道路路面设计计算
1、土质类型
山岭重丘陵二级公路，双向两车道，沿线土质为黏性土（风化泥岩，砂岩等），土基属于中湿以上。 2、标准荷载
考虑到我国公路运输车辆的现状及发展趋势，我国路面设计以双轮组单轴轴载100kN
为标准轴载，并以BZZ —100 表示。标准轴载的计算参数见下表。 标准轴载的计算参数 表1-1
3、组合材料选取
采用三层体系双层路面，由两个有限层厚的弹性层（面层和基层）及弹性半无限体（路基）组成。考虑到当地材料供应条件，决定面层采用粗粒式沥青混凝土，基层采用水泥砂砾稳定集料。 4、抗压模量的确定
对于沥青混合料，以设计弯沉值计算厚度时，采用20℃的抗压模量，计算层底拉应力时以15℃的抗压模量为计算值。因此，取粗粒式沥青混凝土20℃的抗压模量为1200MPa ，15℃的抗压模量为1400 MPa 。水泥砂砾计算弯沉时的抗压模量为1100MPa ，验算拉应力时为3000 MPa 。
相关设计资料汇总见下表：
路面结构材料设计参数值 表 1-2
5、路面结构厚度设计
（1）综合修正系数F 的计算
0.380.360.380.3607033
F=1.63(
)() 1.63()()0.74220002000 10.650.7
s l E p δ=??= 式中：F —弯沉综合修正系数
P —标准车型的轮胎接地压强（MPa ） δ--- 当量园半径（cm ） E 0—土基的回弹模量（MPa ）
（2） 理论弯沉值计算式及满足条件
121
2=
p l E δ
αK K 实际弯沉值 ls = ×l F ，应该满足 d ls l ≤ （3）厚度的计算
现假设面层的厚度 110h cm =，根据弹性三层体系理论计算基层厚度H 。 三层体系的示意图如下：
计算已知参数如下：
021*********
0.94,0.92,0.0310.6512001100E E h
E E δ====== 查三层体系表面弯沉系数诺莫图可得：
α= 5.1， K 1=1.45
由条件 d ls l ≤可得，
12112000.07=1.03220.710.56 5.1 1.450.743
d E l p F δ?≤=?????K αK
取K 2=1.03，查诺莫图得
H
δ
=1.75，则H=1.75×10.65=18.6
6、各层弯拉应力的验算
（1）面层底层（如图1点）的验算 由0.94h
δ
=，
2
1
2.14E E =, 查三层体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得到σ为负值，故面层底面最大弯拉应力r112p m m σσ=为负值，故面层设计符合要求。
（2）基层底层的（如图2点）的验算
由于已知d l =70（0.01mm ），因此可以利用公式0.2=600d e c s b l N A A A - 计算出e N 。
查的=1.1c A ， =1.0s A ， =1.114b A ，则
146002.27e N = 对于沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数s K 有：
0.22=0.09/s e c K N A -=1.12
由容许拉应力公式0.80.721.12
SP
R s K σσ==
= 又 021*******
330.94, 2.14,0.01110.6514003000
E E h
E E δ=
==
=== 查三层体系中层底面弯拉应力系数诺莫图得12=0.69, 1.22, 1.2n n σ== 则120.70.69 1.22 1.20.71L p n n σσ==???= 满足L R σσ≤，所以基层设计满足要求。
7、路面结构图
综上所述：路面结构的面层和基层的厚度最终分别拟定为 h 1=10cm, H=18.6cm. 该沥青混凝土路面结构图为：
图例：
粗粒式混凝土面层 水泥砂砾
高速公路沥青路面设计实例 一、设计资料： 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均 区。 增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ 2 二、交通分析： 轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。 1、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 （1）累计当量轴次 注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。
2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）轴载换算 车型i P(KN) C1C2i N(次/日) 小客车 前轴16.5 1 18.5 6750 0.0686 后轴23.0 1 1 6750 0.05286 中客车 SH130 前轴25.55 1 18.5 2000 0.67194 后轴45.10 1 1 2000 3.42328 大客车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1250 1.06448 后轴68.20 1 1 1250 58.5039 小货车 BJ130 前轴13.40 1 18.5 4250 0.00817 后轴27.40 1 1 4250 0.13502 中货车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1500 1.27737 后轴68.20 1 1 1500 70.2047 中货车 EQ140 前轴23.70 1 18.5 2125 0.39131 后轴69.20 1 1 2125 111.74 大货车 JN150 前轴49.00 1 18.5 2125 130.647 后轴101.60 1 1 2125 2412.73 特大车日野 KB222 前轴50.20 1 18.5 1500 111.916 后轴104.30 1 1 1500 2100.71 拖挂车 五十铃 前轴60.00 1 18.5 187.5 58.2617 后轴100（3轴） 3 1 187.5 562.5 5624.304 注：轴载小于50KN的轴载作用不计 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 三、设计指标的确定 8 2 1 ? ? ? ? ? ' ' P P n C C i i 8 2 1 1 ? ? ? ? ? ' ' ='∑ = P P n C C N i i i i
