路基路面工程課程設(shè)計(jì)高程2010

1、黑龍江大學(xué)課程名稱： 路基路面工程 學(xué) 院： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 土 木 工 程 學(xué) 號(hào)： 年 級(jí)： 2010級(jí) 學(xué)生姓名： 高 程 指導(dǎo)教師： 陳 瑤 目錄1 基本設(shè)計(jì)資料32 瀝青路面設(shè)計(jì)52.1軸載分析52.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取92.3 各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度92.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定92.5 路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算112.6 瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算122.7 防凍層厚度檢驗(yàn)143 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)153.1 交通量分析153.2 初擬路面結(jié)構(gòu)173.3 確定材料參數(shù)183.4 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力183.5 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力203.6 應(yīng)力驗(yàn)算213.7

2、防凍厚度檢驗(yàn)213.8 接縫設(shè)計(jì)21參考文獻(xiàn)23 1 基本設(shè)計(jì)資料1.1設(shè)計(jì)依據(jù)及過程： 本路線是吉林馬鹿溝二級(jí)公路，它的修建有利于改善該區(qū)的交通狀況，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的發(fā)展。根據(jù)本路在公路網(wǎng)中的作用和交通量，結(jié)合本路的功能，性質(zhì)及自然狀況，公路等級(jí)確定為二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，全線采用雙車道，計(jì)算行車速度60km/小時(shí)。路線線形設(shè)計(jì)，盡量與實(shí)際地形，地貌及周圍景觀相協(xié)調(diào)，線形連續(xù)，指標(biāo)均衡，視線誘導(dǎo)好，在工程量增加不大的情況下盡可能采用較高的指標(biāo)，力求縱橫配合，線形流暢。1.2 路線起、終點(diǎn)及工程概況此次設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程樁號(hào)為K0+000終點(diǎn)里程樁號(hào)為K2+794.543，全線長2.795公里，路線主要經(jīng)過平

3、原區(qū)微丘區(qū)。本標(biāo)段設(shè)了圓管涵和小橋梁。路基寬度采用8.5米，路面寬度采用7米，行車道橫坡度設(shè)為2%，路肩橫坡度設(shè)為2.5%。為了順利的將路基范圍內(nèi)的路面水排出，在路塹兩側(cè)設(shè)置了邊溝和排水溝.1.3 沿線地段的地形、地質(zhì)、氣候、水文等地理特征及與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。本次施工圖設(shè)計(jì)結(jié)合構(gòu)造物布設(shè)、平縱面配合等方面作了優(yōu)化組合，全長2.795公里。本項(xiàng)目路基填料可從路線兩側(cè)范圍內(nèi)取土，沿線有豐富的筑路材料，如中砂,粗砂,砂礫,石料,生石灰等。1.3.1地形、地質(zhì)：沿線地形起伏不大，路線處于平原區(qū)微丘區(qū)，土質(zhì)為粘質(zhì)土。1.3.2氣候、水文：屬于溫帶大陸性山地氣候 ,特點(diǎn)是冬季漫長寒冷,夏季短暫涼爽且天氣變

4、化無常,春季多風(fēng),秋季多霧。 年平均氣溫在-7至3 之間,年降水量在700-1400毫米之間。初雪及初凍時(shí)間一般在十月中旬，解凍時(shí)間一般在來年的五月上旬，標(biāo)準(zhǔn)凍深1.8米。 1.3.3 設(shè)計(jì)時(shí)注重與自然景觀及周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，著重做了以下幾個(gè)方面的工作：1.3.3.1在路線平面和縱斷面施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮地形、地物、地質(zhì)、橋位、水利設(shè)施、縣鄉(xiāng)路網(wǎng)、和地方發(fā)展等因素，盡量做到少拆房屋、電桿、少占良田、少砍伐樹木，并盡可能的保持原有水利排灌設(shè)施和地方道路網(wǎng)的完整性。1.3.3.2充分考慮將來道路網(wǎng)規(guī)劃，在路線平縱面線型組合設(shè)計(jì)時(shí)，注重道路與自然景觀的協(xié)調(diào)，使道路成為自然的一條風(fēng)景帶。1.4、筑路材

