1、课程名称：学生姓名：学生学号：专业班级：指导教师：年 月 日第 1 页路 面 结 构 设 计 计 算1 试 验 数 据 处 理1.1 路 基 干 湿 状 态 和 回 弹 模 量1.1.1 路 基 干 湿 状 态路 基 土 为 粘 性 土 ， 地 下 水 位 距 路 床 顶 面 高 度 0.98m1.85m。 查 路 基 临 界 高 度 参 考 值 表 可 知IV5区 H1=1.71.9m， H2=1.31.4m， H3=0.91.0m， 本 路 段 路 基 处 于 过 湿 中 湿 状 态 。1.1.2 土 基 回 弹 模 量1) 承 载 板 试 验表 1.1 承 载 板 试 验 数 据承 载
2、板 压 力（ ）MPa回 弹 变 形（ 0.01mm)拟 合 后 的 回 弹 变 形(0.01mm)0.02 20 100.04 35 250.06 50 410.08 65 570.10 80 720.15 119 剔 除0.20 169 剔 除0.25 220 剔 除计 算 路 基 回 弹 模 量 时 ， 只 采 用 回 弹 变 形 小 于 1mm的 数 据 ， 明 显 偏 离 拟 合 直 线 的 点 可 剔 除 。 拟合 过 程 如 图 所 示 ：第 2 页路基回弹模量： 21010()4niipDEl2）贝克曼梁弯沉试验表1.2 弯沉试验数据测点 回弹弯沉（0.01mm）1 1552
3、1823 1704 1745 1576 2007 1478 1739 17210 20711 20912 21013 17214 170根据试验数据：=l=155+17014 =178.4320.56(0.01mm)2()15.8(0m)ilSn=()21=l式中： 回弹弯沉的平均值（0.01mm）；lS回弹弯沉测定值的标准差（0.01mm）；li 各测点的回弹弯沉值（0.01mm）；n 测点总数。根据规范要求，剔除超出 的测试数据，重新计算弯沉有效数据的平均值和标准差。(23)lS计算代表弯沉值： 174.9165.820.6(1m)alZS第 3 页1=+=178.43+1.64520.5
4、6=212.25lZa为保证率系数，高速公路、一级公路取2.0，二、三级公路取1.645，四级公路取1.5。土基的回弹模量： 2 20201.7106.5()(.3)0.7146.3(MPa)8pEl1.2 二灰土回弹模量和强度1.2.1 抗压回弹模量二灰土抗压回弹模量为：735MPa。1.2.2 50mm50mm试件劈裂试验表1.3 二灰土试件劈裂试验数据50mm50mm试件劈裂试验 最大荷载（N） （kPa）2tPDh处理结果1 926 235.80 选用2 982 250.06 选用3 1042 265.34 选用4 986 251.08 选用5 1049 267.13 剔除6 881
5、224.34 剔除有效数据平均值 （kPa）t250.57有效数据样本标准差S（kPa） 12.07变异系数 Cv（%） 4.82变异系数应小于6%，否则可在剔除偏差较大的数据后，重新计算平均值和标准差。设计值为： 1.64527.1645.723.5(kPa)ttdS=1 645 250 571 64512.07=230.71()t1.3 二灰稳定砂砾回弹模量和强度1.3.1 二灰稳定砂砾回弹模量二灰稳定砂砾回弹模量为：1530MPa。1.3.2 二灰稳定砂砾100mm100mm试件劈裂试验第 4 页表1.4 二灰砂砾试件劈裂试验数据100mm100mm试件劈裂试验 最大荷载（N） （kPa
6、）DhPt2处理结果1 10538 671.21 选用2 11735 747.45 选用3 11889 757.26 选用4 10794 687.52 选用5 10570 673.25 选用6 11519 733.69 选用7 11444 728.92 选用8 11671 743.38 选用9 12156 774.27 选用有效数据平均值 （kPa）t724.10有效数据样本标准差S（kPa） 37.70变异系数 （%）vC5.2变异系数应小于10%，否则可在剔除偏差较大的数据后，重新计算平均值和标准差。设计值为： 1.64528.31645.68.94(kPa)ttdS=1 645 724.