道路硬化用地面积占城市建设用地面积约15～20%；通过城市道路改造，选用优质环保路面材料，减少地表水污染，建设地表水调蓄系统，最大程度地把雨水保留下来是海绵城市建设的重点。 一、海绵城市与低影响开发 海绵城市就像一块海绵哪有，能把雨水留住，让水循环利用起来。即指遇到有降雨时能够就地或就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环，在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来，并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”同时丰富城市景观，增强城市生态功能，让城市更加宜居。 海绵城市遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的六字方针，把雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水紧密结合，统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标。海绵城市建设既要实现生态目标，也要满足城市功能。因此，低影响开发设施建设必须要以建筑与小区、绿地与广场、城市道路等城市基础设施作为载体，城市规划、设计、施工及工程管理等各部门、各专业统筹配合，突破传统的“以排为主”的城市雨水管理理念，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种生态化技术，构件低影响开发雨水系统。 2 城市道路建设在低影响开发中的重要性 随着城市建设的发展和城市规模的扩大，大量的硬化地面减弱了雨水的渗透，雨季降雨量大时容易形成洪峰，导致城市部分区域积水；导致城市热岛效应、温室效应加剧，极端气象条件和极端水文条件增多。 城市道路是城市空间的重要组成部分，在城市建设中占有很重要的地位，在不断加快的城市化进程中，道路面积不断增加，道路硬化用地面积占城市建设用地面积约15～20%。道路路基范围收集到的雨水量非常可观，而目前这些资源都无法得到有效利用，如果能在现有雨水直接利用与间接利用的研究基础上，针对绿化带用水特点，研究新型路面材料、雨水就地渗蓄、利用方式，就近收集道路径流作为地下水、路边绿化带的补充水源，对推动低影响开发建设有着非常重要的意义。 3 低影响开发城市道路建设设计方式 3.1 城市道路实施现状 目前在城市道路建设过程中，以满足城市道路功能为目的，在雨水控制和利用思路上主要体现“排”上，忽略了对生态的保护和环境的影响；这种以“路面横坡收集-雨水口-市政管网”为主的道路雨水排放方式，主要缺陷有：①道路雨水经市政排水管网直接进入河道，道路绿地不能有效地滞蓄雨水，不能对地下水进行补充；②绿化带不能有效蓄留雨水，因经常性的浇灌绿化成为道路用水大户，每年都消耗大量自来水，加剧了我国水资源严重短缺的现状； ③雨季地表径流量大幅增加，造成洪涝灾害；④雨季地表水排水不畅，路面积水严重，面层湿滑，引发交通事故。 3.2 城市道路路面材料的选择 城市道路路面传统做法一般采用水泥混凝土和沥青混凝土。为城市建设需要、改善生态
课程名称： 学生： 学生学号： 专业班级： 指导教师： 年月日
路面结构设计计算 1 试验数据处理 1.1 路基干湿状态和回弹模量 1.1.1 路基干湿状态 路基土为粘性土，地下水位距路床顶面高度0.98m~1.85m。查路基临界高度参考值表可知IV5区H1=1.7~1.9m，H2=1.3~1.4m，H3=0.9~1.0m，本路段路基处于过湿~中湿状态。 1.1.2 土基回弹模量 1) 承载板试验 表1.1 承载板试验数据 承载板压力（MPa） 回弹变形 （0.01mm) 拟合后的回弹变形 (0.01mm) 0.02 20 10 0.04 35 25 0.06 50 41 0.08 65 57 0.10 80 72 0.15 119 剔除 0.20 169 剔除 0.25 220 剔除 计算路基回弹模量时，只采用回弹变形小于1mm的数据，明显偏离拟合直线的点可剔除。拟合过程如图所示：
路基回弹模量： 210101 1000 (1)4 n i i n i i p D E l πμ===-=∑∑ 2）贝克曼梁弯沉试验 表1.2 弯沉试验数据 测点 回弹弯沉（0.01mm ） 1 155 2 182 3 170 4 174 5 157 6 200 7 147 8 173 9 172 10 207 11 209 12 210 13 172 14 170 根据试验数据： l = ∑ll l = 155+?+170 14 =178.43
15.85(0.01mm)S = =s = √∑(ll ?l )2l ?1 =20.56(0.01mm) 式中：l ——回弹弯沉的平均值（0.01mm ）； S ——回弹弯沉测定值的标准差（0.01mm ）； l i ——各测点的回弹弯沉值（0.01mm ）； n ——测点总数。 根据规要求，剔除超出(2~3)l S ±的测试数据，重新计算弯沉有效数据的平均值和标准差。计算代表弯沉值： 1174.79 1.64515.85200.86(0.01mm)a l l Z S - =+=+?=l 1=l +l l l =178.43+ 1.645×20.56=21 2.25 Z a 为保证率系数，高速公路、一级公路取2.0，二、三级公路取1.645，四级公路取1.5。 土基的回弹模量： 220201220.70106.5 (1)(10.35)0.71246.3(MPa)200.860.01 p E l δμα??= -=?-?=? 1.2 二灰土回弹模量和强度 1. 2.1 抗压回弹模量 二灰土抗压回弹模量为：735MPa 。 1.2.2 f50mm×50mm试件劈裂试验 表1.3 二灰土试件劈裂试验数据 f50mm×50mm试件劈裂试验 最大荷载（N ） 2t P Dh σπ= （kPa ） 处理结果 有效数据平均值t σ（kPa ） 250.57 有效数据样本标准差S （kPa ） 12.07 变异系数C v （%） 4.82 变异系数应小于6%，否则可在剔除偏差较大的数据后，重新计算平均值和标准差。设计
