路基路面设计计算书

《路基路面工程》课程设计

第一部分 新建道路

一、 新建路段干湿类型确定

新建路段各路段土基干湿状态可由临界高度确定，分别取h1=2.5m,h2=2.0m,h3=1.3m，从而确定突击干燥、中湿、潮湿、过湿四种类型，如下图所示：

标高（）临界高度临界高度临界高度设计线降低60地面线水位线后的设计线桩号由上图可得知，

干燥路段：桩号K0+560 ~ K0+788.89，土基刚度E0=50MPa；

中湿路段：桩号K0+385 ~ K0+560 , K0+788.89 ~ K0+900，E0=35MPa； 潮湿路段：桩号K0+226.47 ~ K0+385 , K0+900 ~ K1+110， E0=30MPa； 过湿路段：桩号K0+000 ~ K0+226.47 , K1+110 ~ K3+000， E0=20MPa。

二、新建沥青路面

一级沥青路面，设计年限取为15a（2002年~2016年）。

1．标准轴载换算：

1999年交通组成情况： 车型 黄河JN-150 前轴重（kN） 49.00 后轴重（kN） 101.60 后轴数 1 后轴轮组数 双 后轴距（m） 日交通量（辆/d） 1246 - 1 -

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解放CA10B 东风EQ140 日野KB222 太脱拉138 交通SH141 19.40 23.70 50.20 51.40 25.55 60.85 69.20 104.30 2*80.00 55.10 1 1 1 2 1 双 双 双 双 双 1.32 2421 630 84 32 845 （１）以弯沉作为设计指标：

K标准轴载当量轴次：N=∑C1C2nii=1Pi1004.35

代入数值得日标准轴载作用次数，N1999(A)=2362.36，取2363轴次/日。 （2）以半刚性基层容许拉应力为设计指标：

K标准轴载当量轴次：

N=∑C1C2ni''i=1Pi1008

代入数值得日标准轴载作用次数，N1999(B)=1720.55 ，取1721轴次/日。 （3）交通量计算： 2001年底通车，则

N2002(A)=N1999(A)×1+0.1028N2002(B)=N1999(B)×1+0.1028N2011(A)=N1999(A)×1+0.1028N2011(B)=N1999(B)×1+0.1028(()=3168.37 ，取3169轴次/日

3)=2307.58 ，取2308轴次/日

3()×(1+0.06)=7347.11 ，取7348轴次/日

11()×(1+0.06)=5351.03 ，取5352轴次/日

3942002年至2010年交通量：

T[[((1+γ)1]×365N1+0.1028)1]×365×3169N(A)=η=×0.5=794.67×10e1γ0.1028轴次

[(1+0.1028)1]×365×2308N(B)=×0.5=578.76×109e140.1028 轴次

2011年至2016年交通量：

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Ne(A)2[(1+0.06)1]×365×7348=×0.5=935.40×10640.06 轴次

Ne(B)2[(1+0.06)1]×365×5352=×0.5=681.31×10640.06 轴次

故得，2002年正式通车至2016年设计年限内总交通量为：

Ne(A)=Ne(A)1+Ne(A)2=1730.68×10 轴次； Ne(B)=Ne(B)1+Ne(B)2=1260.07×10 轴次。

442．路面结构层设计：

设计弯沉：ld=600Ne（初拟为半刚性基层）。

容许弯拉应力：σR=0.20.2式中，，As=1.0（沥青面层），Ab=1.0Ac=1.0（一级公路）AcAsAb，

σsKs，式中，结构抗拉强度系数：

K=0.09NeK=0.35NeK=0.45Ne； (A)/Ac （沥青层）

； (B)/Ac （水泥、二灰稳定粒料）。 (B)/Ac （二灰土、石灰土）

0.110.11初选路面结构层材料，各项参数如下表所示：

抗压模量（MPa） 材料 20C(弯沉) 0弯拉强度σs（MPa） 1.2 1.0 0.8 0.6 0.6 0.3 0.25 结构强度系数Ks 2.523 2.523 2.523 2.114 2.114 2.718 2.718 容许拉应力 σR （MPa）0.476 0.396 0.317 0.284 0.284 0.110 0.092 15C(弯拉) 0细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 二灰稳定砂砾 二灰土 石灰土 1400 1200 900 1500 1400 800 550 2000 1600 1200 1500 1400 800 550 - 3 -

