道路工程课程设计 1

道路工程课程设计

1 新建沥青路面设计步骤

1.1根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型、设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。

1.1.1 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。

k

p

式中： NC1,iC2,ini(i)4.35

Pi1

N——标准轴载的当量轴次（次/d）

n i ——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d） P ——标准轴载（KN）。

Pi——被换算车型的各级轴载（KN）

C 1——轴数系数：当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数C1=m（轴数）；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，轴数系数按式C1=1+1.2（m -1）计算。

C 2——轮组系数：双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。

解放 CA10 B：因为前轴载=19.4＜25，略去。

黄河 JN150

pi4.35

)Pi1

494.3516.4367()

100

101.64.35

11367()498.72次

100

k

pi4.35

)Pi1

60.854.35

11882()101.63次

100NC1,iC2,ini(

k

NC1,iC2,ini(

日野 KB222

pi4.35

)Pi1

50.24.35

k

NC1,iC2,ini(

太脱拉 138：由于后轴距≤3，故 C1，i=1+1.2（m-1）=2.2 k

NCC2,ini

(pi)4.35

1,i

i1

P

16.475(51.44.35

100)

2.2175(80100

)4.35

89.05次

东风 KM340：因为前轴载=24.6＜25，略去。 k

NCpi1,iC2,ini(

)4.35

i1

P

111009(67.84.35

100)186.10次

黄河JN362

k

NC(

pi4.35

1,iC2,ini

i1

P) 16.421(634.35

100

) 1121(127)4.3541.84次

100

日野FC164：因为前轴载=23.9＜25，略去。 k

NCpi4.1,iC2,ini(

i1P

)35

11343(

714. 100

)35

77.32次

N总=101.63+498.72+183.96+89.05+186.10+41.84+77.32=1178.62（次）

计算设计年限起算年2012年的轴载次数

从调查年2009至通车年2012，有3年。

N1N(11)31178.62(10.09)31526次

从调查年2009至2019，有10年。 N2N(11)101178.62(10.09)102790次

计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数

拟建二级公路，路面的设计年限为12年， 车道系数η，见表2-3-1 ,取η=0.65 。 表2-3-1 车道系数η

365(1r1)t1365(1r2)t1 NeN1N2

r1r2

365[(19%)71]365(13%)5115260.6527900.65 9%3%6845220.6400万次





故应属于高级路面。

该值可用来计算路面设计弯沉及沥青层底拉应力。

1.1.2 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。

'

N'C1',iC2,ini(

‘

pi8

)P

式中：

C1´ ——轴数系数。

当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数C1´ =m（轴数）；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，轴数系数按式C1´ =1+2（m-1）计算。

C2 ´——轮组系数：双轮组为1，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

解放 CA10 B：因为前轴载=19.4＜50，略去。

k

NC''

p1,iC2,ini(i)8

i1P

11882(60.858

100

)16.58次

黄河 JN150：因为前轴载=49＜50，略去。

k

NC'

'

pi

1,iC2,ini(

)8

i1P 11367(

101.6100

)8

416.69次日野 KB222 k

NCp81,iC2,ini(i)

i1

P 118.5121(50.28

100

)

11121(104.38

100

)178.49次太脱拉 138由于后轴距≤3，故 C，1，I =1+2（m-1）=3

k

NCp

i1,iC2,ini()8 i1

P 118.575(51.4)8

100

3175(80)8

10037.84次

东风 KM340：因为前轴载=24.6＜50，略去。

k

NCpi1,iC2,ini(

)8

i1

P

黄河JN362

k pNC1,iC2,ini(i)8

Pi1

638

118.521()

100

12781121()151.75次

100

日野FC164：因为前轴载=23.9＜50，略去

p NC1,iC2,ini(i)8Pi1

718

11343()22.15次 100

k

N总=16.58+416.69+178.49+37.84+45.05+151.75+22.15=868.55（次）。

计算设计年限起算年2012年的轴载次数 从调查年2009至通车年2012，有3年。

N1N(11)3868.55(10.09)31124.80次

从调查年2009至2019，有10年。

N2N(11)10868.55(10.09)102056.17次

计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数

365(1r1)t1365(1r2)t1NeN1N2

rr12

365[(19%)71]365[(13%)51]1124.800.652056.170.65

9%3%

5045153.2次该值可用来计算半刚性基层层底拉应力。 1.1.3路面设计弯沉值 二级公路AC =1.10;

