1、一、路基設計1 主要內容路基和路面是道路的主要工程結構物。路基是在天然地表按照道路的設計線形（位置）和設計斷面（幾何尺寸）的要求開挖或堆填而成的巖土結構物。按照設計任務書給定的地質條件、交通量、交通組成及交通量增長率等數據，進行一般路基設計。包括以下內容：(1)選擇路基斷面形式，確定路基寬度與路基高度；(2)選擇路堤填料與壓實標準；(3)確定邊坡形狀與坡度；(4)路基排水結構設計；(5)坡面防護與加固設計；(6)附屬設施設計。2 數值確定上述內容要求的具體數值，可參考路基路面工程（鄧學鈞主編）或路基設計規范中給定的推薦值。3 注意事項：一般路基通常指在良好的地質與水文等條件下，填方高度和挖方深

2、度不大的路基。通常一般路基可以結合當地的地形、地質情況，直接選用典型斷面圖或設計規定，不必進行個別論證和驗算。路基標準橫斷面圖見圖1。對于超過規范規定的高填、深挖路基，以及地質和水文等條件特殊的路基，為確保路基具有足夠的強度與穩定性，需要進行個別設計和驗算，如路基邊坡穩定性計算和擋土墻計算。圖1 路基標準橫斷面圖 二、路基邊坡穩定性設計1 主要內容對于假定的路基邊坡數值，其穩定性設計一般采用力學分析法中的圓弧法。可以假定幾個不同的滑動面，按力學平衡原理對每個滑動面進行邊坡穩定性分析，從中找出極限滑動面，按此極限滑動面的穩定程度來判斷邊坡的穩定性。2 圓弧法計算將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向

3、土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩定性。 圓弧法的計算精度主要與分段數有關。分段愈多則計算結果愈精確，一般分810段。小段的劃分，還可結合橫斷面特性，如劃分在邊坡或地面坡度變化之處，以便簡化計算。其具體計算步驟可參考路基路面工程中相關的內容。3 注意：邊坡穩定性分析時，其計算參數如土的容重（KN/m3）、內摩擦角（°）和粘聚力c（Kpa）的選取要合理。三、擋土墻設計1主要內容：圖2 路基標準橫斷面圖（擋土墻）擋土墻設計要結合路基橫斷面進行，即根據路基高度、邊坡坡度數值確定是否設置擋土墻，如果設置擋土墻，需要確定擋土墻的類型、設置位置、構造等

4、。見圖2。2主要步驟：圖3擋土墻構造圖1)根據確定的擋土墻類型（如重力式擋土墻），參考路基設計手冊確定其斷面尺寸。見圖3。2)計算擋土墻的土壓力。根據擋土墻斷面形狀，判斷是否出現第二破裂面，然后根據路基設計手冊中不同類型擋土墻的計算公式，計算該擋土墻的土壓力。3)擋土墻穩定性驗算對所擬擋土墻進行驗算，包括抗滑穩定性驗算、抗傾覆穩定性驗算，基底合力及偏心距驗算，墻身截面強度驗算。如不滿足，需要變更設置位置、調整構造尺寸等，需重新進行計算，直到滿足要求為止。3注意事項：擋土墻設計應與路基橫斷面綜合進行設計。 四、路基回彈模量確定1主要內容：土基回彈模量E0是路面結構設計的重要參數，其取值的大小對路

5、面結構厚度有較大影響，要正確地確定E0是十分重要的。土基回彈模量值與土的性質、密實度、含水量、路基所處的干濕狀態以及測試方法有密切的關系。在無實測條件時，按查表法預測土基回彈模量值E0。即根據已定的路基設計高度，確定路基的干濕類型，一般要求其處于干燥或中濕狀態，然后確定其回彈模量值E0。2土基回彈模量值E0確定：1)確定臨界高度臨界高度指在不利季節，土基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態時，路床表面距地下水位或地表積水水位的最小高度。可根據土質、氣候條件按當地經驗確定。當缺乏實際資料時，干燥、中濕或潮濕狀態的路基臨界高度(H1、H2、H3)可參考路基路面工程書中表14-6選用。2)擬定土的平均稠度在

6、新建公路的初步設計中，因無法實測求得的平均稠度，可根據當地經驗或路基臨界高度，判斷各路段土基的干濕類型，利用路基路面工程書中表14-7或表14-8論證得到各路段土的平均稠度。值。3)預測土基回彈模量根椐土類和氣候區以及擬定的路基土的平均稠度，可參考路基路面工程書中表14-9預測土基回彈模量值，示例見表1。當采用重型擊實標準時，土基回彈模量值可較表列數值提高15-30。表1 V3區路基臨界高度參考值自然區劃粘性土地下水H1H2H3V31.71.90.81.00.40.6圖4 路基臨界高度與干濕類型3注意事項：如路基所處路段地址條件較差，可先對地基進行處理，處理后方可進行路基填筑或路塹開挖，以保證