新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数 该项目位于西南地区，属于二级公路，设计时速为40Km/h,12米双车道公路，设计使用年限为12.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取 70.0%。根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类，根据表 A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。 表1. 车辆类型分布系数 根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。 表2. 非满载车与满载车所占比例(%) 根据表6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。 表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数
根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710，交通等级属于中等交通。 2. 初拟路面结构方案 初拟路面结构如表4所示。 表4. 初拟路面结构 路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算 根据表G.1.2，基准等效温度Tξ为20.1℃，由式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。可靠度系数为1.04。 根据B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度（hi）如表5所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（Pi）。根据式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），计算得到d1=-8.23，d2=0.77。把d1和d2的计算结果带入式（B.3.2-2），可得到各分层的永久变形修正系数(kRi)，并进而利用式（B.3.2-1）计算各分层永久变形量(Rai)。各计算结果汇总于表5中。 各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=19.2(mm)，根据表3.0.6-1，沥青层容许永久变形为20.0(mm)，拟定的路面结构满足要求。
公路路面结构设计计算示例 、刚性路面设计 交通组成表 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 i 1.07 10 5 p °型；三轴一双轮组时，按式 N s i N i P i 16 100 式中：N s ——100KN 的单轴一双轮组标准轴载的作用次数； R —单轴一单轮、单轴一双轮组、双轴一双轮组或三轴一双轮组轴型 i 级轴载的总重KN ； N i —各类轴型i 级轴载的作用次数; n —轴型和轴载级位数； i —轴一轮型系数，单轴一双轮组时, i =1 ；单轴一单轮时，按式 3 2.22 10 P 0.43 计算; 8 0.22 2.24 10 R 计算
N i1 NA 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 g r 0.08，则 ， :t 30 N N s (1 g r ) 1 365 834.389 (1 0.08) g r 4 4 量在100 10 ~ 2000 10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：E t ――基层顶面的当量回弹模量，; E 0——路床顶面的回弹模量， E x ――基层和底基层或垫层的当量回弹模量, E 1,E 2 ――基层和底基层或垫层的回弹模量， h x ――基层和底基层或垫层的当量厚度， 1 365 0.2 6900125362 其交通 0.08 查表的土基回弹模量 设计弯拉强度：f cm 结构层如下： E 。 35.0MP a ，水泥碎石 E 1 1500MP a ，石灰土 E ? 550 MP a 5.0MP a E c 3.1 104 MP a 水泥混凝土 24cm E = . x .g'-iF 水泥碎石20cm E ：=150OMP Q 石灰土 20cm E =53C MPa E x h 2 D x h ； E z h ； h x 12 3 1500 0.2 12 4.700(MN ( 12D ( W E t 12 6.22 0.202 1500 0.202 550 2 2 1025MP a 0.202 0.202 m 0)2 ( 1 4 3 550 0.2 (0.2 12 m) ( 1025 0.380m 1 )1 E 2h 2 0.2) 4 2 ( 1500 0.2 550 0.2 1 )1 1.51(牙) E 。 0.45 6.22 1 1.51 (^) 0.45 35 4.165 E x 、0.55 1 1.44( ) 1 E E 1 ah E ( -) 4.165 0.38635 1.44 (些)0.55 35 0.786 1025 丄 ( )3 212276MP a 35 按式() s tc 计算基层顶面当量回弹模量如下: h 12 E 1 h ；E 2 2 3) 确定基层 E , E