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级配碎石 天然沙砾 230 180 230 180 （1）干燥路段（桩号K0+560 ~ K0+788.89）：

设计弯沉：ld=21.41(0.01mm)，土基刚度：E0=50MPa。 方案1

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石20cm + 石灰粉煤灰土，以石灰粉煤灰土为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰土厚度为31.1cm.，可满足弯沉和弯拉应力要求，为方便施工，取为32cm。干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。 -------------------------------------------------------------

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

------------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 20 cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土（？） 32 cm

------------------------------------------------------------- 土基

方案2

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 石灰粉煤灰砂砾25cm + 石灰土，以石灰土为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰土厚度为31.3 ，可满足弯沉和弯拉应力要求，为方便施工，取为32cm。干燥路段无需考虑最小防冻层厚度。

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

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

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰砂砾 25 cm

------------------------------------------------------------- 石灰土（？） 32 cm

------------------------------------------------------------- 土基

（2）中湿路段（桩号K0+385 ~ K0+560 , K0+788.89 ~ K0+900）

该段土基刚度：E0=35MPa ，最小防冻层厚度为40cm.。

方案1

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石20cm + 石灰粉煤灰砂砾，以石灰粉煤灰砂砾为设计层。 将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰砂砾厚度为30.7cm，可满足弯沉和弯拉

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应力要求。为方便施工，取为31cm。路面总厚度63cm > 40cm，满足最小防冻层厚度要求。 -------------------------------------------------------------

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

------------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 20 cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰砂砾（？） 31 cm

------------------------------------------------------------- 土基

方案2

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 石灰粉煤灰砂砾25cm + 石灰粉煤灰土，以石灰粉煤灰土为设计层。 将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰土厚度为33.7cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。为方便施工，取为34cm。路面总厚度71cm > 40cm，满足最小防冻层厚度要求。 -------------------------------------------------------------

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

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰砂砾 25 cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土（？） 34 cm

------------------------------------------------------------- 土基

（3）潮湿路段（桩号K0+226.47 ~ K0+385 , K0+900 ~ K1+110）

该段土基刚度：E0=30MPa ，最小防冻层厚度为50cm.。

方案1

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石20cm + 石灰粉煤灰砂砾，以石灰粉煤灰砂砾为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰砂砾厚度为33.7cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。为方便施工，取为34cm。路面总厚度66cm > 50cm，满足最小防冻层厚度要求。 -------------------------------------------------------------

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

------------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 20 cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤砂砾（？） 34 cm

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

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土基

方案2

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 石灰粉煤灰砂砾20cm + 石灰粉煤灰土 + 级配碎石20cm，以石灰粉煤灰土为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰土厚度为34.1cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。为方便施工，取为35cm。路面总厚度87cm > 50cm，满足最小防冻层厚度要求。 ------------------------------------------------------------- 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

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤砂砾 20 cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土（？） 35 cm

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

级配碎石 20 cm

------------------------------------------------------------- 土基

（4）过湿路段（桩号K0+000 ~ K0+226.47 , K1+110 ~ K3+000）

该段土基刚度：E0=20MPa ，最小防冻层厚度为60cm.。

方案1

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石25cm + 石灰粉煤灰土 + 级配碎石20cm，以石灰粉煤灰土为设计层。 将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰土厚度为37.8cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。为方便施工，取为38cm。路面总厚度95cm > 60cm，满足最小防冻层厚度要求。 ------------------------------------------------------------- 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

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

水泥稳定碎石 25 cm

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

石灰粉煤灰土（？） 38 cm

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

级配碎石 20 cm

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土基

方案2

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石20cm + 石灰粉煤灰砂砾 + 天然砂砾20cm，以石灰粉煤灰砂砾为设计层。 将各设计参数输入路面结构设计软件得，石灰粉煤灰砂砾厚度为37.1cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。为方便施工，取为38cm。路面总厚度90cm > 60cm，满足最小防冻层厚度要求。