AS：面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0:沥青表面处治为1.2;中、低级路面为1.3;



A b基层类型系数，对于半刚性基层为1.0;

N e：设计年限内一个车道上的累计当量轴次数=7433152.5。

ld

600

AcAsAb0.2Ne

600

1.10110.2

6845220.6 28.34(0.01mm) 

1.2 按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长度不应小于500米 )确定各路段土基弹性模量。

1.2.1由路床表面至地下水位的高度H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。

1.2.2由土基的干湿类型，查得路基土的平均稠度ωC。 1.2.3由路基土的平均稠度，查表得土基回弹模量E0。

1.2.4如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0。

解：由资料知该路段属自然区划Ⅱ2区，路槽底距地下水位的高度H= 2.1 m。查表2-2-3

H12.7,H22.0

可得Ⅱ2区粉质轻亚粘土路基的临界高度

再根据表2-2-2（H HH）可知该段路属中湿类型，由表2-2-1查得分界稠

2

1

度为 1.10,0.95

c1c2

内插可知路基上层80m范围内的平均稠度

c

(1.100.95)

(2.12.0)0.950.97

(2.72.0)

由表2-2-5知当 0.97时

c

E0

(0.970.90)

(26.022.5)22.524.95MP

(1.000.90)

E0=24.95(1+20%)=29.9

1.3 初拟路面结构因为设计年限内一个车道上的累计当量轴次数大于400104按徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第337页表2-3-7b的路面组合为 --------------------------------------- 面层 沥青混凝土 8-10 cm ----------------------------------------- 基层 二灰稳定集料 20 cm ----------------------------------------- 底基层 ?

-----------------------------------------， 方案1：

面层采用二层式沥青面层，上面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm)。基层采用水泥碎石(厚度取20cm)，底基层采用石灰土(含灰量为12%，厚度待定)。

---------------------------

中粒式沥青混凝土 4cm σsp =1.0MP ， ---------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

水泥稳定碎石 20 cm σsp =0.5MP ， ---------------------------

石灰土 (12﹪) ? σsp =0.25MP ， --------------------------- 土基

路面结构层各层底容许拉应力计算：

4、各层材料抗压模量与劈裂强度的确定

查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：

5、相关设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1）设计弯沉值

ld= 28.34 cm (0.01 mm)

2）①沥青层层底拉应力

Ks0.09Ne0.22/Ac

Ac——公路等级系数。高速公路、一级公路为1.0；二级公路为1.1；三、四级公路为1.2。

Ne——设计年限内一个车道上的累计当量轴次。 .6 Ks0.09Ne0.22/Ac0.096845220查表2-3-9a得：

中粒式密级配沥青混凝土 σsp =1.0MP ， 粗粒式密级配沥青混凝土 σsp =0.8MP 上层层底拉应力

0.22

.1

2.61

R

sp

Ks



1.0

0.382.61

下层层底拉应力 R

0.8

0.31

Ks2.61

②水泥稳定碎石基层层底拉应力



sp

.6Ks0.35Ne0.11/Ac0.356845220

0.11

.1

1.80

查表2-3-9b得

水泥稳定碎石 σsp =0.5MP

0.5

0.28

Ks1.80

③石灰土底基层层底拉应力

R

sp



.6Ks0.45Ne0.11/Ac0.456845220

0.11

.1

2.31

查表2-3-9b得 石灰土 σsp =0.25MP

Ks

6、设计资料总结：

R

sp



0.25

0.112.31

7、确定石灰煤渣矿渣层厚度

运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。

计算机计算成果如下：

************************** *新建路面设计成果文件汇总* **************************

轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 882 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 367 3 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 121 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组

设计年限 12 车道系数 .65

序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 ％ 2 5 3 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1237 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5391637

交通量

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 898 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3914058

公路等级 二级公路

公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .4 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .29 3 水泥稳定碎石 .5 .3 4 石灰土 .25 .12

新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.34 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20℃) (15℃)

1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 1 2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 .8

3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 .5 4 石灰土 ? 700 700 .25 5 土基 29.9

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 28.34 (0.01mm)

H( 4 )= 30 cm LS= 29.4 (0.01mm) H( 4 )= 35 cm LS= 26.6 (0.01mm)

H( 4 )= 31.9 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 31.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 31.9 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 31.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 18.1 cm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 .

竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 计算应力

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 计算应力

3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 计算应力

4 石灰土 32 700 700 计算应力

5 土基 29.9

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 28.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 80.6 (0.01mm)

抗压模量(MPa)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 384.3 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 311.6 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.224 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.088 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .101 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .104 (MPa)

通过计算机设计得到确定石灰土层的厚度为32cm，实际路面结构的实测弯沉值为35.3cm（0.01mm）>29.9cm，沥青面层的层底均受压应力，水泥稳定碎石层层底的最大拉应力为0.101Mpa

面层采用二层式沥青面层，上面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm)。基层采用二灰碎石 (厚度取20cm)，底基层采用石灰土(含灰量为8%，厚度待定)。

---------------------------

中粒式沥青混凝土 4cm σsp =1.0MP ， ---------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

二灰碎石 20 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

石灰土 (8﹪) ? σsp =0.2MP ， --------------------------- 土基

路面结构层各层底容许拉应力计算： 各层材料抗压模量与劈裂强度的确定

查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：

5、相关设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1）设计弯沉值

ld= 28.34 cm (0.01 mm)

①沥青层层底拉应力

Ks0.09Ne0.22/Ac

Ac——公路等级系数。高速公路、一级公路为1.0；二级公路为1.1；三、四级公路为1.2。

Ne——设计年限内一个车道上的累计当量轴次。 .6 Ks0.09Ne0.22/Ac0.096845220查表2-3-9a得：

中粒式密级配沥青混凝土 σsp =1.0MP ， 粗粒式密级配沥青混凝土 σsp =0.8MP 上层层底拉应力

0.22

.1

2.61

R

sp

Ks



1.0

0.382.61

下层层底拉应力

②二灰碎石基层层底拉应力

R

sp

Ks



0.8

0.312.61

Ks0.35N

0.11e

0.11

0.356845220.6/Ac

.1

1.80

查表2-3-9b得

二灰碎石 σsp =0.8MP

R

sp

Ks



0.8

0.441.80

③石灰土底基层层底拉应力

.6Ks0.45Ne0.11/Ac0.456845220

0.11

.1

2.31

查表2-3-9b得 石灰土 σsp =0.2MP

6、设计资料总结：

R

sp

Ks



0.2

0.092.31

1.5确定石灰土层厚度

运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。

计算机计算成果如下：

轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 882 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 367 3 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 121 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组

设计年限 12 车道系数 .65

序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 ％ 2 5 3 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1237 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5391637

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 898

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3914058

公路等级 二级公路

公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .4 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .29 3 石灰粉煤灰碎石 .8 .47 4 石灰土 .2 .09

新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.34 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa)

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 .38

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 .31

3 石灰粉煤灰碎石 20 1700 1700 .44

4 石灰土 ? 400 400 .09

5 土基 29.9

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 28.34 (0.01mm)

H( 4 )= 40 cm LS= 28.7 (0.01mm) H( 4 )= 45 cm LS= 26.7 (0.01mm)

H( 4 )= 40.9 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 40.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 40.9 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 40.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 9.1 cm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 .

竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 计算应力

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 计算应力

3 石灰粉煤灰碎石 20 1700 1700 计算应力

4 石灰土 20 400 400 计算应力

5 土基 29.9

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 41 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 46.8 (0.01mm)

抗压模量(MPa)

第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 55.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 184 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 384.3 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 311.6 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.285 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.113 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .261 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .097 (MPa)

2 路面补强设计步骤

2.1 对原有公路进行技术调查，掌握设计资料;

3+500~5+000 段，测得路槽底以下 80 cm 分层含水量为： 19.55% 、 19.90% 、 20.78% 、 21.10% 、 21.74% 、 21.10% 、 21.66% 、 21.90% （ 0~ 80cm , 每 10cm 为一层）

对 3+500~5+000 段，在冻前进行用标准轴对路面弯沉实测，测定时路表温度与前5H平均气温之和为56.0℃，弯沉值为： 123 、 120 、 113 、 110 、 136 、 131 、 129 、 115 、 106 、 128 、 99 、 165 、 190 、 143 、 148 、 112 、 144 、 126 、 145 、89 、 97 、100、105、108、119、97、115、112、111、106。（单位为 1/100mm ）土基回弹模量为40MPa。

2.2 按设计任务书的要求或调查交通量的有关资料，确定公路等级、面层与基层类型，计算设计弯沉值与各补强层的容许拉应力;