5、料沿線可利用的筑路材料主要有塊石、片石、碎石、砂礫、砂、石灰等。外購材料包括水泥、鋼材、木材、瀝青。1）主要筑路材料料場(chǎng)分布情況SI-2 5石料：全線石料場(chǎng)主要分布在南陽市以北的蒲山鎮(zhèn)，鎮(zhèn)平縣杏花山，內(nèi)鄉(xiāng)縣靈山等地。該幾處料廠所采石料主要為石灰?guī)r和花崗巖，料場(chǎng)可生產(chǎn)塊石、片石及各種規(guī)格的碎石；其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工民建、公路、鐵路建設(shè)。料場(chǎng)的規(guī)模均比較大，裝卸、運(yùn)輸方便。路面用碎石：上面層采用東川石料廠加工的碎石，該料廠位于內(nèi)鄉(xiāng)縣和西峽縣田關(guān)交界處，緊鄰原西峽至東川公路。料廠主要開采青灰色玄武巖石料，石質(zhì)新鮮、堅(jiān)硬，儲(chǔ)量豐富，可作為高速公路上面層用碎石。砂礫：沿線砂礫料場(chǎng)主要有白河砂礫料場(chǎng)、默河砂

6、礫料場(chǎng)、湍河砂礫料場(chǎng)，該幾處料場(chǎng)所產(chǎn)砂礫級(jí)配良好，含泥量小，儲(chǔ)量豐富，是良好的筑路材料，料場(chǎng)交通較便利，可滿足工程需要。砂：沿線砂料場(chǎng)主要有白河砂料場(chǎng)、潦河砂料場(chǎng)，王村砂料場(chǎng)、趙河砂料場(chǎng)及湍河砂料場(chǎng)，主要開采中粗砂，砂質(zhì)純凈，含泥量小，儲(chǔ)量豐富，可滿足高速公路建設(shè)需要。石灰：沿線有大小石灰場(chǎng)多處，南陽市宛城區(qū)蒲山鎮(zhèn)和靈山附近的石灰廠密布，生產(chǎn)規(guī)模較大,質(zhì)量可靠、可滿足本項(xiàng)目工程建設(shè)需要。水：沿線水資源比較豐富，各村莊都有機(jī)井水源，經(jīng)調(diào)查除了默河、三里河水質(zhì)被污染外，其他如潦河、趙河、嚴(yán)陵河、湍河等均可滿足工程用水。2）工程用電沿線電力供應(yīng)比較便利，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)及其所轄自然村均有不同功率的變壓器，基本

7、上能滿足工程用電的要求。各施工場(chǎng)地用電時(shí)，可從附近變電站引電，若距離長，也可設(shè)置專用的供電線路；集中拌和廠和橋梁預(yù)制廠需要設(shè)置獨(dú)立的變電站，并配備相應(yīng)功率的發(fā)電設(shè)備。3）四大材料水泥、鋼材、木材和瀝青四大材料，可與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門聯(lián)系或由業(yè)主統(tǒng)一解決。1.5、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):1）山嶺重丘區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，沿線地形及水準(zhǔn)點(diǎn)位置；（見平面地形圖）；2）公路等級(jí)：雙車道二級(jí)公路，設(shè)計(jì)車速60km/h。3）交通量資料：交通量增長率為6.0%，設(shè)計(jì)年限12年。車型前軸重(KN)后軸重(KN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距（m）日交通量黃河JN16259.50115.001雙420解放CA10B19.4060.851雙470