路面结构设计及计算 7.1 轴载分析 路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载 a.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。 （1）轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式：35 .421? ? ? ??=P P N C C N i i （7.1） 式中： N —标准轴载当量轴次，次/日 i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —被换算车辆的类型数 1c —轴载系数，)1(2.111-+=m c ，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。 2c ：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。
轴载换算结果如表所示： 注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。 （2）累计当量轴数计算 根据设计规，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次： ][γ η γ13651)1(N N t e ??-+= [] 次）（.5484490042 .040 .0327.184********.0115 =???-+= (7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 1 ' 2' 1' ) (∑==k i i i P p n c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21' 1-+=m c '2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。 计算结果如下表所示： 表7.3
注：轴载小于50KN 的轴载作用不计。 [] γ η γ'13651)1(N N t e ??-+= ? [] 次3397845% 042.040 .0313.13473651%) 042.01(15 =???-+= 7.2 结构组合与材料选取 由上面的计算得到设计年限一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右，根据规推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm ）、基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定）、底基层采用石灰土（30cm ）。 规规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规，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 ）。 7.3 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（20℃）与劈裂强度
公路路面结构设计计算示例 一、 刚性路面设计 交通组成表 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: 16 1100∑=? ?? ??=n i i i i s P N N δ 式中 : s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数; i P —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; i N —各类轴型i 级轴载的作用次数; n —轴型和轴载级位数; i δ—轴—轮型系数, 单轴—双轮组时, i δ=1; 单轴—单轮时, 按 式43.031022.2-?=i i P δ计算; 双轴—双轮组时, 按式22.05 1007.1--?=i i P δ; 三轴—双轮组时, 按式22.08 1024.2--?=i i P δ计算。
轴载换算结果如表所示 车型 i P i δ i N 16)(P P N i i i δ 解放CA10B 后轴 60.85 1 300 0.106 黄河JN150 前轴 49.00 43.03491022.2-?? 540 2.484 后轴 101.6 1 540 696.134 交通SH361 前轴 60.00 43.03601022.2-?? 120 12.923 后轴 2?110.00 22.052201007.1--?? 120 118.031 太脱拉138 前轴 51.40 43.0340.511022.2-?? 150 1.453 后轴 2?80.00 22.051601007.1--?? 150 0.969 吉尔130 后轴 59.50 1 240 0.059 尼桑CK10G 后轴 76.00 1 1800 2.230 16 1 )( P P N N i i i n i δ∑== 834.389 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η是0.17~0.22取0.2, 08.0=r g , 则 [][] 362 .69001252.036508 .01 )08.01(389.8343651)1(30=??-+?=?-+=ηr t r s e g g N N 其 交通量在4 4102000~10100??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 4.4.6 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。 3) 确定基层顶面当量回弹模量tc s E E , 查表的土基回弹模量a MP E 0.350=, 水泥碎石a MP E 15001=, 石灰土