2.3 按土基干湿类型和土质，以及路段弯沉值比较接近的因素对全线进行分段，确定各路段原路面的计算弯沉和当量回弹模量。（季节系数取1.2，湿度系

数取1.0） 2.4 拟定几种可能的结构组合与设计层，并确定各补强层的材料参数; 2.5 根据补强的设计方法计算设计层厚度。对季节性冰冻地区的潮湿、过湿路段还应验算防冻厚度;

2.6 根据各方案的计算结果，进行技术经济比较，确定采用的补强方案。

补强厚度计算时，若补强单层时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，补强n-1层时以n层弹性体系为力学模型计算。

3 新建水泥混凝土路面设计步骤

3.1计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne 通过调查、预测确定初期交通量和交通组成，以及设计使用年限内交通量的年

平均增长率。并换算成设计使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne。

利用当地交通量观测和统计资料，获得所设计公路的的 车型、轴型和轴载组成数据，分析计算设计车道使用初期的标准轴载日作用次数。分析计算可采用轴载当量换算系数法。

16n

P NNi

sii100 i1

0.43

单轴单轮组：i2.22103Pi

5 双轴双轮组：i1.0710Pi0.22

三轴双轮组：i2.24108Pi0.22

NS——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；

Pi——单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载的总重(KN)；

n——轴型和轴载级位数；

Ni——各类轴型i级轴载的作用次数；

δi——轴-轮型系数，单轴-双轮组时， δi =1；单轴-单轮、双轴-双轮组、三轴-双轮组分别按相应公式计算。

各种汽车的额定轴重和轴型，可参阅有关资料 标准轴载累计作用次数

设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数Ne可按下式计算。 t

N[(1)1]365 Nes

 Ne——标准轴载累计作用次数；

t ——设计基准期；

γ ——交通量年平均增长率；

η ——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选用。

车辆轮迹横向分布系数表

强度、面板厚度、基层类型和模量等各项要求在程度上的差别，按相应的设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ne，将交通划分为特重、重、中等和轻四级。 交通等级

设计车道标准 轴载累计作用次数Ne(104)

特重 重

中等

轻 ＜3

＞2000 100-2000 3

-100

根据路基土质和水温状况、路面材料性质与供应情况以及交通繁重程度，初拟路面结构断面，包括结构层次、类型选择和厚度。混凝土面层的厚度依据交通等级可参照表所列的范围选择。

3.3确定基层顶面的当量回弹模量Et 通过野外和室内试验，或者利用表列数值，确定路基、垫层和基层的回弹模量，确定基层顶面的当量回弹模量Et。 1/3

221/3Exb h1E1h2E2

12DExxEtahxE022hEx hh120Ex

1332

E1h1E2h2h1h211

D x

124E1h1E2h2

0.550.45

Ex a6.2211.51Exb11.44EE

00

规范规定基层顶面的当量回弹模量

3.4确定混凝土的设计弯拉强度 ，再计算确定混凝土的弯拉弹性摸量Ec

对混凝土混合料进行配合比设计，通过试验确定混凝土的设计弯拉强度 ，再计算确定混凝土的弯拉弹性摸量Ec。

3.5 计算作用于在板边缘中点处产生的温度疲劳应力σt。 ccg tmx



EhT

B

x

c frtmaktb trkttmtmfr3.6计算荷载疲劳应力

根据基层顶面计算回弹模量Et与混凝土的弯拉弹性模量Ec以及初拟的面板厚度h，计算相应的荷载应力 ，选取综合影响系数Kc。接缝应力折减系数 Kr和荷载累计疲劳应力系数Kf，并与 相乘即可得到荷载疲劳应力 。

ps0.077r0.60h21 prkrkfkcps

Ec3 kN

r0.537hfekr ——考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，kr =0.87～Et

0.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值)；纵缝为不设拉杆的平缝或自



水泥混凝土路面水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用下式

r(prtr)fr

初设板厚可作为设计板厚h。否则，需要重新初设板厚，或改变板的平面尺寸，或改变垫、基层结构，重新进行计算，直至满足上述要求为止。

道路工程课程设计

1 新建沥青路面设计步骤

1.1根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型、设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。

1.1.1 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。

k

p

式中： NC1,iC2,ini(i)4.35

Pi1

N——标准轴载的当量轴次（次/d）

n i ——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d） P ——标准轴载（KN）。

Pi——被换算车型的各级轴载（KN）

C 1——轴数系数：当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数C1=m（轴数）；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，轴数系数按式C1=1+1.2（m -1）计算。

