路基路面工程课程设计心得.doc

《路基路面工程》
课程设计

沥青路面设计
方案一：
（1）轴载换算及设计弯沉值和允许拉应力计算
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 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组 2023
2 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 1000
3 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 2023
4 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1000
5 黄河JN163 58.6 114 1 双轮组 1000

设计年限 12 车道系数 1
序号 分段时间(年) 交通量年增长率
1 5 6 ％
2 4 5 ％
3 3 4 ％
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 : 4606
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2.745796E+07

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 : 4717
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2.811967E+07

公路等级 二级公路
公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1
路面设计弯沉值 : 21.5 (0.01mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 允许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1 .28
2 粗粒式沥青混凝土 .8 .21
3 石灰水泥粉煤灰土 .8 .3
4 天然砂砾

（2）新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 二级公路
新建路面的层数 : 4
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 21.5 (0.01mm)
路面设计层层位 : 4
设计层最小厚度 : 10 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 允许应力(MPa)
(20℃) (15℃)
1 细粒式沥青混凝土 3 1500 1600 1.2
2 粗粒式沥青混凝土 7 1200 1300 .8
3 石灰水泥粉煤灰土 25 900 900 .4
4 天然砂砾 ? 250 250
5 土基 32

按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 21.5 (0.01mm)
H( 4 )= 80 cm LS= 22.2 (0.01mm)
H( 4 )= 85 cm LS= 21.5 (0.01mm)

H( 4 )= 85 cm(仅考虑弯沉)
按允许拉应力验算设计层厚度 :
H( 4 )= 85 cm(第 1 层底面拉应力验算满足规定)
H( 4 )= 85 cm(第 2 层底面拉应力验算满足规定)
H( 4 )= 85 cm(第 3 层底面拉应力验算满足规定)
路面设计层厚度 :
H( 4 )= 85 cm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 85 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 50 cm
验算结果表白 ,路面总厚度满足防冻规定 .
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
粗粒式沥青混凝土 7 cm
石灰水泥粉煤灰土 25 cm
天然砂砾 85 cm
土基

（3）竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公 路 等 级 : 二级公路
新建路面的层数 : 4
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 1500 1600 计算应力
2 粗粒式沥青混凝土 7 1200 1300 计算应力
3 石灰水泥粉煤灰土 25 900 900 计算应力
4 天然砂砾 8 250 250 不算应力
5 土基 32

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= 49.7 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 56.9 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 78.8 (0.01mm)
第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 403.1 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 291.1 (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 )=-.359 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.033 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .235 (MPa)

方案二：
（1）轴载换算及设计弯沉值和允许拉应力计算
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 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组 2023
2 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 1000
3 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 2023
4 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1000
5 黄河JN163 58.6 114 1 双轮组 1000

设计年限 12 车道系数 1
序号 分段时间(年) 交通量年增长率
1 5 6 ％
2 4 5 ％
3 3 4 ％

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 : 4606
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2.745796E+07

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 : 4717
设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2.811967E+07

公路等级 二级公路
公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1
路面设计弯沉值 : 21.5 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 允许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1 .28
2 中粒式沥青混凝土 .8 .23
3 粗粒式沥青碎石
4 水泥稳定碎石 .6 .29
5 水泥石灰砂砾土 .25 .09

（2）新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 二级公路
新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 21.5 (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) 允许应力(MPa)
(20℃) (15℃)
1 细粒式沥青混凝土 2.5 1500 1600 .8
2 中粒式沥青混凝土 4 1250 1380 .7
3 粗粒式沥青碎石 5 1200 1400
4 水泥稳定碎石 ? 1700 1700 .14
5 水泥石灰砂砾土 20 1500 1500 .08
6 土基 32

按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 21.5 (0.01mm)
H( 4 )= 25 cm LS= 23.9 (0.01mm)
H( 4 )= 30 cm LS= 21.2 (0.01mm)

H( 4 )= 29.4 cm(仅考虑弯沉)
按允许拉应力验算设计层厚度 :
H( 4 )= 29.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足规定)
H( 4 )= 29.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足规定)
H( 4 )= 29.4 cm(第 4 层底面拉应力验算满足规定)
H( 4 )= 49.4 cm σ( 5 )= .09 MPa
H( 4 )= 54.4 cm σ( 5 )= .08 MPa
H( 4 )= 54.3 cm(第 5 层底面拉应力验算满足规定)

路面设计层厚度 :
H( 4 )= 29.4 cm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 54.3 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 50 cm
验算结果表白 ,路面总厚度满足防冻规定 .