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

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

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

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水泥稳定碎石 20 cm

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

石灰粉煤灰砂砾（？） 38 cm

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

天然砂砾 20 cm

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土基

3．工程量计算

面层宽15m，基层及底基层宽15.3m，垫层宽15.8m。 （1）干燥路段：桩号K0+560 ~ K0+788.89，总长度228.89m.。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 二灰稳定砂砾 石灰土 水泥稳定碎石 二灰土 长度(m) 228.89 228.89 228.89 ----- ----- 228.89 228.89 方案１ 宽度(m) 15 15 15 ----- ----- 15.3 15.3 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 ----- ----- 0.20 0.32 体积(m3) 103.00 137.33 171.67 --------- --------- 700.40 1120.65 长度(m) 228.89 228.89 228.89 228.89 228.89 ----- ----- 方案２ 宽度(m) 15 15 15 15.3 15.3 ----- ----- 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.25 0.32 ----- ----- 体积(m3) 103.00 137.33 171.67 875.50 1120.65 --------- --------- （2）中湿路段：桩号K0+385 ~ K0+560 , K0+788.89 ~ K0+900，总长度286.11m。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 长度(m) 286.11 286.11 方案１ 宽度(m) 15 15 厚度(m) 0.03 0.04 体积(m) 128.75 171.67 3方案２ 长度(m) 228.89 228.89 宽度(m) 15 15 厚度(m) 0.03 0.04 体积(m) 128.75 171.67 3 - 7 -

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粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 二灰稳定砂砾 二灰土 286.11 286.11 286.11 ----- 15 15.3 15.8 ----- 0.05 0.20 0.31 ----- 214.58 875.50 1401.37 --------- 228.89 ----- 228.89 228.89 15 ----- 15.3 15.8 0.05 ----- 0.25 0.34 214.58 --------- 875.50 1229.60 （3）潮湿路段：桩号K0+226.47 ~ K0+385 , K0+900 ~ K1+110，总长度368.53m。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 二灰稳定砂砾 二灰土 级配碎石 长度(m) 368.53 368.53 368.53 368.53 368.53 ----- ----- 方案１ 宽度(m) 15 15 15 15.3 15.8 ----- ----- 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.20 0.34 ----- ----- 体积(m3) 165.84 221.12 276.40 1127.70 1979.74 --------- --------- 长度(m) 368.53 368.53 368.53 ----- 368.53 368.53 368.53 方案２ 宽度(m) 15 15 15 ----- 15.3 15.3 15.8 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 ----- 0.20 0.30 0.20 体积(m3) 165.84 221.12 276.40 --------- 1127.70 1691.55 1164.55 （4）过湿路段：桩号K0+000 ~ K0+226.47 , K1+110 ~ K3+000，总长度2116.47m。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 二灰稳定砂砾 二灰土 级配碎石 长度(m) 2116.47 2116.47 2116.47 2116.47 ----- 2116.47 2116.47 宽度(m) 15 15 15 15.3 ----- 15.3 15.8 方案１ 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.25 ----- 0.38 0.20 体积(m) 952.41 1269.88 1587.35 8095.50 --------- 12305.16 6688.05 3方案２ 长度(m) 2116.47 2116.47 2116.47 2116.47 2116.47 ----- ----- 宽度(m) 15 15 15 15.3 15.3 ----- ----- 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.20 0.38 ----- ----- 体积(m) 952.41 1269.88 1587.35 6476.40 12305.16 --------- --------- 3 - 8 -

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天然砂砾 ----- ----- ----- --------- 2116.47 15.8 0.20 6688.05 三、新建水泥混凝土路面

1．标准轴载换算

设计使用年限为30年（2002年~2031年）。

n标准轴载换算：Ns=∑δiNi(i=1Pi100)16，式中轮—轴系数δi取值如下：单轴单轮组时（汽

50.22车前轴）δi=2.22×103Pi代入数值计算如下：

0.43；单轴双轮组时δi取1.0， 双周双轮组时δi=1.07×10Pi。

日标准轴载作用次数：N1999=1780.28 轴次/日，

N2002=1780.28×(1+0.1028)=2387.69 轴次/日， N2011=1780.28×(1+0.1028)113×(1+0.06)=5536.80 轴次/日。