C 2——轮组系数：双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。

解放 CA10 B：因为前轴载=19.4＜25，略去。

黄河 JN150

pi4.35

)Pi1

494.3516.4367()

100

101.64.35

11367()498.72次

100

k

pi4.35

)Pi1

60.854.35

11882()101.63次

100NC1,iC2,ini(

k

NC1,iC2,ini(

日野 KB222

pi4.35

)Pi1

50.24.35

k

NC1,iC2,ini(

太脱拉 138：由于后轴距≤3，故 C1，i=1+1.2（m-1）=2.2 k

NCC2,ini

(pi)4.35

1,i

i1

P

16.475(51.44.35

100)

2.2175(80100

)4.35

89.05次

东风 KM340：因为前轴载=24.6＜25，略去。 k

NCpi1,iC2,ini(

)4.35

i1

P

111009(67.84.35

100)186.10次

黄河JN362

k

NC(

pi4.35

1,iC2,ini

i1

P) 16.421(634.35

100

) 1121(127)4.3541.84次

100

日野FC164：因为前轴载=23.9＜25，略去。 k

NCpi4.1,iC2,ini(

i1P

)35

11343(

714. 100

)35

77.32次

N总=101.63+498.72+183.96+89.05+186.10+41.84+77.32=1178.62（次）

计算设计年限起算年2012年的轴载次数

从调查年2009至通车年2012，有3年。

N1N(11)31178.62(10.09)31526次

从调查年2009至2019，有10年。 N2N(11)101178.62(10.09)102790次

计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数

拟建二级公路，路面的设计年限为12年， 车道系数η，见表2-3-1 ,取η=0.65 。 表2-3-1 车道系数η

365(1r1)t1365(1r2)t1 NeN1N2

r1r2

365[(19%)71]365(13%)5115260.6527900.65 9%3%6845220.6400万次





故应属于高级路面。

该值可用来计算路面设计弯沉及沥青层底拉应力。

1.1.2 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载Pi的作用次数ni，匀应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。

'

N'C1',iC2,ini(

‘

pi8

)P

式中：

C1´ ——轴数系数。

当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数C1´ =m（轴数）；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，轴数系数按式C1´ =1+2（m-1）计算。

C2 ´——轮组系数：双轮组为1，单轮组为18.5，四轮组为0.09。

解放 CA10 B：因为前轴载=19.4＜50，略去。

k

NC''

p1,iC2,ini(i)8

i1P

11882(60.858

100

)16.58次

黄河 JN150：因为前轴载=49＜50，略去。

k

NC'

'

pi

1,iC2,ini(

)8

i1P 11367(

101.6100

)8

416.69次日野 KB222 k

NCp81,iC2,ini(i)

i1

P 118.5121(50.28

100

)

11121(104.38

100

)178.49次太脱拉 138由于后轴距≤3，故 C，1，I =1+2（m-1）=3

k

NCp

i1,iC2,ini()8 i1

P 118.575(51.4)8

100

3175(80)8

10037.84次

东风 KM340：因为前轴载=24.6＜50，略去。

k

NCpi1,iC2,ini(

)8

i1

P

黄河JN362

k pNC1,iC2,ini(i)8

Pi1

638

118.521()

100

12781121()151.75次

100

日野FC164：因为前轴载=23.9＜50，略去

p NC1,iC2,ini(i)8Pi1

718

11343()22.15次 100

k

N总=16.58+416.69+178.49+37.84+45.05+151.75+22.15=868.55（次）。

计算设计年限起算年2012年的轴载次数 从调查年2009至通车年2012，有3年。

N1N(11)3868.55(10.09)31124.80次

从调查年2009至2019，有10年。

N2N(11)10868.55(10.09)102056.17次

计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次数

365(1r1)t1365(1r2)t1NeN1N2

rr12

365[(19%)71]365[(13%)51]1124.800.652056.170.65

9%3%

5045153.2次该值可用来计算半刚性基层层底拉应力。 1.1.3路面设计弯沉值 二级公路AC =1.10;

AS：面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0:沥青表面处治为1.2;中、低级路面为1.3;



A b基层类型系数，对于半刚性基层为1.0;

N e：设计年限内一个车道上的累计当量轴次数=7433152.5。

ld

600

AcAsAb0.2Ne

600

1.10110.2

6845220.6 28.34(0.01mm) 

1.2 按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长度不应小于500米 )确定各路段土基弹性模量。

