路面结构设计计算书.docx
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路面结构设计计算书
公路路面结构设计计算示例
、刚性路面设计
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
小客车
1800
解放CA10B
1
双
一
300
黄河JN150
1
双
一
540
交通SH361
2X
2
双
120
太脱拉138
2X
2
双
150
吉尔130
1
双
一
240
尼桑CK10G
1
双
一
180
1）轴载分析
路面设计双轮组单轴载100KN
⑴以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。
①轴载换算：
双轴一双轮组时，按式i1.07105p°型；三轴一双轮组时，按式
轴载换算结果如表所示
车型
Pi
i
Ni
M/Pi、16iNi（F）
解放CA10B
后轴
1
300
黄河JN150
前轴
2.22103490.43
540
后轴
1
540
交通SH361
前轴
2.2210360043
120
后轴
1.07105220022
120
太脱拉138
前轴
2.2210351.400.43
150
后轴
1.07105160022
150
吉尔130
后轴
1
240
尼桑CK10G
后轴
1
1800
Ni1NA
注：
轴载小于40KN的轴载作用不计。
②计算累计当量轴次
根据表设计规范，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数
gr0.08，则
，:
t30
13650.26900125362其交通
0.08
NNs（1gr）1365834.389（10.08）
gr
44
量在10010~200010中，故属重型交通。
2）初拟路面结构横断面
由表3.0.1，相应于安全等级二级的变异水平为低~中。
根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等
级，查表初拟普通混凝土面层厚度为24cm,基层采用水泥碎石，厚20cm;底基层采用石灰土，厚20cm。
普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5.0m。
横缝为设传力杆的假缝。
式中：
Et――基层顶面的当量回弹模量，;
E0——路床顶面的回弹模量，
Ex――基层和底基层或垫层的当量回弹模量,
E1,E2――基层和底基层或垫层的回弹模量，hx――基层和底基层或垫层的当量厚度，
Dx――基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度,
hi,h2――基层和底基层或垫层的厚度，
ab――与Ex匚有关的回归系数
/Eo
普通混凝土面层的相对刚度半径按式（）计算为：
0.679m
r0.537h（Ec巳）30.5370.24（31°°°212276户
4）计算荷载疲劳应力
按式（），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：
psO.O77r0.6h20.0770.6790'60.2421.060MPa
因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr0.87。
考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作
用的疲劳应力系数KfN；6900121.3920'0572.454
（v—与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，
v0.0530.017f匕计算。
）
df
根据公路等级，由表考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损失影响的综合系数Kc1.25
按式（），荷载疲劳应力计算为
prKrKfKcps0.872.4541.251.062.829MPa
5）温度疲劳应力
由表3.0.8，"区最大温度梯度取92（C/m）。
7.364
查表3.0.1,一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平为低级，目标可靠度为90%。
再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表，确定可靠度系数rr1.16
按式（3.0.3）
rr（prtr）1.16（2.8291.16）4.63MPafr5.0MPa
•••所选普通混凝土面层厚度（0.24cm）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。
、柔性路面设计
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）
交诵量
小客车
1800
解放CA10B
1
双
一
300
黄河JN150
1
双
一
540
交通SH361
2
双
120
太脱拉138
ii
2
双
150
吉尔130
!
!
1n
双
一
240
尼桑CK10G
1
双
一
180
1）轴载分析
路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载
⑴以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。
a）.轴载换算P4.33
轴载换算采用如下的计算公式：
NC,C2Ni—
P
式中：