水泥混凝土路面标准轴载累计作用次数：

Ne=[(1+γ)T1]×365Nsγη，取车轮轮迹横向分布系数η=0.2。

2002年~2010年交通量： Ne1=[(1+0.1028)91]×365×2387.690.1028×0.2=239.50×10 轴次。

42011年~ 2031年交通量： Ne2=[(1+0.06)211]×365×5536.800.06×0.2=1616.45×10 轴次。

4则2002~2031年设计年限内交通量：

Ne=Ne1+Ne2=1855.95×10 轴次，属于重交通。

42．路面结构设计

一级重交通，变异水平等级为中级（表12-9），初拟普通水泥混凝土面层厚度为h=0.25m（表12-2），可靠度指标γr=1.2（表12-11）。普通混凝土弯拉强度标准值fr=5.0MPa，抗压强度41.8MPa，弯拉弹性模量31GPa（表12-16、12-17）。

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（1）干燥路段（桩号K0+560 ~ K0+788.89）

土基回弹模量E0=50MPa，干燥路段不需验算最小防冻层厚度。 方案1

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=3100M0Pa

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

二灰稳定砂砾 0.15m E1=1400MPa

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

二灰土 0.15m E2=700MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=50MPa

基层顶面当量回弹模量：

Ex=h1E1+h2E2h1+h22222=0.15×1400+0.15×7000.15+0.152222=1050MPa

当量弯曲刚度：

Dx=E1h1+E2h212333+(h1+h2)432(1E1h1+1E2h2)1

=1400*0.15+700*0.1512+(0.15+0.15)42*(11400*0.15+1700*0.15)1=2.166

当量厚度： hx=(12DxEx1)3=(12*2.16610501)3=0.291m

回归系数：

a=6.22*[11.51(ExE00.55)0.45]=6.22*[11.51*(105050)0.45]=3.833

b=11.44*(ExE0)=11.44*(105050)0.55=0.730

基层顶面当量回弹模量： Et=ahE0(bxExE01)3=30833*0.2910.730*50*(1050501)3=214.73MPa

普通水泥混凝土面层的相对刚度半径： r=0.537h(EcEt1)3=0.537*0.25*(31000214.731)3=0.704m

标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力：

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σps=0.077r0.6h2=0.077*0.7040.6*0.252=0.998MPa

0.057接缝传荷折减系数kr=0.87，疲劳应力系数kf=Ne合系数kc=1.25。

=(1855.95*10)40.057=2.596，综

荷载疲劳应力：σpr=krkfkcσps=0.87*2.596*1.25*0.998=2.818MPa

Ⅱ区最大温度梯度Tg=88C/m，取板长L=5m，L/r=5/0.704=7.10,又混凝土板厚

h=0.25，根据图12-12可查得，温度应力系数Bx=0.63。于是得最大温度梯度时混凝土板的温

o度翘曲应力：

σtm=αcEchTg2Bx=1*105*31000*0.25*882*0.63=2.148MPa

温度疲劳应力系数：

kt=frσtm[a(σtmfr)cb]，式中，回归系数a=0.828,b=0.041,c=1.323（表12-21Ⅱ区） 5.02.1485代入数值得kr=温度疲劳应力：

2.148*[0.828*()1.3230.041]=0.535

σtr=ktσtm=0.535*2.148=1.149MPa

可靠度系数γr=1.2，在以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计极限状态时，需满足γr(σpr+σtr)≤fr，代入数值：

γr(σpr+σtr)=1.2*(2.818+1.149)=4.76MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。 干燥路段不需验算最小防冻层厚度。

方案２

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

二灰稳定砂砾 0.15m E1=1400MPa

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

天然砂砾 0.2m E2=170MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=50MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

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Ex=612.80MPa,Dx=1.403,hx=0.302m,a=3.179,b=0.637,Et=170.93MPa,r=0.76m,σps=1.04,σpr=2.93MPa,L/r=6.57,Bx=0.62,σtm=2.114MPa,kt=0.53,σtr=1.12MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(2.93+1.12)=4.86MPa≤fr=5.0MPa。