1.2.1由路床表面至地下水位的高度H、地区所在的自然区划及土质查沥青路面设计规范，确定土基的干湿类型。

1.2.2由土基的干湿类型，查得路基土的平均稠度ωC。 1.2.3由路基土的平均稠度，查表得土基回弹模量E0。

1.2.4如果是高等公路，由沥青路面设计规范说明，采用重型击实试验时，土基回弹模量E0。

解：由资料知该路段属自然区划Ⅱ2区，路槽底距地下水位的高度H= 2.1 m。查表2-2-3

H12.7,H22.0

可得Ⅱ2区粉质轻亚粘土路基的临界高度

再根据表2-2-2（H HH）可知该段路属中湿类型，由表2-2-1查得分界稠

2

1

度为 1.10,0.95

c1c2

内插可知路基上层80m范围内的平均稠度

c

(1.100.95)

(2.12.0)0.950.97

(2.72.0)

由表2-2-5知当 0.97时

c

E0

(0.970.90)

(26.022.5)22.524.95MP

(1.000.90)

E0=24.95(1+20%)=29.9

1.3 初拟路面结构因为设计年限内一个车道上的累计当量轴次数大于400104按徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第337页表2-3-7b的路面组合为 --------------------------------------- 面层 沥青混凝土 8-10 cm ----------------------------------------- 基层 二灰稳定集料 20 cm ----------------------------------------- 底基层 ?

-----------------------------------------， 方案1：

面层采用二层式沥青面层，上面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm)。基层采用水泥碎石(厚度取20cm)，底基层采用石灰土(含灰量为12%，厚度待定)。

---------------------------

中粒式沥青混凝土 4cm σsp =1.0MP ， ---------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

水泥稳定碎石 20 cm σsp =0.5MP ， ---------------------------

石灰土 (12﹪) ? σsp =0.25MP ， --------------------------- 土基

路面结构层各层底容许拉应力计算：

4、各层材料抗压模量与劈裂强度的确定

查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：

5、相关设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1）设计弯沉值

ld= 28.34 cm (0.01 mm)

2）①沥青层层底拉应力

Ks0.09Ne0.22/Ac

Ac——公路等级系数。高速公路、一级公路为1.0；二级公路为1.1；三、四级公路为1.2。

Ne——设计年限内一个车道上的累计当量轴次。 .6 Ks0.09Ne0.22/Ac0.096845220查表2-3-9a得：

中粒式密级配沥青混凝土 σsp =1.0MP ， 粗粒式密级配沥青混凝土 σsp =0.8MP 上层层底拉应力

0.22

.1

2.61

R

sp

Ks



1.0

0.382.61

下层层底拉应力 R

0.8

0.31

Ks2.61

②水泥稳定碎石基层层底拉应力



sp

.6Ks0.35Ne0.11/Ac0.356845220

0.11

.1

1.80

查表2-3-9b得

水泥稳定碎石 σsp =0.5MP

0.5

0.28

Ks1.80

③石灰土底基层层底拉应力

R

sp



.6Ks0.45Ne0.11/Ac0.456845220

0.11

.1

2.31

查表2-3-9b得 石灰土 σsp =0.25MP

Ks

6、设计资料总结：

R

sp



0.25

0.112.31

7、确定石灰煤渣矿渣层厚度

运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。

计算机计算成果如下：

************************** *新建路面设计成果文件汇总* **************************

轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 882 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 367 3 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 121 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组

设计年限 12 车道系数 .65

序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 ％ 2 5 3 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1237 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5391637

交通量

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 898 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3914058

公路等级 二级公路

公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .4 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .29 3 水泥稳定碎石 .5 .3 4 石灰土 .25 .12

新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.34 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20℃) (15℃)

1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 1 2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 .8

3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 .5 4 石灰土 ? 700 700 .25 5 土基 29.9

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 28.34 (0.01mm)

H( 4 )= 30 cm LS= 29.4 (0.01mm) H( 4 )= 35 cm LS= 26.6 (0.01mm)

H( 4 )= 31.9 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 31.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 31.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 31.9 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 31.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 18.1 cm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 .

竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 计算应力

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 计算应力

3 水泥稳定碎石 20 1500 1500 计算应力

4 石灰土 32 700 700 计算应力

5 土基 29.9

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 28.2 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.3 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 80.6 (0.01mm)

抗压模量(MPa)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 384.3 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 311.6 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.224 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.088 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .101 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .104 (MPa)

通过计算机设计得到确定石灰土层的厚度为32cm，实际路面结构的实测弯沉值为35.3cm（0.01mm）>29.9cm，沥青面层的层底均受压应力，水泥稳定碎石层层底的最大拉应力为0.101Mpa

面层采用二层式沥青面层，上面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm)。基层采用二灰碎石 (厚度取20cm)，底基层采用石灰土(含灰量为8%，厚度待定)。

---------------------------

中粒式沥青混凝土 4cm σsp =1.0MP ， ---------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

二灰碎石 20 cm σsp =0.8MP ， ---------------------------

石灰土 (8﹪) ? σsp =0.2MP ， --------------------------- 土基

路面结构层各层底容许拉应力计算： 各层材料抗压模量与劈裂强度的确定

查徐家钰和程家驹编著的《道路工程》第342页表2-3-9，得到各种材料的抗压模量和劈裂强度，见下表：

5、相关设计指标的确定

对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1）设计弯沉值

ld= 28.34 cm (0.01 mm)

①沥青层层底拉应力

Ks0.09Ne0.22/Ac

Ac——公路等级系数。高速公路、一级公路为1.0；二级公路为1.1；三、四级公路为1.2。

Ne——设计年限内一个车道上的累计当量轴次。 .6 Ks0.09Ne0.22/Ac0.096845220查表2-3-9a得：

中粒式密级配沥青混凝土 σsp =1.0MP ， 粗粒式密级配沥青混凝土 σsp =0.8MP 上层层底拉应力

0.22

.1

2.61

R

sp

Ks



1.0

0.382.61

下层层底拉应力

②二灰碎石基层层底拉应力

R

sp

Ks



0.8

0.312.61

Ks0.35N

0.11e

0.11

0.356845220.6/Ac

.1

1.80

查表2-3-9b得

二灰碎石 σsp =0.8MP

R

sp

Ks



0.8

0.441.80

③石灰土底基层层底拉应力

.6Ks0.45Ne0.11/Ac0.456845220

0.11

.1

2.31

查表2-3-9b得 石灰土 σsp =0.2MP

6、设计资料总结：

R

sp

Ks



0.2

0.092.31

1.5确定石灰土层厚度

运用HPDS2003公路路面设计程序系统进行计算。

计算机计算成果如下：

轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算

序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 882 2 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 367 3 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 121 4 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组

设计年限 12 车道系数 .65

序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 7 9 ％ 2 5 3 ％

当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1237 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5391637

当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 898

设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3914058

公路等级 二级公路

公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .4 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .29 3 石灰粉煤灰碎石 .8 .47 4 石灰土 .2 .09

新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.34 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa)

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 .38

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 .31

3 石灰粉煤灰碎石 20 1700 1700 .44

4 石灰土 ? 400 400 .09

5 土基 29.9

按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD= 28.34 (0.01mm)

H( 4 )= 40 cm LS= 28.7 (0.01mm) H( 4 )= 45 cm LS= 26.7 (0.01mm)

H( 4 )= 40.9 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 40.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 40.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度 :

H( 4 )= 40.9 cm(仅考虑弯沉)

H( 4 )= 40.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 9.1 cm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 .

竣工验收弯沉值和层底拉应力计算

公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 计算信息

(20℃) (15℃) 1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 计算应力

2 粗粒式沥青混凝土 6 1000 1400 计算应力

3 石灰粉煤灰碎石 20 1700 1700 计算应力

4 石灰土 20 400 400 计算应力

5 土基 29.9

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 41 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 46.8 (0.01mm)

抗压模量(MPa)

第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 55.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 184 (0.01mm)

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 384.3 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)

LS= 311.6 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)

计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :

第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.285 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.113 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .261 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .097 (MPa)

2 路面补强设计步骤

2.1 对原有公路进行技术调查，掌握设计资料;

3+500~5+000 段，测得路槽底以下 80 cm 分层含水量为： 19.55% 、 19.90% 、 20.78% 、 21.10% 、 21.74% 、 21.10% 、 21.66% 、 21.90% （ 0~ 80cm , 每 10cm 为一层）

对 3+500~5+000 段，在冻前进行用标准轴对路面弯沉实测，测定时路表温度与前5H平均气温之和为56.0℃，弯沉值为： 123 、 120 、 113 、 110 、 136 、 131 、 129 、 115 、 106 、 128 、 99 、 165 、 190 、 143 、 148 、 112 、 144 、 126 、 145 、89 、 97 、100、105、108、119、97、115、112、111、106。（单位为 1/100mm ）土基回弹模量为40MPa。