N—标准轴载当量轴次，次/日
山一被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日
P—标准轴载，KN
Pl—被换算车辆的各级轴载，KN
K—被换算车辆的类型数
Cl—轴载系数，C111.2（m1），m是轴数。
当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数。
C2:
轮组系数，单轮组为，双轮组为1，四轮组为。
轴载换算结果如表所示
车型
pi
C
C2
/Pi、4..35
C1C2ni（下）
解放CA10B
后轴
1
1
300
黄河JN150
r前轴:
1
540
后轴
1
1
540
交通SH361
前轴
1
120
后轴
1
120
太脱拉138
r前轴「
1
150
后轴
1
150
吉尔130
前轴
1
240
后轴
:
1
1
240
尼桑CK10G
前轴
1
180
后轴
1
1
180
—4.33
P
NCGNi—
P
注：
轴载小于25KN的轴载作用不计。
b）.累计当量轴数计算
根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数是~取，=8%，累计当量轴
次:
Ne
6836300.582次
（10.08）1513651532.8940.45
0.08
验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次
8
gC2n（卡）
a）.轴载换算
验算半刚性基底层底拉应力公式为
II
式中：
C1为轴数系数，C112（m1）
I
车型
Pi
c1
C2
□
''/Pi\8
C1C2ni（p）
解放CA10B
后轴
1
1
300
1,四轮组为。
C2为轮组系数，单轮组为，双轮组为
计算结果如表所示:
黄河JN150
后轴
1
1
540
交通SH361
前轴
1
120
后轴
2X
3
1
120
太脱拉138：
前轴
1
150
后轴
2X
3
1
150
吉尔130
后轴
1
1
240
尼桑CK10G
后轴
1
1
180
NgC2ni（巴）8
i1P
注：
轴载小于50KN的轴载作用不计。
N（1亍1365N；
15
（1°.°8）1365曲8390.456666584次
0.08
2）结构组合与材料选取
由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右，根据规范推荐结构，
路面结构层采用沥青混凝土（15cm）、基层采用水泥碎石（厚度待定）、底基层采用石灰土碎石（30cm）。
规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式
密级配沥青混凝土（厚4cm）,中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚5cm）,下面层采用粗粒式密级配沥
青混凝土（厚6cm）。
3）各层材料的抗压模量与劈裂强度
查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20C）与劈裂强度
材料名称
H（cm）
20C抗压模量
劈裂
强度
细粒式沥青混凝土
4
0
140
中粒式沥青混凝土
5
0
120
粗粒式沥青混凝土
6
0
100
水泥碎石
30
0
150
石灰土碎石
900
十基
一
35
一
4匚
門
A
细粒
14OC
5匚1
B
中粒
r-
（Sc
m
C
粗粒
|-1000
?
D
水泥碎石
153C
30c
n
E
石灰土碎石
土基
3^
4）土基回弹模量的确定
该路段处于W1区，为粘质土，稠度为，查相关表的土基回弹模量为。
5）设计指标的确定
对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。
a）设计弯沉值（一级公路）
该公路为一级公路，路面等级系数代1.0，面层是沥青混凝土路面As取，半刚性基层，底基层总厚度
大于20cm，基层类型系数九1.0。
设计弯沉值为：
Ld600AcAsAb
25.77（0.01mm）
6006836300.5820.21.01.01.0
b）各层材料的容许层底拉应力
6）设计资料总结
设计弯沉值为（0.01mm）相关资料汇总如下表:
设计资料汇总表
材料名称
H（cm）
20C抗压模量
容许拉应力（MPa）
细粒式沥青混凝土
4
1400
中粒式沥青混凝土
5
1200
粗粒式沥青混凝土
6
1000
水泥碎石
30
1500
石灰土碎石
30
900
十基
一
35
一
7）确定水泥随石层厚度（换算成三层体系）
La11.0NeO'2AcAs
0.473mm0.047cm
11.06836300.5820.21.01.0
LrEo0.38
2P
n1hk0.9Ekk2k",Ei1
70.133cm
120"0857
14000.857
为压应力，不需验算。
B点中粒式密级配沥青混凝土底
1400匕，1200
4549.1572cm
12001200
H6300.91500
\1000
h9.1572
//10.65
查图14-18得为压应力，
粗粒式密级配沥青混凝土底
300990079.7597cm
\1000
0.860E^E110%000.833
不需验算。
3%000
0.035
，14005f'1200616.5842cm
1000
3030a990047.007cm
¥1500
16.5%65佃7%150010001.5
不需验算
k1書
30cm
44.081910.654"391
•••查图14-18得0.09
h44.081910.654.1391
•••查图得m_!
