路基设计理论和方法

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1、一、什么是路基？路基设计的基本要求。1、交通部颁发的行业标准《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）中，路基的定义是：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。2、路基设计的基本要求：路基设计应符合安全适用、技术经济合理的要求，使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性；同时要求设计符合环保的要求。3、沥青路面规范：路基必须密实、均匀、稳定。必须采取措施，防止地面水、地下水侵入路基路面措施，以保证路基的强度、稳定性。设计宜使路基处于干、中湿状态，E0>30MPa，重交通E0>40MPa。二、苏州地区（太湖流域）水文地质的特点：苏州地处

2、江南，降水丰富，地形平坦，地表均为粘性土，且地下水位高。三、路基填土高度：为了保证路基处于较为干燥的工作状态，就要求路基填土高度在一个合理的范围。1、根据交通部颁发的《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）对路基干湿类型的规定：干燥H0>H1潮湿H3

3、——路面结构厚度。1、我院设计的普遍情况：①一般在城市道路设计中，填土高度均较小，除桥头较高外，一般h2=0.5cm左右。地下水位：苏州普遍情况，一般为黄海标高1.2~1.5m，即距原地面1.0~1.5m左右≈h2。②正常情况，一般路基设计标高控制在3.0m左右，距地下水位1.5~1.8m，基本处于中湿状态（H0=h1+h2-h3=0.9~1.4m）当道路处于地下水丰富的地区（如苏北大丰），地下水位距地表仅0.5m，这时处于潮湿状态。所以我院在市政工程设计的道路工程，其路基的工作状态，基本都处于中湿~潮湿状态，为此路床要求掺灰土处理，分层压实，来保证其强度。一、关于低填方路基

4、处理根据《公路路基设计规范》3.3.5条“地基表层处理”中第4点规定：应将地基表层碾压密实。在一般土质地段、高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度（重型）不应小于90%，三、四级公路不应小于85%。路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度（Za）。本条规范需解决如下三个问题：①路基在汽车荷载作用下的工作区深度；②什么是重型汽车荷载；③路基的处理深度。1、工作区深度：根据交通部第二公路勘察设计院主编的《公路设计手册》“路基”（第二版），车辆荷载所引起的应力分布深度，即工作区深度Za的近似值为：式中

5、：Za——路基工作区深度，m；K——系数，≈0.5；P——车辆荷载，kN（单轴单轮荷载）；r——土的容重，kN/m3；1/n——系数，1/n=1/5~1/10，即n=5~10。本图为车辆荷载P及土体自重在路基土体中按深度分布的应力。当路基土体达到一定深度时，车辆荷载P引起的应力σ2与路基土体自重所引起的应力σB的比值，即时，可以得出工作区深度计算的简化公式：亦即1/n=1/5~1/10，即n=5~10。1、重型汽车荷载：①沥青路面设计规范的车辆荷载BZZ-100，单轴双轮轴载为100kN；单轴单轮轴载为50kN，即P=50kN。计算工作区深度：n=5Za=1.9m；n=10Z

6、a=2.4m。②公路桥涵设计车辆荷载（公路-Ⅰ、Ⅱ相同）单轴单轮140/2kN:n=5Za=2.13m；n=10Za=2.69m。①取超重车辆300kN：后轴单轮荷载100kN:n=5Za=2.40m；n=10Za=3.03m。1、路面结构厚度的换算：①路基、路面由不同强度的材料组成，在计算工作区深度时，应将路面折算为路基同一性质的厚度再进行计算，即当量厚度；②柔性路面的当量厚度换算公式：式中：Ze——路面换算为路基土层的当量厚度，m；h1——路面结构厚度，m；E1——路面材料的回弹模量，MPa；E0——路基土的回弹模量，MPa；m——指数，2.5，多层弹性体m=2，多层刚性

7、体m=3.③我院设计中，路面结构厚度大体为：主干路：h1=0.65m；次干路：h1=0.55m；支路：h1=0.45m.基层材料：一般为水泥稳定碎石、二灰碎石，底基层为石灰土。E1：水泥稳定碎石1300~1700MPa；二灰碎石1300~1700MPa；石灰土400~700MPa；沥青混凝土1000~1400MPa；E0：土基E0取3.5MPa。为说明问题，简化计算：组合一：水泥稳定碎石（二灰碎石）+石灰土基层，取E1=1050MPa；组合二：水泥稳定碎石（二灰碎石）+石灰土基层，取E1=700MPa。