2.2 按设计任务书的要求或调查交通量的有关资料，确定公路等级、面层与基层类型，计算设计弯沉值与各补强层的容许拉应力;

2.3 按土基干湿类型和土质，以及路段弯沉值比较接近的因素对全线进行分段，确定各路段原路面的计算弯沉和当量回弹模量。（季节系数取1.2，湿度系

数取1.0） 2.4 拟定几种可能的结构组合与设计层，并确定各补强层的材料参数; 2.5 根据补强的设计方法计算设计层厚度。对季节性冰冻地区的潮湿、过湿路段还应验算防冻厚度;

2.6 根据各方案的计算结果，进行技术经济比较，确定采用的补强方案。

补强厚度计算时，若补强单层时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，补强n-1层时以n层弹性体系为力学模型计算。

3 新建水泥混凝土路面设计步骤

3.1计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne 通过调查、预测确定初期交通量和交通组成，以及设计使用年限内交通量的年

平均增长率。并换算成设计使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne。

利用当地交通量观测和统计资料，获得所设计公路的的 车型、轴型和轴载组成数据，分析计算设计车道使用初期的标准轴载日作用次数。分析计算可采用轴载当量换算系数法。

16n

P NNi

sii100 i1

0.43

单轴单轮组：i2.22103Pi

5 双轴双轮组：i1.0710Pi0.22

三轴双轮组：i2.24108Pi0.22

NS——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；

Pi——单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载的总重(KN)；

n——轴型和轴载级位数；

Ni——各类轴型i级轴载的作用次数；

δi——轴-轮型系数，单轴-双轮组时， δi =1；单轴-单轮、双轴-双轮组、三轴-双轮组分别按相应公式计算。

各种汽车的额定轴重和轴型，可参阅有关资料 标准轴载累计作用次数

设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数Ne可按下式计算。 t

N[(1)1]365 Nes

 Ne——标准轴载累计作用次数；

t ——设计基准期；

γ ——交通量年平均增长率；

η ——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选用。

车辆轮迹横向分布系数表

强度、面板厚度、基层类型和模量等各项要求在程度上的差别，按相应的设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ne，将交通划分为特重、重、中等和轻四级。 交通等级

设计车道标准 轴载累计作用次数Ne(104)

特重 重

中等

轻 ＜3

＞2000 100-2000 3

-100

根据路基土质和水温状况、路面材料性质与供应情况以及交通繁重程度，初拟路面结构断面，包括结构层次、类型选择和厚度。混凝土面层的厚度依据交通等级可参照表所列的范围选择。

3.3确定基层顶面的当量回弹模量Et 通过野外和室内试验，或者利用表列数值，确定路基、垫层和基层的回弹模量，确定基层顶面的当量回弹模量Et。 1/3

221/3Exb h1E1h2E2

12DExxEtahxE022hEx hh120Ex

1332

E1h1E2h2h1h211

D x

124E1h1E2h2

0.550.45

Ex a6.2211.51Exb11.44EE

00

规范规定基层顶面的当量回弹模量

3.4确定混凝土的设计弯拉强度 ，再计算确定混凝土的弯拉弹性摸量Ec

对混凝土混合料进行配合比设计，通过试验确定混凝土的设计弯拉强度 ，再计算确定混凝土的弯拉弹性摸量Ec。

3.5 计算作用于在板边缘中点处产生的温度疲劳应力σt。 ccg tmx



EhT

B

x

c frtmaktb trkttmtmfr3.6计算荷载疲劳应力

根据基层顶面计算回弹模量Et与混凝土的弯拉弹性模量Ec以及初拟的面板厚度h，计算相应的荷载应力 ，选取综合影响系数Kc。接缝应力折减系数 Kr和荷载累计疲劳应力系数Kf，并与 相乘即可得到荷载疲劳应力 。

ps0.077r0.60h21 prkrkfkcps

Ec3 kN

r0.537hfekr ——考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，kr =0.87～Et

0.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值)；纵缝为不设拉杆的平缝或自



水泥混凝土路面水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用下式

r(prtr)fr

初设板厚可作为设计板厚h。否则，需要重新初设板厚，或改变板的平面尺寸，或改变垫、基层结构，重新进行计算，直至满足上述要求为止。