和當量圓半徑（cm），通常 ，；E0土基回彈模量。 計算理論彎沉系數= （7-9） 用三層體系為計算體系，將四層體系按照彎沉等效的原則換算為三層體系。換算圖式如圖7-1所示。 圖7-1 多層體系換算示意圖由已知參數求得： ；查