7、101.64537.70=662.08()t1.4 中粒式沥青混凝土回弹模量和强度1.4.1 抗压回弹模量20时抗压回弹模量： 1079(MPa)15时抗压回弹模量：1606(MPa)1.4.2 15时 101.6mm63.5mm试件劈裂试验表1.5 沥青混凝土试件劈裂试验数据101.6mm63.5mm试件劈裂试验 最大荷载（N） （kPa）DhPt2处理结果1 10746 1060.91 选用2 10037 990.92 选用3 10557 1042.25 选用4 9248 913.02 选用5 10074 994.57 选用6 10879 1074.04 选用有效数据平均值 （kPa）t1
8、012.62有效数据样本标准差S（kPa） 59.5变异系数 （%）vC5.2第 5 页设计值取为： 96.18(kPa)ttd=1012.62()t1.5 水泥混凝土抗折强度表1.6 水泥混凝土试件弯拉强度试验数据组别 试件 极限荷载（kN） （kPa）2cmPlfbh处理结果1 39 4933.3 选用2 39 5067.7 选用13 38 5333.3 选用有效数据平均值 = 5111.1（kPa）cmf1 39 5600.0 选用2 39 5733.3 选用23 39 5466.7 选用有效数据平均值 =5600.0（ kPa）cmf一组3个试件，以3个试件测值的算术平均值为测定值。如
9、任一个测值与中值的差值超过中值的15%时，则取中值为测定值。如有两个测值与中值的差值均超过上述规定时，则该组试验结果无效。因此第1组测定值为5.11MPa，第2组测定值为5.60MPa。一般情况下，用于路面设计的弯拉（抗折）强度标准值可取多组测定值的代表强度： racmfZS因试验数据仅有2组，弯拉强度标准值f r按规范要求取5.0MPa。第 6 页2 沥 青 路 面 设 计2.1 轴 载 分 析该道路的交通组成情况如表2.1所示。表2.1 交通组成表车型 前轴重 后轴重 后轴数 后轴轮组数 后轴距（ m） 交通量解放 CA10B 19.40 60.85 1 双 解放 CA390 35.00
10、70.15 1 双 东风 EQ140 23.70 69.20 1 双 黄河JN150 49.00 101.60 1 双 黄河JN253 55.00 66.00 2 双 3长征XD9 80 37.10 72.65 2 双 3日野ZM44 0 60.00 100.00 2 双 3日野KB 222 50.20 104.30 1 双 太拖拉1 38 51.40 80.00 2 双 3小客车2.1.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力的累计当量轴次沥青路面设计以单轴双轮组BZZ100kN 作为标准轴载。1) 轴载换算轴载换算采用如下计算公式： 4.3512kiiPNC式中： N 标准轴载当量轴次
11、 ， 次/ 日；Ni 被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；P 标准轴载，kN；Pi 被换算车辆的各级轴载，kN ；k 被换算车辆的类型数；轴载系数， , 为轴数。当轴间距离大于 3m 时，按单独的一个轴载计1C1.2()m算，当轴间距离小于 3m 时，应考虑轴数系数。轮组系数，单轮组为 6.4，双轮组为 1，四轮组为 0.38。2轴载换算结果如表 2.2 所示。第 7 页表 2.2 轴载换算表（一）车型 iP1C2iN35.421PNCi解放 CA10B 后轴 60.85 1 1解放 CA390 前轴 35.00 1 6.4后轴 70.15 1 1东风 EQ140 后轴 69.20 1 1黄
12、河 JN150 前轴 49.00 1 6.4后轴 101.60 1 1黄河 JN253 前轴 55.00 1 6.4后轴 66.00 2.2 1长征 XD980 前轴 37.10 1 6.4后轴 72.65 2.2 1日野 ZM440 前轴 60.00 1 6.4后轴 100.00 2.2 1日野 KB222 前轴 50.20 1 6.4后轴 104.30 1 1太拖拉 138 前轴 51.40 1 6.4后轴 80.00 2.2 1合计备注：轴载小于25kN 的轴载作用不计。2) 累计当量轴次计算根据设计规范， 高速公路沥青路面的设计年限为15 年， 六车道的车道系数 是 0.30.4，取0
13、.35， = 5.3%，累计当量轴次： 115()360.793.605.2497te NN次2.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次1) 轴载换算验算半刚性基层层底拉应力公式为： 812kiiPNC式中： 轴组系数， ；1C12()Cm第 8 页轮组系数，单轮组为 18.5，双轮组为 1，四轮组为 0.09。2C计算结果如表 2.3 所示。表 2.3 轴载换算表（二）车型 iP1C2iN812iPC解放 CA10B 后轴 60.85 1 1解放 CA390 后轴 70.15 1 1东风 EQ140 后轴 69.20 1 1黄河 JN150 后轴 101.60 1 1黄河 JN253