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。干燥路段不需验算最小防冻层厚度。

（2）中湿路段（桩号K0+385 ~ K0+560 , K0+788.89 ~ K0+900）

土基回弹模量E0=35MPa，最小防冻层厚度为0.4m。 方案１

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

水泥稳定砂砾 0.15m E1=1500MPa

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

二灰土 0.15m E2=700MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=35MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=1100MPa,Dx=2.23,hx=0.290m,a=4.229,b=0.784,Et=176.98MPa,r=0.751m,σps=1.038,σpr=2.929MPa,L/r=6.65,Bx=0.63,σtm=2.148MPa,kt=0.535,σtr=1.149MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(2.929+1.149)=4.89MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.55m，满足最最

小防冻层0.4m的要求。

方案２

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

二灰稳定砂砾 0.20m E1=1400MPa

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

二灰土 0.15m E2=700MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=35MPa 计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=1148MPa,Dx=3.469,hx=0.331m,a=4.267,b=0.789,Et=199.81MPa,r=0.721m,σps=1.013,σpr=2.860MPa,L/r=6.93,Bx=0.61,σtm=2.080MPa,kt=0.525,σtr=1.092MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(2.860+1.092)=4.74MPa≤fr=5.0MPa

- 12 -

《路基路面》课程设计 2007-4 -9

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.5m，满足最最小防冻层0.4m的要求。

（3）潮湿路段（桩号K0+226.47 ~ K0+385 , K0+900 ~ K1+110）

土基回弹模量E0=30MPa，最小防冻层厚度为0.5m。 方案１

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=3100M0Pa

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

二灰稳定砂砾 0.20m E1=1400MPa

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

二灰土 0.20m E2=700MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=30MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=1050MPa,Dx=5.158,hx=0.389m,a=4.324,b=0.796,Et=200.19MPa,r=0.721m,σps=1.012,σpr=2.857MPa,L/r=6.93,Bx=0.61,σtm=2.080MPa,kt=0.525,σtr=1.092MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(2.857+1.092)=4.74MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.65m，满足最最小防冻层0.5m的要求。

方案２

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

水泥稳定砂砾 0.20m E1=1400MPa

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

天然砂砾 0.30m E2=170MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=30MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=579.23MPa,Dx=4.107,hx=0.440m,a=3.741,b=0.717,Et=167.125MPa,r=0.766m,σps=1.05,σpr=2.96MPa,L/r=6.53,Bx=0.62,σtm=2.114MPa,kt=0.530,σtr=1.12MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(2.96+1.12)=4.90MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.75m，满足最最

小防冻层0.5m的要求。

（4）过湿路段（桩号K0+000 ~ K0+226.47 , K1+110 ~ K3+000） 土基回弹模量E0=20MPa，最小防冻层厚度取为0.6m。

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

方案１

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

水泥稳定砂砾 0.25m E1=1500MPa

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

天然砂砾 0.30m E2=170MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=20MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=715.082MPa,Dx=5.731,hx=0.458m,a=4.342,b=0.799,Et=153.295MPa,r=0.788m,σps=1.068,σpr=3.01MPa,L/r=6.35,Bx=0.60,σtm=2.046MPa,kt=0.520,σtr=1.064MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(3.01+1.064)=4.89MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.80m，满足最最小防冻层0.6m的要求。

方案２

初拟路面结构如下：

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

普通水泥混凝土 0.25m Ec=31000MPa

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

二灰稳定砂砾 0.25m E1=1400MPa

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

级配碎石 0.25m E2=230MPa

----------------------------------------------------------------------- 土基 E0=20MPa

计算过程同上，代入数值可得到各参数如下：

Ex=815MPa,Dx=5.208,hx=0.425m,a=4.449,b=0.812,Et=152.846MPa,r=0.789m,σps=1.07,σpr=3.094MPa,L/r=6.34,Bx=0.60,σtm=2.046MPa,kt=0.520,σtr=1.064MPa.γr(σpr+σtr)=1.2*(3.094+1.064)=4.99MPa≤fr=5.0MPa