1.56
H3010.65彳817
•查图得m20.72
mm0.7
底层弯拉应力
i
hk4
k1
44.0819
/10.65
H30cm
•查图14-19得:
12006410003044.0819cm
1500
5戈1500
9001500
9001500
i
0.091.56
4:
1：
00
4.1391
0.6
0.6
35900°.039
90015000.6
E0E2
0.720.0708MPaR
1200
6
5
1500
1000
4
、1500
30900°.°39
0.2525
3044.0819cm
E2E1
9001500
0.6
359000.039
0.27①
1.30n2
0.52
9）
0.70.271.30
确定剪应力和抗剪强度
1•路面结构等效换算
0.520.1278MPaR0.1378
hh14cm
h2
h4
2.42
hs
2.4
.1200
计算剪应力和正应力
302.41500
\1200
30"90070.0951cm
\1200
由7%0.65
0.376
12001400°.857
70.095110.656・582
查图14-27得m
o.427,1
0.868,
21.134
查图14-28
得1
1.125,
11.045,2
0.972
因而得f=时
m（0.3）
pm1
20.7
0.427
0.868
1.132
0.29MPa
1（0.3）
p11
20.7
1.125
1.045
0.970
0.80MPa
缓慢制动时：
m（0..2）
m（0..3）
1.3（f（
0.3）p
0.29
1.3（0.2
0.3）0.70.20MPa
1（0..2）
1（0..3）
0.46（f
0.3）p
0.80
0.46（0.20.3）0.70.77MPa
已知沥冃混凝土面层
c0.2MPa,
37,
则
m
cos
0.20
cos370.16MPa
1
m（1
sin）
0.77
0.2（1
sin37
）0.45MPa
0.20.45tg37
0.54MPa
tg
c
紧急制动时
m（0.5）
0.29
0.80
1.3（0.50.3）0.7
0.46（0.50.3）
0.47MPa
1（0..5）
0.860.47（1sin37）
0.47cos370.38MPa
0.70.86MPa
0.11MPa
ctg0.20.11tg37
2.确定容许剪应力
停车站在设计年限内的停车标准轴数现按双车道累计轴数的15%计，即
Nt0.156836299.244（10.08）153252884.597次贝y缓慢制动时
3252884.5970.151.10.35Nr1.1
0.28MPa
0.156836299.244（10.08）15
0.15
TAc°.35
0.54
3.0
Kt（0..2）0.35
KT（0..2）
紧急制动时：
K1.2
T（0..5）
0.18MPa
1.2
1.2
Ac
2
1.0
0.28
Kt（0..2）
3•验算剪切应力
1.2
0.23MPa
对于缓慢制动时:
0.16MPa
R0.18MPa
对于紧急制动时：
显然，后一种情况（紧急制动时）或采用质量较好的沥青（改性沥青）。
0.38MPa
R0.23MPa
，不满足抗剪强度要求。
为满足这一要求，可改变混合料组成设计
施工组织设计示例
一、施工组织设计的基本原则：
1.认真的贯彻党对基本建设的方针政策，严格执行基本建设程序和施工程序；
2.科学的安排施工顺序，按照公路工程施工的客观规律安排施工顺序，可将整个项目划分为几个阶段。
在各个阶段之间合理搭接，衔接紧凑。
在保证质量的基础上，尽可能缩短工期，加快建设速度；
3.采用先进的施工技术设备；
4.应用科学的计划方法制定最合理的施工组织方案；
5.落实季节性施工的措施，确保全年连续施工；
6.确保工程质量和施工安全；
7.节约基建费用和降低工程成本。
二、分类施工组织设计可分为“施工组织总设计”和“分步分项工程施工组织设计”。
施工组织设计又是施工方案，修正方案。
施工组织计划和实施性施工组织设计等施工组织文件的统称。
三、主要内容（步骤）
1.分析设计资料，选择施工方案和施工方法：
施工方案的内容包括：
施工方法、施工机具、施工顺序、施工工艺；施工方案的基本要求：
切实可行，施工期限满足业主要求，确保工程质量和施工安全，经济合理，工料消耗和施工费用最低。
2.编制工程进度图（时间组织设计）编制施工进度计划的步骤：
⑴研究施工图纸和有关资料及施工条件；⑵划分施工项目计算实际工程数量；⑶编制合理施工顺序和选择施工方法；⑷计算各施工过程的实际工作量（劳动量）：
⑸确定各工程的劳动力需要量及工种和机械台班数
量及规格；⑹设计与绘制施工进度图；⑺检查与调整施工进度。
3.计算人工、材料、机具需要量，制定供应计划；
4.临时工程，供水、供电、供热计划；
5.工地运输组织；
6.布置施工平面图；
7.编制技术措施计划与计算技术经济指标；
8.编写说明书（工程概况、施工组织安排、主要材料、工、料、机的安排）。
四、工程概况及工程量如下：
它资料如下：