城市道路路面设计中的土基回弹模量值 吴祖德 （常州市市政工程设计研究院有限公司） 内容提要在城市道路路面设计中，应综合诸多因素来确定设计的土基回弹模量值。本文介绍土基回弹模量的确定方法，供设计人员参考。 关键词土基回弹模量城市道路 0 前言 我国道路路面设计方法中，路基力学性能参数都是采用的土基回弹模量，它是我国路面设计中的重要力学参数，它的确定直接影响到其他参数的选择与结构设计的结果。 本文主要叙述对土基回弹模量的确定及其变化对沥青路面路基工作区的影响分析。 1 设计土基回弹模量确定因素分析 1.1 首先是根据规范要求，不能低于要求的设计值 1.1.1《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012） 注：要求路床应处于干燥或中湿状态。 1.1.2《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011） 1.1.3《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006） 1.2 根据设计工程所在地区所处自然区划查表法估计土基回弹模量参考值 如江苏省在自然区划Ⅳ1、Ⅳ1a，摘录列于表5中： 经整理后见下表：
表6 江苏省不同干湿状态下的土基回弹模量值 注：1）c W 为土的平均稠度值；2）过湿状态的回弹模量是推算值 （图1）。 图1 过湿状态的回弹模量是推算值 1.3 由于城市道路的路床顶面的80cm 范围大部分接近于地下水位，路基土均处于过湿状态，路基土的土基回弹模量均为15MPa 左右，不能作为设计所用的土基回弹模量值，均要经过处理后，才能达到设计采用值，并结合路床土在路基工作区范围，要求达到规定的压实度要求，一般采用翻挖回填压实，采用6%石灰土处理。 对土基进行处理时，处于过湿状态假定E 0=15MPa ，当用20～100cm6%石灰土处理时，经计算得出处理层顶面的弯沉值，再经换算成顶面的土基回弹模量值，见下表： 表7 常州地区6%灰土处理地基厚度值计算表
城市道路路面设计程序系统使用说明
城市道路路面设计程序系统使用说明 概述 1. 本系统是根据现行《城市道路设计规范》(CJJ37-90)的有关内容编制的，共包括如下五个程序： a. 容许弯沉值，容许弯拉应力及沥青面层剪切结构强度系数计算程序ULS b. 城市道路旧路面当量回弹模量计算程序UOC c. 城市道路柔性路面设计程序UMPD d. 城市道路柔性路面计算程序UMPC e. 城市道路水泥混凝土路面设计程序UCPD 2. 以上五个程序中除UMPD和UMPC是用FORTRAN语言编写外其余皆用BASIC 语言编写，程序运行要求使用IBM 386 以上微机（包括兼容机）并在CCDOS 2.1 以上版本支持下工作。 3. 以上五个程序在程序运行过程中，会在屏幕不断显示询问语句如" 输入数据正确吗?(Y/N)"，如用户持否定意见，则按<
M1，则可键入TYPE C:M1；如要打印M1文件，可在准备打印机后，键入TYPE C:M1>PRN. 一、ULS 使用说明 1. ULS 程序运行一开始，程序要求用户选择“计算内容系数”KD，当KD=1时，程序先进行交通量换算并计算累计交通量，在此基础上计算出路表容许弯沉值；当KD=2时，程序不仅能计算出容许弯沉值，还能计算出路面结构中沥青混凝土面层和半刚性基层的容许弯拉应力；当KD=3时，程序不仅能计算出容许弯沉值和容许弯拉应力，还能计算出沥青面层剪切结构强度系数。 2. 在进行交通量计算时，程序要求用户选择“累计交通量计算方式系数”KM，当KM=1时，程序按不同交通量年增长率分段计算累计交通量；当KM=2时，程序按常规的方法即按交通量年平均增长率计算累计交通量。 3. 在交通量计算中输入“轴数”时，对与其他轴相距较远的单前轴，单后轴或铰接式公共客车等车辆中出现的中间轴皆单独计算，分别输入“1”，对轴距较近的双后轴可一起计算输入“2”(轴载仍按单轴载输入).在输入“轮组数”时，双输组输入“2”，单轮组输入“1”。 4. 程序计算算例见软盘 UL1～UL 5. 二、UOC 使用说明 1.本程序的主要功能为: a. 输入路段实测弯沉值并能很方便地修改输入错误的弯沉值，若弯沉测定采用的测定车为非标准轴载汽车时，程序可根据测定车的轴重将实测弯沉值换算为标准轴载测定的弯沉值；
上海市城市道路和公路设计指导意见 《试行》 1、总则 l.1 城市道路和公路是彰显城市建设水平和整体形象的重要窗口之一。为了进一步提升设计水平，提高设计质量，规范设计原则，统一设计标准，特制定《上海市城市道路和公路设计指导意见(试行)》 (以下简称《设计指导意见(试行)》。 1.2本意见依据现行的国家、行业、地方规范和标准，结合上海市特点和条件，遵循安全、先进、适用、环保、经济、美观等原则，制订各条款。 1.3本意见适用于上海市域范围内的城市道路、公路建设项目(含新建、改建、扩建)，城市道路等级为城市快速路、城市主干路、城市次子路，公路等级为高速公路、一级公路、二级公路。城市支路或三级(含)以下公路设计可参照本意见执行。 1.4 适用项目应严格遵循国家、行业、地方规范标准及《设计指导意见(试行)》相应条款；本意见未作规定的，按国家、行业、地方有关规范和标准执行；当国家、行业、地方，颁布新的规范或标准，相关条款要求高于本意见的，适用从高、从严原则。 1.5 本意见的管理权和解释权归上海市城乡建设和交通委员会，具体技术规定的解释工作由上海市政工程设计研究总院负责。 l.6 本意见自2 0 0 9年9月1日起施行。 2、路基设计 2.1 一般规定 2.1.1路基设计应保证路基工程具有足够的强度、稳定性和耐久性。 2.l.2 路基设计采用保证路基稳定和控制工后沉降的双控指标确保路基工程质量。一般路段通过提出路基填料、压实度控制指标，采取边坡防护和排水等措施确保路基强度和路基稳定；对于工后沉降不能满足设计要求的路段，需进行地基处理。 2.l.3 根据路基干湿类型、地下水位埋深进行路基填料的选择。对于处于潮湿和过湿状态的路基应换填粒料或采用固化处理等方法进行处理。 2.1.4高速公路、一级公路、城市快速路、承受重交通荷载的二级公路等道路土基回弹模量应不小于4 OMPa；一般二级以下公路、城市主干路、承受重交通荷载的城市次干路等道路土基回弹模量应不小于 3 0MPa；城市次干路、承受重交通荷载的城市支路等道路土基回弹模量应不小于25 MP a。 2.2基底地表处理要求 城市次干路、二级公路及其以上道路的填方路基基底清除表土后，应在路基底面设置3 O厘米砂砾或矿渣或宕渣。对于二级以上公路，当地下水位高，影响到上路床底面时，应设置盲沟或加厚砂砾垫层；对于次干路以上城市道路，当地下水位高，影响到上路床底面时，应加厚砂砾垫层。 2.3 一般路基设计 2.3.1二级公路、城市次干路及其以上的公路和城市道路的填方路段，当采用粉质粘土、粘土等细粒土填筑时应集中场拌掺加3％～5％的石灰处置后方可使用，水泥等固结建筑渣土可用于各级道路路基。 2.3.2 对于位于地下水位以下的路床，采用粉质粘土、粘土等细粒料填筑时，应采用
