华东交通大学土建学院土木工程路基路面课程设计指导书.doc

华东交通大学土建学院土木工程路基路面课程设计指导书 路基路面工程课程设计 指 导 书 华东交通大学土木建筑学院 二○一○年十二月 一、路基回弹模量确定 1、主要内容 土基回弹模量E0是路面结构设计的重要参数，其取值的大小对路面结构厚度有较大影响，要正确地确定E0是十分重要的。土基回弹模量值与土的性质、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及测试方法有密切的关系。 在无实测条件时，按查表法预测土基回弹模量值E0。即根据已定的路基设计高度，确定路基的干湿类型，一般要求其处于干燥或中湿状态，然后确定其回弹模量值E0。 2、土基回弹模量值E0确定 1)确定临界高度 临界高度指在不利季节，土基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位或地表积水水位的最小高度。可根据土质、气候条件按当地经验确定。当缺乏实际资料时，干燥、中湿或潮湿状态的路基临界高度(H1、H2、H3)可参考《路基路面工程》书中表14-11选用。 2)拟定土的平均稠度 在新建公路的初步设计中，因无法实测求得的平均稠度，可根据当地经验或路基临界高度，判断各路段土基的干湿类型，利用《路基路面工程》书中表14-9或表14-10论证得到各路段土的平均稠度w0值。 3)预测土基回弹模量 当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15%~30%。 3、注意事项 如路基所处路段地址条件较差，可先对地基进行处理，处理后方可进行路基填筑或路堑开挖，以保证路基的强度值满足该等级道路的要求。 二、沥青路面设计 1、任务 沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限满足各级公路相应的承载能力，耐久性、舒适性、安全性的要求。 2、主要内容 路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定，路面结构层组合与厚度计算，以及路面结构的方案比选等内容。 3、设计步骤 1)根据设计任务书的要求，确定路面的面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 2)按路基土类与干湿类型，确定土基的回弹模量值。 3)根据已有经验合规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面组合与厚度方案。见图1。 h1 细粒式沥青混凝土 h2 中粒式沥青混凝土 h3 粗粒式沥青混凝土 h4 二灰碎石 h5 石灰土 路基 图1路面结构层组合样例 在进行路面结构组合时，各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。同时就施工工艺、材料规格和强度形成原理而言，层数又不宜过多，也就是不能使结构层的厚度过小，设计时可参考教材中表14-5。 路面设计时，沥青面层厚度与公路等级、交通量及组成、沥青品种和质量有关，沥青面层推荐厚度列于表14-6，设计时应根据公路等级、交通量大小、重车所占的比例、选用沥青质量等因素，综合考虑确定沥青层厚度。基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，发挥压实机具的功能以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。 4)参考相应规范，确定路面材料设计参数值，主要有抗压回弹模量值和劈裂抗拉强度值。要注意用弯沉进行计算和验算层底拉应力所采用的回弹模量值标准温度有区别。 5)沥青路面厚度计算 厚度计算是沥青路面结构设计的核心。 我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，采用设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层底进行层底拉应力的验算。我国城市道路设计规范规定在弯沉和拉应力两项指标之外，增加一项剪应力指标。 首先，按结构设计所确定的路面面层、基层及底基层的类型计算设计弯沉值； 其次，按轴载换算公式，把路面上的不同车辆轴载换算为标准轴载，要注意按设计弯沉值指标计算和进行半刚性基层层底拉应力验算时，两者的计算公式有区别。 再次，确定路面材料设计参数值。 图2沥青路面结构图 最后，进行层底拉应力验算。如为城市道路，还需进行剪应力验算。如果验算不满足要求，或变更路面结构层组合、或调整路面结构层厚度、或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算，直到所设计路面符合要求为止。 设计资料汇总见表1。沥青路面结构图见图2。 表1设计资料汇总表 h/cm 材料名称 20℃模量/Mpa 15℃模量/Mpa 劈裂强度/Mpa 容许拉应力/Mpa 4 细粒式沥青混凝土 1400 1500 1.4 0.456 5 中粒式沥青混凝土 1200 1300 1 0.3257 6 粗粒式沥青混凝土 1000 1200 0.8 0.2367 25 二灰碎石 900 0.7 0.2439 ? 石灰土 500 0.2 0.0856 路基 35 4注意事项 在进行各步骤计算时，注意温度的区