（3）竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公 路 等 级 : 二级公路
新建路面的层数 : 5
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 2.5 1500 1600 计算应力
2 中粒式沥青混凝土 4 1250 1380 计算应力
3 粗粒式沥青碎石 5 1200 1400 不算应力
4 水泥稳定碎石 20 1700 1700 计算应力
5 水泥石灰砂砾土 20 1500 1500 计算应力
6 土基 32

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= 27.2 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.2 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 32.5 (0.01mm)
第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 37.1 (0.01mm)
第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 99.8 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 291.1 (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 )=-.239 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.142 (MPa)
第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .061 (MPa)
第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )= .206 (MPa)

水泥混凝土路面

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 : 二级公路
变异水平的等级 : 中 级
可 靠 度 系 数 : 1.12
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 单后轴货车 0 0 2 77.3 0 0 0 0 2023
2 单后轴货车 0 0 2 154.3 0 0 0 0 1000
3 单后轴货车 0 0 2 92.9 0 0 0 0 2023
4 单后轴货车 0 0 2 80.25 0 0 0 0 1000
5 单后轴货车 0 0 2 172.6 0 0 0 0 1000

行驶方向分派系数 1 车道分派系数 1
轮迹横向分布系数 .4 交通量年平均增长率 5 ％

混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 33000 MPa
混凝土面层板长度 6 m 地区公路自然区划 Ⅱ
面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 .87

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 180 1300
2 石灰粉煤灰土 150 600
3 土基 30

基层顶面当量回弹模量 ET= 165.5 MPa
HB= 220 r= .691 SPS= 1.27 SPR= 5.52
BX= .7 STM= 2.23 KT= .55 STR= 1.22
SCR= 6.74 GSCR= 7.55 RE= 51 %

HB= 289 r= .907 SPS= .87 SPR= 3.77
BX= .51 STM= 2.13 KT= .53 STR= 1.13
SCR= 4.9 GSCR= 5.49 RE= 9.8 %

HB= 307 r= .964 SPS= .8 SPR= 3.46
BX= .46 STM= 2.06 KT= .52 STR= 1.08
SCR= 4.54 GSCR= 5.08 RE= 1.6 %

HB= 310 r= .973 SPS= .79 SPR= 3.42
BX= .46 STM= 2.08 KT= .53 STR= 1.09
SCR= 4.51 GSCR= 5.05 RE= 1 %

HB= 312 r= .979 SPS= .78 SPR= 3.38
BX= .44 STM= 2.01 KT= .51 STR= 1.03
SCR= 4.41 GSCR= 4.94 RE=-1.2 %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 1.447365E+07
路面的设计基如期 : 20 年
设计基如期内标准轴载累计作用次数 : 6.987341E+10
路面承受的交通等级 :特重交通等级
基层顶面当量回弹模量 : 165.5 MPa
混凝土面层设计厚度 : 312 mm

（2）新建基(垫)层及土基顶面竣工验收弯沉值计算
新建基(垫)层的层数 : 2
标 准 轴 载 : BZZ-100
层位 基（垫）层 材 料 名 称 厚度(mm) 回弹模量(MPa)
1 水泥稳定粒料 240 1600
2 石灰粉煤灰稳定粒料 180 1300
3 土基 32

第 1 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 36.4 (0.01mm)(根据“沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 42.4 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)
第 2 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 122.1 (0.01mm)(根据“沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 170.1 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 291.1 (0.01mm)(根据“路基路面测试规程”公式计算)
LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)