沥青路面结构厚度计算 路等级 : 一级公路新建路面的层数 :5 标准轴载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 24、9 (0、01mm) 路面设计层层位 :4 设计层最小厚度 :150 (mm)层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土401400 02000 0 、47 2 中粒式沥青混凝土601200 01800 0 、34 3 粗粒式沥青混凝土801000 01200 0 、27 4 水泥稳定碎石 ?1500 03600 0 、25 5 石灰土250550 01500 0 、1 6 新建路基36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24、9 (0、01mm) H(4 )=200 mm LS= 26、3 (0、01mm) H(4 )=250 mm LS= 23、4 (0、01mm)
H(4 )=224 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H(4 )=224 mm(第1 层底面拉应力计算满足要求) H(4 )=224 mm(第2 层底面拉应力计算满足要求) H(4 )=224 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求) H(4 )=224 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求) H(4 )=274 mm σ(5 )= 、101 MPa H(4 )=324 mm σ(5 )= 、087 MPa H(4 )=277 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H(4 )=224 mm(仅考虑弯沉) H(4 )=277 mm(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500 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求、通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-------------------------------------- 细粒式沥青混凝土40 mm-------------------------------------- 中粒式沥青混凝土60 mm-------------------------------------- 粗粒式沥青混凝土80 mm-------------------------------------- 水泥稳定碎石280 mm-------------------------------------- 石灰土250 mm-------------------------------------- 新建路基
5.路面结构设计 5.1沥青路面 5.1.1交通量及轴载计算分析 路面设计以单轴载双轮组100KN 为标准轴载。 1) 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： ①轴载换算： 轴载换算采用如下的计算公式：=N ∑=k i i i P P n C C 135.421)/( 计算结果如下表所示： 表5.1轴载换算表 ②累计当量轴次
根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。 累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]18918830 5.060.430336506449 .0365106449.0115 =????-+= （次） 2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算 验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：812'1')/('P P n C C N i k i i ∑== 计算结果如下表所示： 表5.2 轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力） ②累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是15年,车道系数取0.5。
累计当量轴次： ()111365 t e N N γηγ ??+-???= ()[]321652575.087.731636506449 .0106449.0115 =???-+= （次） 5.1.2结构组合设计及材料选取 1) 拟订路面结构组合方案 根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用石灰土（厚度待定）。 另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2) 拟订路面结构层的厚度 由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次，按一级路的路面来设计，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度为4cm ），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为6cm ），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定 1) 确定路面等级和面层类型 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大于500万次。根据规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》和设计任务书的要求可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为15年。 2) 确定土基的回弹模量 ① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为1.05。 ③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》中“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”表并作提高得土基回弹模量为 MPa E 0.370=. 3）各层材料的设计参数（抗压模量与劈裂强度）