可见，能够满足荷载应力和温度应力的综合疲劳作用要求。路面总厚度为0.80m，满足最最

小防冻层0.6m的要求。

3．工程量计算：

面层宽15m，基层及底基层宽15.3m，垫层宽15.8m。 （1）干燥路段：桩号K0+560 ~ K0+788.89，总长度228.89m.。 方案比选 材料 长度(m) 宽度(m) 方案１ 厚度(m) 体积(m) - 14 -

3方案２ 长度(m) 宽度(m) 厚度(m) 体积(m) 3

《路基路面》课程设计 2007-4 -9

普通水泥混凝土 二灰稳定砂砾 二灰土 天然砂砾 228.89 228.89 228.89 ----- 15 15.3 15.8 ----- 0.25 0.15 0.15 ----- 858.34 525.30 524.47 ----- 228.89 228.89 ----- 228.89 15 15.3 ----- 15.8 0.25 0.15 ----- 0.20 858.34 525.30 ----- 723.29 （2）中湿路段：桩号K0+385 ~ K0+560 , K0+788.89 ~ K0+900，总长度286.11m。 方案比选 材料 普通水泥混凝土 水泥稳定砂砾 二灰稳定砂砾 二灰土 长度(m) 286.11 286.11 ----- 286.11 宽度(m) 15 15.3 ----- 15.8 方案１ 厚度(m) 0.25 0.15 ----- 0.15 体积(m3) 1072.91 656.62 --------- 678.08 长度(m) 286.11 ----- 286.11 286.11 方案２ 宽度(m) 15 ----- 15.3 15.8 厚度(m) 0.25 ----- 0.20 0.15 体积(m3) 1072.91 --------- 875.50 678.08 （3）潮湿路段：桩号K0+226.47 ~ K0+385 , K0+900 ~ K1+110，总长度368.53m。 方案比选 材料 普通水泥混凝土 二灰稳定砂砾 二灰土 水泥稳定砂砾 天然砂砾 长度(m) 368.53 368.53 368.53 ----- ----- 宽度(m) 15 15.3 15.8 ----- ----- 方案１ 厚度(m) 0.25 0.20 0.20 ----- ----- 体积(m3) 1381.99 1127.70 1164.55 --------- --------- 长度(m) 368.53 ----- ----- 368.53 368.53 方案２ 宽度(m) 15 ----- ----- 15.3 15.8 厚度(m) 0.25 ----- ----- 0.20 0.30 体积(m3) 1381.99 --------- --------- 1127.70 1746.83 （4）过湿路段：桩号K0+000 ~ K0+226.47 , K1+110 ~ K3+000，总长度2116.47m。 方案比选 材料 普通水泥混凝土 水泥稳定砂砾 长度(m) 2116.47 2116.47 宽度(m) 15 15.3 方案１ 厚度(m) 0.25 0.25 体积(m) 7936.76 8095.50 3方案２ 长度(m) 2116.47 ----- 宽度(m) 15 ----- 厚度(m) 0.25 ----- 体积(m) 7936.76 --------- 3 - 15 -

《路基路面》课程设计 2007-4 -9

天然砂砾 二灰稳定砂砾 级配碎石

2116.47 ----- ----- 15.8 ----- ----- 0.30 ----- ----- 10032.06 --------- --------- ----- 2116.47 2116.47 ----- 15.3 15.8 ----- 0.25 0.25 --------- 8095.50 8360.06 第二部分 改建道路

一、改建沥青路面

1．确定各路段的干湿类型：

对改建路段，根据地基土的稠度c确定其干湿类型，ωc=ωlωlωp，在Ⅱ4区分界稠度分

别取ωc1=1.20,ωc2=1.03,ωc3=0.86。各桩号稠度计算如下表：

桩号 稠度c 稠度K3+000 1.06 K3+400 0.78 K3+800 1.08 K4+200 0.50 K4+500 0.71 桩号

土基稠度随桩号变化图

通过上图可得出各段的干湿状态：

中湿：K3+000~K3+50，K3+695~K3+840；

潮湿：K3+50~K3+290，K3+495~K3+695，K3+840~K3+950； 过湿：K3+290~K3+495，K3+950~K4+500。 2． 原路面计算弯沉及当量回弹模量：

