《路面工程》课程设计指导书
张家平 编
土木与建筑工程学院 二○一五年四月
《路面工程》课程设计指导书
一、新建公路水泥混凝土路面设计 ㈠设计标准的选取
各级公路水泥砼路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠度和目标可靠度指标，以及路面的材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级应符合表1的规定。
表1 可靠度设计标准
公路等级 安全等级 设计基准期(a) 目标可靠度(％) 目标可靠指标 变异水平等级 95 1.64 低 高速公路 一级公路 二级公路 二级 20 90 1.28 85 1.04 低～中 15 80 0.84 中～高 三级公路 三级 10 70 0.52 四级公路 一级 30
㈡交通量调查与分析
⒈设计车道使用初期的年平均日货车交通量
根据给定的该公路使用初年年平均日交通量（双向）和车辆组成数据，剔除2轴4轮以下的客、货车交通量，得到初期年平均日货车交通量（双向），再乘以方向分配系数（一般可取0.5～0.6）和车道分配系数（见表2），即为设计车道的年平均日货车交通量（ADTT）。
ADTT =（1600＋学号×120）λ1λ2
式中：λ1——方向分配系数；
λ2——车道分配系数。
上式ADTT计算中，注意尚含有2轴4轮以下的客、货车交通量（本设计即小汽车），建议在轴载换算中予以剔除即可。
表2 2轴6轮及以上车辆及交通量的车道分配系数
单向车道数 车道分配系数 高速公路 其他等级公路 1 — 1.00 2 0.70～0.85 0.50～0.75 3 0.45～0.60 0.50～0.75 ≥4 0.40～0.50 —
⒉轴载换算
换算为设计轴载，即设计车道使用初期的标准轴载日作用次数NS计算如下：
?PiNS??Ni??Pi?1?Sn??? ?16式中：NS——设计轴载的作用次数；
Pi——第i级轴载重(kN)，联轴按每一根轴载单独计； PS——设计轴载重(kN)；
n ——各种轴型的轴载级位数； Ni—— i级轴载的作用次数。
⒊设计基准期内水泥砼面层临界荷位处所承受的设计轴载累计作用次数Ne
365Ns?1?gr??1Ne???
grt?? 1
式中：Ne——设计基准期内设计车道所承受的设计轴载累计次数（轴次/车道）；
NS——设计车道使用初年设计轴载日作用次数； t ——设计基准期（年）；
gr ——基准期内交通量的年平均增长率（以分数计）； η——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，见表3。
表3 车辆轮迹横向分布系数 公路等级 高速公路、一级公路、收费站 二级及二级以下公路 行车道宽＞7m 行车道宽≤7m 纵缝边缘处 0.17～0.22 0.34～0.39 0.54～0.62 注:车道、行车道较宽或者交通量较大时，取高值;反之，取低值。
设计轴载计算建议列表4进行计算。
表4 轴载换算及累计轴载
车 型 黄河JN150 解放CA10B 东风EQ140 太脱拉138 ∑ 双向日交通量(量/d) 前轴重(KN) 后轴重(KN) 后轴数 后轴轮组数 设计轴载数 备 注
⒋交通荷载分级
表5 交通荷载等级
交通荷载等级 设计基准期内设计车道承受设计轴载(100KN)累计作用次数Ne(10) 4极重 特重 重 中等 轻 ＜3 ＞1×106 1×106～2000 2000～100 100～3
㈢路基干湿类型划分及土基回弹模量确定 ⒈原规范：
新建公路路基干湿类型按临界高度法确定，改建公路路基干湿类型按分界稠度法确定。 按路基土组及路基干湿类型将全线划分为若干段，使每段路基土及干湿类型大致相同。
再按平均稠度查表得到推荐的土基回弹模量值作为该路段土基回弹模量设计值（见教材P395的表14-11）。
⒉新规范：
路基干湿类型，根据受地下水或地表长期积水影响的临界水位深度，按路基工作区的湿度来源分为如下三类：
潮湿类——受地下水控制； 干燥类——受气候因素控制； 中湿类——兼受两方面影响。
路基湿度临界水位深度（地下水毛细上升的高度），由当地经验根据土质确定。缺乏经验资料时，粘土可采用6m，砂质粘土和粉土可采用3m，砂可采用0.9m。
路基设计状态要求为干燥或中湿状态。处于潮湿状态的路基应进行处理，可采取换填砂、砂砾、碎石等透水性材料，或采取掺入消石灰等材料，或设置土工合成材料和加强路基排水等综合处治。
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新建公路路基回弹模量设计值E0可由下式确定：
E0?Ks?K??MR E0?[E0]式中：E0——路基回弹模量设计值（MPa）；
［E0］——路面结构设计路基回弹模量要求值（MPa），应符合上表的规定； MR——标准状态（最佳含水率、规定压实度）下路基回弹模量值（MPa），可参照公路路基设计规范附录B，按土组类别或粒料类型由表B.1、B.2查取回弹模量参考值；
KS——路基回弹模量湿度调整系数，为平衡湿度（含水率）状态下的回弹模量与标准状态下的回弹
模量之比，可按公路路基设计规范附录D，根据路基土组和路床顶距地下水位的距离查表D.0.1、D.0.2和D.0.3获得；
Kη——干湿循环或冻融循环条件下路基土模量折减系数，通过试验确定。初步设计时，非冰冻地区可根据土质类型、失水率确定，季节性冰冻区可根据冻结温度、含水率确定，折减系数可取0.7～0.9。
㈣拟定路面结构组合方案及确定材料设计参数
根据交通荷载等级、施工条件以及当地材料供应等情况，合理拟定路面结构组合设计方案。各结构层具体要求如下：
⒈面层
水泥混凝土面层初拟厚度可按表6给定的参考范围选定。
表6 水泥混凝土面层厚度的参考范围
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度(mm) 交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度(mm) 高 250~220 二级 中 240～210 高 极重 — 低 高速 低 中 特重 一级 低 二级 中 280~240 高速 低 中 270~230 重 一级 低 二级 中 ≥320 320~280 300~260 中等 260～220 轻 三、四级 中 230~200 高 三、四级 中 210~180 220~190
⒉基层和底基层
基层和底基层的材料可依据交通荷载等级、结构层组合要求和材料供应条件，参照表7选用。
表7 各交通荷载等级的基层、底基层材料类型
交通荷载等级 极重、特重 基层材料类型 贫混凝土、碾压混凝土 沥青混凝土 密级配沥青稳定碎石 水泥稳定碎石 级配碎石 水泥稳定碎石，石灰、粉煤灰稳定碎石 中等、轻 极重、特重、重 交通荷载等级 底基层材料类型 级配碎石，水泥稳定碎石，石灰、粉煤灰稳定碎石 重 未筛分碎石、级配砾石，或不设 中等、轻
承受极重、特重或重交通荷载的路面，基层下应设置底基层；承受中等或轻交通荷载时，可不设底基层。当基层采用无机结合料稳定类材料，且上路床由细粒士组成时，应在基层下设置粒料类底基层。
硬路肩采用混凝土面层时基层的结构与厚度应与行车道相同。基层的宽度应比混凝土面层每侧宽出300mm(小型机具施工时)或650mm(滑模式摊铺机施工时) 。
各类基层、底基层的适宜厚度见表8。
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