公路路面结构设计计算示例 一、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 交通量 （ m ） 小客车 1800 解放 CA10B 19.40 60.85 1 双 — 300 黄河 JN150 49.00 101.60 1 双 — 540 交通 SH361 60.00 2× 110.00 2 双 130.0 120 太脱拉 138 51.40 2× 80.00 2 双 132.0 150 吉尔 130 25.75 59.50 1 双 — 240 尼桑 CK10G 39.25 76.00 1 双 — 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： n 16 P i N s i N i 100 i 1 式中 ： N s —— 100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数； P i —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 i —各类轴型 i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数； i —轴—轮型系数，单轴—双轮组时， i =1；单轴—单轮时，按式 i 2.22 103 P i 0.43 计算； 双轴—双轮组时，按式 i 1.07 10 5 P i 0. 22 ；三轴—双轮组时，按式 i 2.24 10 8 P i 0. 22 计算。 轴载换算结果如表所示 车型 P i N i P i 16 i i N i ( P ) 解放 CA10B 后轴 60.85 1 300 0.106 黄河 JN150 前轴 49.00 2.22 103 49 0.43 540 2.484 后轴 101.6 1 540 696.134 交通 SH361 前轴 60.00 2.22 103 60 0.43 120 12.923 后轴 2 110.00 1.07 10 5 220 0.22 120 118.031
第四章路面结构设计 1.1设计资料 （1）自然地理条件 新建济南绕城高速，道路路基宽度为24.5米，全长5km，结合近几年济南经济增长及人口增长的情况，根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构， 设计年限为15年。 （2）土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13.8℃，无霜期178天，最高月均温27.2℃（7月），最低月均温-3.2℃ ω=1.3；因此该路基（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度c Ⅱ区，根据【JTG 处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5 D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa。 （3）交通资料
1.2交通分析 （1）轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN 的各级轴载Pi 的作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 的计算公式为： 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中：N ——标准轴载当量轴次数（次/d ）； Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）； Pi ——被换算车型的各级轴载（kN ）； C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独的一个 轴计算，轴数系数即为轴数m ，当其间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）； C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0， 四轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709.00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2C ' ——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。 注：轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：
