道路工程课程设计任务书

《公路工程》

课程设计

沥青路面结构设计

浙江工业大学浙西分校建工系道桥教研室

2010 年1 月

高速公路沥青路面设计

1 设计目的

通过本设计掌握高速公路沥青路面设计的基本过程和计算方法。

2 设计题目

2.1 设计题目

南京地区某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。近期混合交通量为25350 辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2 所示，交通量年平均增长率8%。该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。请设计合适的半刚性沥青路面结构。

表1 某路段混合交通组成

车型分类 代表车型 比重（%）

一类车 桑塔纳 24.57

二类车 五十铃 42.30

三类车 CA10B 22.04

四类车 黄河JN150 9.01

五类车 黄河JN162 1.

六类车 交通SH361 0.18

表2 代表车型的技术参数

序号 1 2 3 4 5 6

汽 车型 号

桑塔纳 五十铃 CA10B 黄河JN150 黄河JN162 交通SH361

总重（kN） 21 42 80.25 150.60 174.50 280.00

载重（kN） 40.00 82.60 100.00 150.00

前轴重（kN） 19.40 49.00 59.50 60.00

后轴重（kN） 60.85 101.60 115.00 2*110.0

后轴数 1 1 1 2

轮组数 双 双 双 双

轴距（cm） 130

出产国 中国 中国 中国 中国

2.1 设计依据

《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006） 《路基路面工程》，邓学钧主编，2005.8

3 设计方法与设计内容

（1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值； （2）计算设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；

（3）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型）；

（4）拟定2 种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数； （5）根据《公路沥青路面设计规范》验算拟定的路面结构；

4 设计要求

（1）总体要求：根据设计资料，初步拟定2种路面方案，并对这2 种方案进行经济技术比较（经济技术比较以初始修建费为依据，每种材料的单价见附录中表3 所示）；

（2）要求计算每种代表车型的轴载换算系数（共两种：一种以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时的轴载换算系数；另一种为进行半刚性基层层底拉应力验算时的轴载换算系数）。

（3）拟定的路面结构方案，应明确标示出每种材料的名称、厚度和设计时使用的模量值，如附录中（2）

2

所示。并列出路面结构验算过程。

（4）要求采用计算机程序和查图法进行计算设计路面结构。

5、附录

（1）南京地区2003 年材料单价表

表3 南京地区2003 年材料单价表

材 料 名 称 4cm 细粒式沥青砼 4cm 细粒式沥青砼(改性) 4cm 中粒式沥青砼 5cm 中粒式沥青砼 6cm 中粒式沥青砼 6cm 粗粒式沥青砼 8cm 粗粒式沥青砼 20cm 二灰土 （2）路面结构方案图示 路面结构方案示例（图1）：

单位 材料单价（元） m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2

27.490 30.120 25.460 28.590 34.300 32.220 42.950 16.400

材 料 名 称 20cm 水泥稳定碎石 32cm 水泥稳定碎石 34cm 水泥稳定碎石 20cm 二灰稳定碎石 32cm 石灰稳定碎石 34cm 石灰稳定碎石

级配碎石

5%石灰土(土基处治)