14、 前轴 55.00 1 18.5后轴 66.00 3 1长征 XD980 后轴 72.65 3 1日野 ZM440 前轴 60.00 1 18.5后轴 100.00 3 1日野 KB222 前轴 50.20 1 18.5后轴 104.30 1 1太拖拉 138 前轴 51.40 1 18.5后轴 80.00 3 1合计备注：轴载小于50kN 的轴载作用不计。2) 累计当量轴数计算根据设计规范， 高速公路沥青路面的设计年限为 15 年， 六车道的车道系数 是 0.30.4，取 0.35, = 5.3%，累计当量轴次： 115()360.254.8903.763te NN次2.2 路面结构组合设计
15、本道路位于 IV5 区，地下水位较高，所以需要考虑干燥（中湿）和潮湿（过湿）两种情况进行路面结构设计。2.2.1 路基干燥（中湿）情况沥青路面结构根据本地区的路用材料、已有的工程经验和典型路面结构，拟定了两个路面结构方案。根据各结构层的混合料类型、最小施工厚度、施工机具等因素，初步确定了各结构层厚度。第 9 页该公路地处 IV5 区，属江南丘陵过湿地区，根据气候资料，该地区年降水量大于1500mm ；年最高月平均气温大于 30，且高温季节长，年最低气温大于 9；春夏东南季风造成的梅雨和下雨与高温季节重叠，形成明显不利季节。根据地区交通组成资料和自然区划，地下水、地面水和重车渠化将是影响路面使用
16、的重要原因。 因气候湿热， 沥青材料的高温稳定性、 水稳定性， 半刚性基层的水稳定性是要重点考虑的问题。在进行路面结构设计的时候， 尽量采用热稳定性和水稳定性和结构强度好的材料 。 路面沥青材料采用标号低， 粘附性能好的材料。同时，该公路 地处湖南中部， 根据湖南省政府发展中部地区经济的精神以及中南六省有关 “中部崛起” 的战略 ， 可以预见， 该公路的规划和修建除交通原因外还有巨大的社会意义。 因此， 须保证该公路良好的使用性能和耐久性， 进行结构设计时， 在经济允许的情况下， 尽量使用技术性能好的结构材料。综合上述原因，在本设计中采用方案A （推荐方案）进行设计计算。方 案 A 方 案 B
17、细 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 (C-13) 4cm 细 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 (AC-13) 4cm 中 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 20 5 中 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 20 5 粗 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 (A-) 7c 粗 粒 式 密 级 配 沥 青 碎 石 (TB-3) 1c 水 泥 稳 定 碎 石 ？ 水 泥 稳 定 碎 石 ？ 二 灰 稳 定 砂 砾 20cm 二 灰 稳 定 砂 砾 20cm 土 基 土 基 2.2.2 路基潮湿（过湿）情况沥青路面结构当 路 基 地 下 水 位 较 高 时 ， 土 质 易
18、 受 湿 度 的 影 响 ， 导 致 路 基 承 载 力 降 低 。 首 先 应 采 用 有 效 的措 施 降 低 地 下 水 位 ， 其 次 是 设 置 防 水 垫 层 ， 隔 断 地 下 水 对 路 面 结 构 的 不 利 影 响 ， 且 提 高 路 面 结 构的 整 体 承 载 力 。 在 同 一 个 建 设 项 目 ， 为 方 便 施 工 的 组 织 ， 降 低 工 程 成 本 ， 路 面 结 构 不 宜 变 化 过 大 ，因 此 路 基 潮 湿 路 段 路 面 结 构 与 干 燥 、 中 湿 路 基 段 路 面 结 构 基 本 相 同 ， 仅 增 加 一 个 防 水 垫 层 。 路 面结 构 组 合 方 案 如 下 ： 细 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 (AC-13) 4cm 中 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 20 5 粗 粒 式 密 级 配 沥 青 混 凝 土 (-) 7c 水 泥 稳 定 碎 石 ？ m 二 灰 稳 定 砂 砾 20c 级 配 碎 石 土 基 2.3 路面结构厚度计算2.3.1 土 基 回 弹 模 量根据试验资料处理，干燥路段土基回弹模量为 48.86MPa，考虑到该地区地质水文情况，设计中选用 40.00MPa 进行计算。潮湿路段土基回弹模量为33.17MPa，考虑到该地区地质水文情况，设计中选用30.00MPa进