沥青混凝土路面计算书 一、轴载分析 路面设计以双轮组单轴载100kN 为标准轴载。 1.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 3）轴载换算： 轴载换算的计算公式：N= 4.35121 ()k i i i P C C n P =∑ 2）累计当量轴次： 根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取15年，双车道的车道系数取0.6 累计当量轴次： () '111365t e N N γηγ??+-???=()151 5.4%1365 ×885.380.65.4% ??+-???=? =（次） 3）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 注：轴载小于50kN 的轴载作用不计 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式： N=8121 ()k i i i P C C n P =∑ （2）累计当量轴次： ()'111365t e N N γηγ??+-???==()151 5.4%1365×505.650.65.4% ??+-????=2462767.6（次） 二、结构组合与材料选取 根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途筑路材料较丰富，路面结构采用沥青混凝土（15cm ），基层采用二灰碎石（20cm ），基底层采用石灰土（厚度待定）。 二级公路面层采用三层式沥青面层， 表面层采用细粒式密级配沥青混凝土 （厚度3cm ）， 中间层采用中粒式密级配沥青混凝土 （厚度5cm ）， 下层采用粗粒式密级配沥青混凝土 （厚度7cm ）。 三、各层材料的抗压模量与劈裂强度 抗压模量取20℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20℃的抗压模量： 细粒式密级配沥青混凝土为 1400MPa ， 中粒式密级配沥青混凝土为 1200MPa ， 粗粒式密级配沥青混凝土为 1000MPa ， 二灰碎石为 1500MPa ， 石灰土为 550MPa 。 各层材料的劈裂强度： 细粒式密级配沥青混凝土为 1.4MPa ， 中粒式密级配沥青混凝土为 1.0MPa ， 粗粒式密级配沥青混凝土为 0.8MPa ， 二灰碎石为 0.5MPa ，
7.2 路面结构设计 7.2.1 路面结构设计步骤 新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计： (1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型，计算设计年限一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 (2) 按路基土类型和干湿状态，将路基划分为几个路段，确定路段回弹模量值。 (3) 根据已有经验和规推荐的路面结构，拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案，根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。 (4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。 7.2.2 路面结构层计算 该路位于中原黄河冲积平原区，地质条件一般为a）第一层：冲积土；b）第二层：粘质土；c）第三层：岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路，路面使用年限为12年，年预测平均增长率为6%。 （1）轴载分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。 表7-1 标准轴载计算参数
① 轴载换算 各级轴载换算采用如下计算公式： 4.351121( )k i i i p N c c n p ==∑ （7-1） 式中：N 1—标准轴载的当量轴次，次/日； n i —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P —标准轴载，kN ； P i —被换算车辆的各级轴载，kN ； k —被换算车辆类型； C 1—轴数系数，C 1=1+1.2（m-1），m 是轴数。当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m 时，应考虑轴系数； C 2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 计算结果如下表7-3所示。 表7-3 轴载换算结果表（弯沉）
第四章道路横断面设计 第一节设计原则 第4.1.1条道路横断面设计应在城市规划的红线宽度范围内进行。横断面型式、布置、各组成部分尺寸及比例应按道路类别、级别、计算行车速度、设计年限的机动车道与非机动车道交通量和人流量、交通特性、交通组织、交通设施、地上杆线、地下管线、绿化、地形等因素统一安排，以保障车辆和人行交通的安全通畅。 第4.1.2条横断面设计应近远期结合，使近期工程成为远期工程的组成部分，并预留管线位置。路面宽度及标高等应留有发展余地。 第4.1.3条对现有道路改建应采取工程措施与交通管理相结合的办法，以提高道路通行能力和保障交通安全。 第二节横断面布置 第4.2.1条道路的横断面型式有单幅路、双幅路、三幅路及四幅路，见图4.1.2-1～图4.1.2-8。 图中： ωr——红线宽度（m）； ωc——机动车车行道宽度或机动车与非机动车混合行驶的车行道宽度（m）； ωb——非机动车车行道宽度（m）； ωpc——机动车道路面宽度或机动车与非机动车混合行驶的路面宽度（m）； ωpb——非机动车道路面宽度（m）； ωmc——机动车道路缘带宽度（m）； ωmb——非机动车道路缘带宽度（m）；
ωl——侧向净宽（m）； ωdm——中间分隔带宽度（m）； ωsm——中间分车带宽度（m）； ωdb——两侧分隔带宽度（m）； ωsb——两侧分车带宽度（m）； ωa——路侧带宽度（m）； ωp——人行道宽度（m）； ωg——绿化带宽度（m）； ωf——设施带宽度（m）； ωs——路肩宽度（m）； ωsh——硬路肩宽度（m）； ωsp——保护性路肩宽度（m）。 各种横断面型式的适用条件如下： 一、单幅路适用于机动车交通量不大，非机动车较少的次干路、支路以及用地不足，拆迁困难的旧城市道路。 二、双幅路适用于单向两条机动车车道以上，非机动车较少的道路。有平行道路可供非机动车通行的快速路和郊区道路以及横向高差大或地形特殊的路段，亦可采用双幅路。 三、三幅路适用于机动车交通量大，非机动车多，红线宽度大于或等于40m的道路。 四、四幅路适用于机动车速度高，单向两条机动车车道以上，非机动车多的快速路与主干路。