单位 材料单价（元） m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2

29.310 47.390 50.120 29.350 39.510 41.760 86.290 18.000

图1 路面结构示意图 上述拟定路面结构参数表

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（3）材料设计参数参考

沥青混合材料设计参数

基层、底基层材料设计参数

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（4）fd2006 计算程序介绍

fd2006 采用数据文件的方法来输入和输出数据。其中输入文件wandat 的数据输入格式如下： 1 结构体系数（即计算或演算结构的数目）

6,2,5,2 结构层数6、计算拉应力的代号（1 表示不计算拉应力，2表示计算拉应力）、需要计算设计的层

位为第5层、输入累积轴次的代号（2 表示只输入累积当量轴次，1 表示输入各轴载换算参数）

10 本行代表拉应力计算点数，即计算10个点的拉应力。 LQ 该行开始为拉应力计算点的材料类型

LQ LQ—沥青混凝土（即前6个点的材料类型为沥青混凝土） LQ LQ LQ LQ

WJ WJ—稳定集料类（即第7、8个点的材料类型为稳定集料类） WJ

WT WT—稳定土类（即第9、10个点的材料类型为稳定土类） WT

1,0,0 各计算点层位、x 坐标（cm），y 坐标（cm）（本行代表第一层的坐标为（0，0）的位置） 1,15.975,0 2,0,0

2,15.975,0 3,0,0

3,15.975,0 4,0,0

4,15.975,0 5,0,0

5,15.975,0

1.4,1.4,1.0,1.0,0.8,0.8,0.5,0.5,0.225,0.225 各计算点材料层的劈裂强度（MPa）（本例为10个计算点） 2000.,1600.,1200.,1500.,550 各结构层（从上到下）以拉应力为指标的材料模量（MPa） 22383408,21071501 两个数字分别代表：以路面弯沉和沥青层拉应力为指标的累积当

量轴次、以半刚性材料的拉应力为指标的累积当量轴次

1.0,1.0,1.0 公路等级系数AC、面层类型系数AS、路面结构类型系数AB

1400.,0.25,4.,0. 各层模量（MPa）、泊松比、厚度（cm）、界面接触系数 （0--完

全连续 1--完全光滑 0-1--非连续非光滑）

1200.,0.25,5.,0. 1000.,0.25,6.,0. 1500.,0.25,25.,0.

550.,0.25,0.,0. 该层为设计层，其厚度以最终计算结果定，该处的取值并无实际意义。 48.36,0.35 土基模量（MPa）、泊松比

2,0 垂直荷载数（双轮荷载即荷载数为2）、水平荷载数

0.7,10.65,0.,0. 垂直荷载单位压力（MPa）、荷载圆半径（cm）、荷载位置x 坐标（cm）、y 坐标（cm） 0.7,10.65,31.95,0. （该例子为2个垂直荷载，因此共两行数据）

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运行结果如下：

结构组合： 1

层位 层间条件 回弹模量 拉应力计算模量 泊松比 厚度 层间系数 1 完全连续 1400.000 2000.000 .250 4.000 .000 2 完全连续 1200.000 1600.000 .250 5.000 .000 3 完全连续 1000.000 1200.000 .250 6.000 .000 4 完全连续 1500.000 1500.000 .250 25.000 .000 5 完全连续 550.000 550.000 .250 待设计 .000 6 路基模量 48.360 .350 荷载 垂直荷载 半径 荷载位置 X Y 1 .7000 10.6500 .0000 .0000 2 .7000 10.6500 31.9500 .0000

********设计交通轴次参数******** 计算弯沉累计轴次 = .2238E+08 验算弯拉应力的累计轴次= .2107E+08

********拉应力计算材料参数********

序号 材料类型 计算层位 材料强度(MPa) 1 沥青混凝土 1 1.4000 2 沥青混凝土 1 1.4000 3 沥青混凝土 2 1.0000 4 沥青混凝土 2 1.0000 5 沥青混凝土 3 .8000 6 沥青混凝土 3 .8000 7 稳定集料类 4 .5000 8 稳定集料类 4 .5000 9 稳定土类 5 .2250 10 稳定土类 5 .2250

********设计结果********

设计弯沉= .0203 cm 理论弯沉= .0382 cm 弯沉指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .3808 MPa 理论强度= -.2502 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .3808 MPa 理论强度= -.1944 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2720 MPa 理论强度= -.0220 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2720 MPa 理论强度= -.06 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2176 MPa 理论强度= -.0502 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2176 MPa 理论强度= -.0410 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2235 MPa 理论强度= .0963 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .2235 MPa 理论强度= .1033 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .0782 MPa 理论强度= .0556 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm 容许强度= .0782 MPa 理论强度= .0582 MPa 强度指标设计厚度= 30.24 cm

备注：理论弯沉为设计弯沉的改正数。理论强度为计算强度，负值表示受压，正值表示受拉。第二行至第11行，共10个点的计算结果。

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