方案二：
（2）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 : 二级公路
变异水平的等级 : 中 级
可 靠 度 系 数 : 1.13
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 单后轴货车 0 0 2 77.3 0 0 0 0 2023
2 单后轴货车 0 0 2 154.3 0 0 0 0 1000
3 单后轴货车 0 0 2 92.9 0 0 0 0 2023
4 单后轴货车 0 0 2 80.25 0 0 0 0 1000
5 单后轴货车 0 0 2 172.6 0 0 0 0 1000
行驶方向分派系数 1 车道分派系数 1
轮迹横向分布系数 .39 交通量年平均增长率 5 ％

混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 33000 MPa
混凝土面层板长度 6 m 地区公路自然区划 Ⅱ
面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 .87

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 160 1300
2 石灰粉煤灰土 180 600
3 填隙碎石 150 500
4 土基 32

基层顶面当量回弹模量 ET= 212.4 MPa
HB= 220 r= .636 SPS= 1.21 SPR= 5.25
BX= .69 STM= 2.21 KT= .54 STR= 1.2
SCR= 6.45 GSCR= 7.29 RE= 45.8 %

HB= 282 r= .815 SPS= .86 SPR= 3.71
BX= .52 STM= 2.12 KT= .53 STR= 1.13
SCR= 4.84 GSCR= 5.47 RE= 9.4 %

HB= 298 r= .861 SPS= .79 SPR= 3.43
BX= .49 STM= 2.12 KT= .53 STR= 1.13
SCR= 4.56 GSCR= 5.15 RE= 3 %

HB= 304 r= .878 SPS= .77 SPR= 3.33
BX= .47 STM= 2.07 KT= .52 STR= 1.08
SCR= 4.41 GSCR= 4.98 RE=-.4 %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 1.447365E+07
路面的设计基如期 : 20 年
设计基如期内标准轴载累计作用次数 : 6.812657E+10
路面承受的交通等级 :特重交通等级
基层顶面当量回弹模量 : 212.4 MPa
混凝土面层设计厚度 : 304 mm

（2）新建基(垫)层及土基顶面竣工验收弯沉值计算
新建基(垫)层的层数 : 3
标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 基（垫）层 材 料 名 称 厚度(mm) 回弹模量(MPa)
1 水泥稳定粒料 160 1300
2 石灰土 180 600
3 填隙碎石 150 500
4 土基 32

第 1 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 43 (0.01mm)(根据“沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 51.4 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)
第 2 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 84.7 (0.01mm)(根据“沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 111.7 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)
第 3 层顶面竣工验收弯沉值 LS= 219.5 (0.01mm)(根据“沥青路面设计规范”公式计算)
LS= 333.4 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 291.1 (0.01mm)(根据“路基路面测试规程”公式计算)
LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工技术规范”公式计算)

课程设计心
为期两周的课程设计终于在紧张的节奏中接近尾声，两周的时间，同学们都受益匪浅，它是繁忙的，但更是充实的。
路面路基工程课程设计，是路面路基工程课程的最后一个重要教学环节，是我们专业第一次也是最重要的一次较全面地运用一年来所学各方面知识进行实践性训练的重要环节，它牵涉到了两年来所学课程的内容，还牵涉到了以前所学习的《材料力学》、《结构力学》等课程内容，可以说它是对一年多来前面所学各课程的一个很好总结，更是一个前所未有的实践性挑战！
两周的时间，是漫长的。可以看出，一天天，同学们大都是一步步熬过来的，由于像材料的选取部分内容比较难，这要花费我们一部分时间去一点一点儿的查找资料学习，在加上校核的反复性，说是熬过来的一点儿也不为过。但两周的时间，也是短暂的。几乎所有的时间用来做但仍然感觉时间是那么的不够用。无论如何，没有人放弃，大家都坚强的挺了过来。
课程设计共分为三个阶段：
第一阶段：复习我们所学习的课堂内容；
第二阶段：找到需要使用材料的性质；
第三阶段：运用软件做出课程设计。
两周的课程设计，要谈感受，没有人说自己结识不深刻的，它不仅花去了我们大量的劳力精力，更花费了大量的脑力精力，但相应的，我们得到的也很多。通过这次课程设计，使我们学到了很多仅靠课本不能学到的知识，还学到了些以前没有讲过的知识；此外，加深了对以前学过的相关机械设计方面的知识，对此后的社会实践及就业无疑起到重要作用。一周的时间，大家是繁忙的，但更是充实的。