⑴江平公路LQ—7段位于靖江境内，属于一级地区，冬季施工为准二区，雨量为n区，雨季为四个月；
⑵沿线附近可租用房屋，签定租房协议，解决施工期间住宿办公等用房；
⑶临时占地及青苗补偿每亩3200元，共占46亩；
⑷永久性征地：
旱地4800元/亩，共计亩
⑸临时工程：
汽车便道3.6Km,临时电力线4Km
⑹主、副食，煤、油由最近城市供应，汽车运距3.6Km
⑺施工专业队伍由招标决定,民工由当地50Km内招募乘汽车到达工地因本工程工期短,任务重,工程施工将采用流水法施工。
在施工过程中路基土方、二灰土等工程分别由各专业施工队伍分别施工,以加快施工进度；二灰碎石、水泥碎石及沥青混凝土,因其采用摊铺机,仍采用单一断面施工。
主要工序的施工程序及方案如下所述：
1．施工准备工作施工队伍进场后,立即进行施工准备工作,如工程机械及建筑材料的进场、测量放样、原材料检测及水泥混凝土、沥青混凝土及二灰碎石、水泥碎石配合比设计工作,同时进行场地平整、水源、电源的落实、取土区的划定、临时工程的施工等工作。
2．清杂、清障及清表工程、河塘处理工程具备实施条件后,立即进行路基的清障、清杂及清除表土工作,采用人工配合挖掘机进行树根挖掘、圬工拆除、杂物清理等工作,用推土机进行耕植表土的清除及推移工作。
同时用人工配合挖掘机进行沟塘的清淤工作,并用水泥土、石灰土或抛石等方法进行沟塘回填处理工作。
3．路基施工
测量放线：
a•根据护桩设置图，恢复线路中心控制点；b•测设中心桩，按25cm—整桩号和由路线起讫点
等控制路基中心的各点测设中心桩，桩面用红漆写里程桩号；c•测设路基边坡线；d.以路堤顶设计宽度为0,
余宽50cm（以保证边坡压实度和压实机械的安全）放边线点,用石灰沿线撒放,作为填土范围的明显标记,注意每层中心两侧的填土高度是不相等的,按实际高程计算家上余宽,即为此层的填土宽度。
布土：
在指定的取土范围区位置,可用挖掘机配合自卸汽车运土入场,按照压路机能达到的压实厚度,计算布土时从一端开始,左右成排,前后成行等距离布土只要把土的位置和摊铺系数掌握好,就可以提高摊铺速度。
摊铺:
测量人员跟随压路机及时控制,根据各桩号底层标高,控制好表层的顶面标高,使填土达到控制的
厚度，注意摊铺系数。
4平地机整平：
当一工作段由推土机推平并经复测符合要求时，就可以上平地机进行工作。
由路中开始向
道路两侧推进，如此往返三次。
5路基碾压:
第一遍使用重型振动压路机静压或轻振进行稳压，再强振压实。
压实时先从两侧路基边沿向
路中推进，压路机碾压轮重叠抡宽1/3〜1/2。
一般碾压6〜8遍，至中达到规定的压实厚度为止。
6碾压后先进行自检
宏观上表面平顺光洁，无明显轨迹，无松软起皮、起皱现象，给人以平顺坚实的感觉；实测实量检测：
按规定进行压实度和含水量的测试。
7经监理工程师复检认可在进行上一层土的填筑；
8当路基填方高程已达到槽底部时，表示该段填方已结束在移交给下一到工序。
施工在移交前对槽底中
心高程、压实度、横向坡度、平整度、槽底宽度、路肩宽度等进行认真的测试、检验和评定，按规定填写多种检验与质量评定表，报监理工程师复检认可；
9刷边坡：
测量员按设计要求测量并打出路基顶面和坡脚的边线，撒上石灰形成明显标记，用平地机刷坡，配合汽车将余土运走。
若平地机刷坡不平整或不达到要求，需人工进行细刷。
要求坡度准确平顺、无鼓胀、坑渣现象，刷到坡脚的余土，装载机装上汽车运走，要求坡脚直顺。
自检合格后，报请检验鉴定认可；
10挖边沟：
按设计规定边坡的比例，纵向排水去向，沟底高程和开挖的深度，放边沟的上口线和沟底坡脚线，测量人员随机测量，指挥挖掘机挖土，配合人工刷坡清底。
要求上下四条线要有顺坡底平面平直。
4.水泥碎石的施工（基层）水泥碎石采用集中厂拌法，具体施工流程见下图：
水泥稳定碎石厂拌法的工艺流程
7•沥青混凝土路面的施工
1本设计路段的面层为三层结构，上面层为厚4cm的细粒式沥青混凝土，中面层为5cm的中粒式沥青
混凝土，下面层为6cm厚的粗粒式沥青混凝土。
热拌沥青混合料的种类应按《公路沥青路面施工技术规范》中选用，其规格以方孔筛为准，集料最大
粒径不宜超过31.5mm，当采用圆孔筛作为过滤时，集料最大粒径不宜超过40mm，热拌沥青混合料路面
应采用机械化连续施工。
③施工准备：
a.基层准备应符合下列要求：
具有足够的强度和适宜的刚度；具有良好的稳定性；干燥收缩和温度收缩变形较小；表面平整密实，拱度与面层一致，高程应符合要求。
b.施工前应对各种材料进行调查试验，经选择确定的材料在施工过程中应保持稳定，不得随意变更。
c.施工前对各种施工机具应作全面检查，并经调试证明处于性能良好状态，机械书了足够，施工能力配套，重要机械宜有备用设备。
d.沥青加热温度及沥青混合料施工湿度应符合《规范》表7.2.4,的规定，并根据沥青品种、标号、粘度、
气候条件及铺筑层的厚度选用。
沥青粘度大，气温低，铺筑层厚度薄的用高限。
热拌沥青混合料的拌制：
a.沥青混合料必须在沥青拌和厂采用拌和机械拌制。
拌和厂的设置应符合国家有关环境保护、消防、安全等规定。
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