瀝青路面厚度設計計算
書學號姓名班級
成績日期： 2023年9月
瀝青路面厚度設計
a、基本情況
某地擬新建一條二級公路省道，路線總長21km，雙向四車道，路面寬度為16m，該地屬公路自然區劃iv區，路基為低液限粘土土質，填方路基最大高度2.1m，路床頂距地下水位平均高度1.4m，屬中溼狀態，根據室內試驗法確定土基回彈模量50mpa，年降雨量1200mm，最高氣溫39℃，最低氣溫-10℃。
擬採用瀝青混凝土路面，根據規範規定，查表得其設計使用期12年。
b、交通荷載情況
根據區域交通分析**近期交通組成和交通量如表1所示，交通量年平均增長率為4%。
表1 近期交通組成與交通量
要求：試根據交通荷載等級，選擇相應的基層（和底基層）材料進行組合設計，並根據進行瀝青路面厚度設計計算，編制計算書（計算書格式及編目示例附後）。
一、基本設計條件與引數
依題意得，基本設計條件如下：新建二級公路，雙向四車道，路面寬度16m，公路自然區劃iv區，低液限粘土土質，填方路基最大高度2.1m，路床頂距地下水位平均高度1.
4m，中濕狀態，年降雨量1200mm，最高氣溫39℃，最低氣溫-10℃。
基本引數如下：土基回彈模量50mpa，設計使用期12年，交通量年平均增長率為4%。
二、交通量分析
本設計的累計當量軸次的計算以雙輪組單軸載100kn為標準軸載，以bzz-100表示。
1. 當設計彎沉值為指標時，當量軸次計算公式及計算結果如下：
注：軸載小於25kn的軸載作用不計
查《規範》得該公路車道係數為0.4，累計當量軸次計算如下：
屬於中等交通。
2. 以半剛性基層層底拉應力為指標計算當量軸次
注：軸載小於50kn的軸載作用不計
查《規範》得車道係數為0.4，累計當量軸次計算如下：
屬於重交通。
由1、2計算可得，該設計道路的累積軸載情況屬於重交通級別。
3、結構組合設計
1.初擬結構組合和材料選取
參照《規範》，本道路設計選用6層基本層位，路面結構面層採用瀝青混凝土(18cm)，其中表面層採用細粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層採用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)，下面層採用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度8cm)；基層採用水泥穩定碎石（厚度取20cm）；底基層採用石灰土（厚度待定），初擬厚度40cm。
2.各層材料的抗壓模量與劈裂強度
查表得到各層材料的抗壓回彈模量和劈裂強度。抗壓回彈模量取20℃的模量，得到20℃的抗壓回彈模量：細粒式密級配瀝青混凝土為1400mpa，中粒式密級配瀝青混凝土為1200mpa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1000mpa，水泥碎石為1500mpa，石灰土550mpa。
彎拉回彈模量和彎拉強度瀝青層取15℃的值，分別為2000mpa、 1800mpa、1200mpa、3550mpa、1480mpa。
各層材料的劈裂強度：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4mpa，中粒式密級配瀝青混凝土為1.
0mpa，粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8mpa，水泥碎石為0.5mpa，石灰土0.
225mpa。
3.土基回彈模量的確定
依題意得土基回彈模量為50mpa。
四、彎沉計算
本公路為二級公路，公路等級係數取1.1，面層是瀝青混凝土，面層型別係數取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大於20cm，基層型別係數取1.
0。該路面結構屬於彈性層狀體系，計算較複雜，因此借助計算機軟體完成計算任務，計算結果如下：
路面設計彎沉
五、層底拉應力計算
通過電算程式計算得到，各層層底拉應力與容許拉應力計算結果如下：
六、設計極限狀態驗證
極限狀態驗證如下：
路面厚度驗證如下：
因此方案一符合設計要求。
七、設計成果優化
由於設計道路等級僅為二級公路，出於節省瀝青用料的目的，新的方案從減少瀝青層厚度的角度考慮，同時加厚水泥穩定碎石基層厚度，在保證路面承載能力和滿足最小防凍厚度的要求，底基層厚度也可得到一定的縮減。
設計方案如下：
1.初擬結構組合和材料選取
路面結構面層採用瀝青混凝土(15cm)，其中表面層採用細粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層採用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度5cm)，下面層採用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)；基層採用水泥穩定碎石（厚度取30cm）；底基層採用石灰土（厚度待定），初擬厚度30cm。
2.各層材料的抗壓模量與劈裂強度與設計彎沉計算同方案一。
路面設計彎沉
五、層底拉應力計算
通過電算程式計算得到，各層層底拉應力與容許拉應力計算結果如下：
六、設計極限狀態驗證
極限狀態驗證如下：
路面厚度驗證如下：
因此方案二符合設計要求。
綜上，方案二和方案一都能滿足強度和彎沉指標的要求，但方案二中路面結構層總厚度和瀝青面層厚度降低，造價更加低廉，因此，在道路要求不高的條件下，可選擇方案二。
普通水泥混凝土路面板厚設計計算
書學號姓名班級
成績日期： 2023年9月
普通水泥混凝土路面板厚設計
a、基本情況
某地擬新建一條二級公路省道，路線總長21km，雙向四車道，路面寬度為16m，該地屬公路自然區劃iv區，路基為低液限粘土，路床頂距地下水位平均高度1.4m，本地石料以砂岩為主。
擬採用普通水泥混凝土路面，根據規範規定，查表得其設計基準期20年，目標可靠度85%。綜合以往工程情況，結合施工企業一般技術、裝置和工藝水平，確定其變異水平等級為「中」。
b、交通荷載情況
根據區域交通分析確定：設計車道初始年平均日標準軸載作用次數ns為3775，交通量年平均增長率為4%；設計荷載選定為單軸雙輪100kn，單次極限荷載經調研選定為單軸雙輪170kn。
c、其他已知情況
選定平面尺寸：5m長，4m寬。
接縫：縮縫為設傳力杆的假縫，縱縫為帶拉桿的平頭真縫。
路肩：基層材料與路面相同，面層採用與面層同厚度水泥混凝土，與路面板間設拉桿連線。
要求：試根據交通荷載等級，選擇相應的基層（和底基層）材料進行組合設計，並根據初估板厚進行板厚設計計算，編制計算書（計算書格式及編目示例附後）。
1、基本設計條件與引數
依題意得：設計道路為二級公路，路面寬度16m，屬公路自然區劃iv區，路基為低液限粘土，路床頂距地下水位平均高度1.4m，設計基準期20年，目標可靠度85%，變異水平等級為「中」；設計車道初始年平均日標準軸載作用次數ns為3775，交通量年平均增長率為4%；設計荷載選定為單軸雙輪100kn，單次極限荷載經調研選定為單軸雙輪170kn。
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