计算弯沉l0=(l0+ZαS)K1K2K3，式中：

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

实测弯沉平均值l0=12525∑li=1i=61(0.01mm)，保证率系数Zα=1.5，实测弯沉标准差

S=21(0.01mm)，季节影响系数、湿度影响系数、温度修正系数均取为1.0，代入上式得：

计算弯沉：l0=(61+1.5*21)*1.0*1.0*1.0=93(0.01mm)。

改建公路等级为一级，保证率系数取1.5 ，原沥青面层厚度为2.5cm，由路面结构设计软件计算可得，原路面当量回弹模量：Et=176.4MPa． 3．改建沥青路面结构层设计：

（１）中湿路段（K3+000~K3+50，K3+695~K3+840）：

由于该路段只有195m，里程很短，考虑到施工方便，将其按潮湿段标准设计，不再单独进行设计。

（2）潮湿路段（K3+50~K3+290，K3+495~K3+695，K3+840~K3+950）：

原路面厚度为27.5cm，当量回弹模量Et=176.4MPa，最小防冻层厚度为50cm。 方案１：

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 石灰粉煤灰砂砾15 cm + 石灰土，以石灰土为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件（改建）得，石灰土厚度为16cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。路面总厚度43+27.5=70.5cm > 50cm，满足最小防冻层厚度要求。

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 ------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰砂砾 15 cm ------------------------------------------------------- 石灰土 (?) 16 cm ------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

方案２：

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石15 cm + 石灰粉煤灰土，以石灰粉煤灰土为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件（改建）得，石灰粉煤灰土厚度为15cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。路面总厚度42+27.5=69.5cm > 50cm，满足最小防冻层厚度要求。

路面结构设计结果如下：

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

-------------------------------------------------------- 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 -------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 15 cm -------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土 (?) 15 cm -------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm （3）过湿路段（K3+290~K3+495，K3+950~K4+500）：

原路面厚度为27.5cm，当量回弹模量Et=176.4MPa，最小防冻层厚度为60cm。 方案１：

初拟路面结构为：细粒式沥青混凝土3cm + 中粒式沥青混凝土4cm + 粗粒式沥青混凝土5cm + 水泥稳定碎石15 cm + 石灰粉煤灰砂砾，以石灰粉煤灰砂砾为设计层。

将各设计参数输入路面结构设计软件（改建）得，石灰粉煤灰砂砾厚度为15cm，可满足弯沉和弯拉应力要求。路面总厚度42+27.5=69.5cm > 60cm，满足最小防冻层厚度要求。

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 -------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 15 cm -------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰砂砾 (?) 15 cm -------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

方案２：

初拟路面结构同潮湿段方案２，由于原路面厚度、当量回弹模量等主要参数相同，所以输入路面结构设计软件（改建），可以得到相同结果，即石灰粉煤灰土厚度为15cm。它能够满足弯沉和弯拉应力要求。过湿段水害较为突出，这里只需验算最小防冻层厚度能否保证，路面总厚度42+27.5=69.5cm ，大于最小防冻层厚60cm，满足要求。

说明：在该路段将二灰土设为垫层，即宽度为15.8m，而在潮湿段设为底基层（宽15.3m即可）。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

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

-------------------------------------------------------- 水泥稳定碎石 15 cm -------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土 (?) 15 cm -------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

4．工程量计算：

（1）中湿、潮湿路段：K3+000~ K3+290，K3+495~K3+950，总长度745m。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 二灰稳定砂砾 石灰土 水泥稳定碎石 二灰土 长度(m) 745 745 745 745 745 ----- ----- 宽度(m) 15 15 15 15.3 15.3 ----- ----- 方案１ 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.15 0.16 ----- ----- 体积(m3) 335.25 447 558.75 1705.78 1823.76 --------- --------- 长度(m) 745 745 745 ----- ----- 745 745 宽度(m) 15 15 15 ----- ----- 15.3 15.3 方案２ 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 ----- ----- 0.15 0.15 体积(m3) 335.25 447 558.75 --------- --------- 1709.78 1709.78 （2）过湿段：K3+290~K3+495，K3+950~K4+500，总长度755m。 方案比选 材料 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 二灰稳定砂砾 水泥稳定碎石 二灰土 长度(m) 755 755 755 755 755 ----- 宽度(m) 15 15 15 15.3 15.8 ----- 方案１ 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 0.15 0.15 ----- 体积(m3) 339.75 453 266.25 1732.73 1789.35 --------- 长度(m) 755 755 755 ----- 755 755 宽度(m) 15 15 15 ----- 15.3 15.8 方案２ 厚度(m) 0.03 0.04 0.05 ----- 0.15 0.15 体积(m3) 339.75 453 266.25 ------- 1732.73 1789.35 二、改建水泥混凝土路面