7、路基的強度值滿足該等級道路的要求。五、瀝青路面設計1任務：瀝青路面設計的任務是根據使用要求及氣候、水文、土質等自然條件，密切結合當地實踐經驗，設計確定經濟合理的路面結構，使之能承受交通荷載和環境因素的作用，在預定的使用期限滿足各級公路相應的承載能力，耐久性、舒適性、安全性的要求。2主要內容：路面設計包括原材料的選擇、混合料配合比設計和設計參數的測試與確定，路面結構層組合與厚度計算，以及路面結構的方案比選等內容。3 設計步驟1）根據設計任務書的要求，確定路面的面層類型，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）按路基土類與干濕類型，確定土基的回彈模量值。3）根據已有經驗合規范推薦的路

8、面結構，擬定幾種可能的路面組合與厚度方案。見圖5。h1細粒式瀝青混凝土h2中粒式瀝青混凝土h3粗粒式瀝青混凝土h4二灰碎石h5石灰土路基圖5 路面結構層組合樣例在進行路面結構組合時，各結構層應按強度和剛度自上而下遞減的規律安排，以使各結構層材料的效能得到充分發揮。同時就施工工藝、材料規格和強度形成原理而言，層數又不宜過多，也就是不能使結構層的厚度過小，設計時可參考教材中表14-1。路面設計時，瀝青面層厚度與公路等級、交通量及組成、瀝青品種和質量有關，瀝青面層推薦厚度列于表14-2，設計時應根據公路等級、交通量大小、重車所占的比例、選用瀝青質量等因素，綜合考慮確定瀝青層厚度。基層、底基層厚度應根

9、據交通量大小、材料力學性能和擴散應力的效果，發揮壓實機具的功能以及有利于施工等因素選擇各結構層的厚度。4）參考相應規范，確定路面材料設計參數值，主要有抗壓回彈模量值和劈裂抗拉強度值。要注意用彎沉進行計算和驗算層底拉應力所采用的回彈模量值標準溫度有區別。5）瀝青路面厚度計算厚度計算是瀝青路面結構設計的核心。我國新建公路瀝青路面設計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，采用設計彎沉值為路面整體剛度的設計指標。對瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層底進行層底拉應力的驗算。我國城市道路設計規范規定在彎沉和拉應力兩項指標之外，增加一項剪應力指標。首先，按結構設計所確定的路面面層、基層及底

10、基層的類型計算設計彎沉值；其次，按軸載換算公式，把路面上的不同車輛軸載換算為標準軸載，要注意按設計彎沉值指標計算和進行半剛性基層層底拉應力驗算時，兩者的計算公式有區別。再次，確定路面材料設計參數值。圖6 瀝青路面結構圖最后，進行層底拉應力驗算。如為城市道路，還需進行剪應力驗算。如果驗算不滿足要求，或變更路面結構層組合、或調整路面結構層厚度、或調整材料配合比，提高材料極限抗拉強度，再重新計算，直到所設計路面符合要求為止。 設計資料匯總見表2。瀝青路面結構圖見圖6。表2 設計資料匯總表h/cm材料名稱20模量/Mpa15模量/Mpa劈裂強度/Mpa容許拉應力/Mpa4細粒式瀝青混凝土1400150

11、01.40.4565中粒式瀝青混凝土1200130010.32576粗粒式瀝青混凝土100012000.80.236725二灰碎石9000.70.2439？石灰土5000.20.0856路基354 注意事項：在進行各步驟計算時，注意溫度的區別。六、水泥混凝土路面設計1 主要內容：水泥混凝土路面設計主要包括路面結構層組合設計、混凝土路面板厚設計、混凝土路面板的平面尺寸與接縫設計、路肩設計和普通混凝土路面的鋼筋配筋率設計等內容。2 水泥混凝土路面板設計步驟圖7 水泥混凝土路面結構圖1)收集并分析交通參數收集日交通量和軸載組成數據，確定輪跡分布系數，計算設計車道標準軸載日作用次數；由此確定道路的交通

12、等級，井進而選定設計年限、選定文通量年平均增長率，計算使用年限內標準軸載的累計作用次數。2)初擬路面結構初選路面結構層次、類型和材料組成；擬定各層的厚度、面層板平面尺寸和接縫構造。分別見圖7、圖8、圖9。 3)確定材料參數試驗確定混凝土的設計彎拉強度和彈性模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當量回彈模量。 4)計算荷載疲勞應力計算得到標準軸載作用下板邊中部的最大荷載應力；按接縫類型選定接縫傳荷系數；按標準軸載累計作用次數計算得到疲勞應力系數；按交通等級選定綜合系數；綜合上述計算結果可得到荷載疲勞應力pr。 5)計算溫度應力由所在地公路自然區劃選擇最大溫度梯度；按路面結構和板平面尺寸計算最大溫度梯度時的溫度翹曲應力；按自然區劃、tm和f