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

1．路面结构层设计

原路面厚度为27.5cm，当量回弹模量Et=176.4MPa。采用普通水泥混凝土路面，水泥混凝土各参数值同新建水泥路面。

（１）中湿路段（K3+000~K3+50，K3+695~K3+840）：

由于该路段只有195m，里程很短，考虑到施工方便，将其按潮湿段标准设计，不再单独进行设计。

（2）潮湿路段（K3+50~K3+290，K3+495~K3+695，K3+840~K3+950）：

最小防冻层厚度为50cm。

方案１：

初拟路面结构为：

--------------------------------------------------------- 普通混凝土面层 23cm

--------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰稳定粒料 15cm --------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

经路面结构设计软件计算，满足要求。加铺层厚度(不包栝混凝土面层) 15cm，原旧路面厚度27.5 cm，23+15+27.5=65.5cm>50cm，可见路面总厚度满足防冻要求。

方案２：

初拟路面结构为：

------------------------------------------------------------- 普通混凝土面层 23cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰稳定粒料 15cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土 15cm

------------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

经路面结构设计软件计算，满足要求。加铺层厚度(不包栝混凝土面层) 30cm，原旧路面厚度27.5 cm，23+30+27.5=80.5cm>50cm，可见路面总厚度满足防冻要求。 （3）过湿路段（K3+290~K3+495，K3+950~K4+500）： 方案１

初拟路面结构为：

------------------------------------------------------------- 普通混凝土面层 23cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰稳定粒料 15cm

------------------------------------------------------------- 级配碎石 20cm

------------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

经路面结构设计软件计算，满足要求。加铺层厚度(不包栝混凝土面层) 35cm，原旧路面厚度27.5 cm，23+35+27.5=85.5cm>60cm，可见路面总厚度满足防冻要求。

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《路基路面》课程设计 2007-4 -9

方案２

采用潮湿段方案２，结构如下：

------------------------------------------------------------- 普通混凝土面层 23cm

------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰稳定粒料 15cm ------------------------------------------------------------- 石灰粉煤灰土 15cm ------------------------------------------------------------- 改建前原路面 27.5cm

只需再验算防冻要求。路面总厚度为23+30+27.5=80.5cm>60cm，所以满足过湿段最小防冻层厚度要求。

2．工程量计算：

（１）中湿、潮湿路段：K3+000~ K3+290，K3+495~K3+950，总长度745m。 方案比选 材料 普通水泥混凝土 石灰粉煤灰稳定粒料 石灰粉煤灰土 长度(m) 745 745 ----- 宽度(m) 15 15.3 ----- 方案１ 厚度(m) 0.23 0.15 ----- 体积(m3) 2570.25 1709.78 ----- 长度(m) 745 745 745 宽度(m) 15 15.3 15.３ 方案２ 厚度(m) 0.23 0.15 0.15 体积(m3) 2570.25 1709.78 1709.78 （2）过湿段：K3+290~K3+495，K3+950~K4+500，总长度755m。 方案比选 材料 普通水泥混凝土 石灰粉煤灰稳定粒料 石灰粉煤灰土 级配碎石

长度(m) 755 755 ----- 755 宽度(m) 15 15.3 ----- 15.8 方案１ 厚度(m) 0.23 0.15 ----- 0.20 体积(m3) 2604.75 1732.73 ----- 2385.80 长度(m) 755 755 755 ----- 宽度(m) 15 15.3 15.8 ----- 方案２ 厚度(m) 0.23 0.15 0.15 ----- 体积(m3) 2604.75 1732.73 1789.35 -----

附：路面结构设计图

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