8、黃河JN15049.00101.601雙410日野ZM44060.00100.002雙127300東風(fēng)EQ14023.7069.201雙460菲亞特 650E33.0072.001雙300太脫拉13851.4080.002雙13250 表1-1 交通量資料 2 瀝青路面設(shè)計(jì)2.1軸載分析我國瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表2-1確定。表2-1標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.3輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.7兩輪中心距（cm）15d1當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)

9、計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡前、后軸軸載大于25kN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； C1 軸數(shù)系數(shù); C2 輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； 被換算車型的軸載級(jí)別。當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算：式中：m軸數(shù)。 表2-2 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）黃河JN162前軸59.501142043.89后軸115.001

10、1420771.41解放CA10B前軸19.4011470后軸60.851147051.15黃河JN150前軸49.001141018.41后軸101.6011410439.31日野ZM440前軸60.001130032.51后軸100.002.21300660東風(fēng)EQ140前軸23.7011460后軸69.201146092.73菲亞特650E前軸33.00113002.41后軸72.001130071.87太脫拉138前軸51.401150 2.76后軸80.002.215041.67N2228.12則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次： 式中 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量次數(shù)； t 設(shè)計(jì)

11、年限，t=12年； 設(shè)計(jì)端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長率，由材料知，=0.06； 與車道數(shù)有關(guān)的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車道系數(shù)，該設(shè)計(jì)為雙向雙車道的二級(jí)公路，所以=0.7。則：次。2驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，凡軸載大于40KN的各級(jí)軸載的作用次數(shù)均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。 式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 軸數(shù)系數(shù)； 輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 當(dāng)軸間距離大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸

12、載計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)系數(shù)為 1;當(dāng)軸 間距離小于 3m 時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算： 其中 m 為軸數(shù) 表2-3 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）黃河JN162前軸59.50114206.60后軸115.00114201284.79解放CA10B前軸19.4011470后軸60.85114708.83黃河JN150前軸49.00114101.36后軸101.6011410465.51日野ZM440前軸60.00113005.04后軸100.0031300900東風(fēng)EQ140前軸23.7011460后軸69.201146024.19菲亞特650E前軸33.0011300后軸72.00113

13、0021.6太脫拉138前軸51.4011500.24后軸80.003150 8.392726.55則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次為：次。根據(jù)交通等級(jí)分級(jí)，=1.175次/車道，屬于中等交通；根據(jù)設(shè)計(jì)交通量及設(shè)計(jì)車型，每日平均大型客車及中型以上的各種貨車交通量=1205輛/（d車道），根據(jù)交通等級(jí)分級(jí)，=1205輛/（d車道）600輛/（d車道），屬于中等交通。綜上，交通等級(jí)為中等交通。 2.2 結(jié)構(gòu)組合與材料選取 根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，并考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰、瀝青，水泥等供應(yīng)以及結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量和施工機(jī)具的功能等因素，路面采用如下結(jié)構(gòu)：面

14、層：5cm 細(xì)粒式密集配瀝青混合料 AC-13； 7cm 中粒式密集配瀝青混合料 AC-20； 基 層：（設(shè)計(jì)層）水泥穩(wěn)定碎石（6）； 底 基 層：25cm石灰土。2.3 各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度 土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度已 參照規(guī)范給出的推薦值確定。見表2-4。表2-4 結(jié)構(gòu)組合參數(shù)層次材料名稱厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）20C模量15C模量表面層細(xì)粒式瀝青混凝土5200014001.4下面層中粒式瀝青混凝土7180012001.0基層 水泥穩(wěn)定碎石待定150015000.5底基層石灰土255505500.2土基粉質(zhì)輕壓粘土282

15、.4 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 1設(shè)計(jì)彎沉值 公路為二級(jí)，則公路等級(jí)系數(shù)取1.1；面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)取1.0；路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，則路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)取1.0。式中： 設(shè)計(jì)彎沉值 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級(jí)系數(shù)，二級(jí)公路為1.1 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以 2各層材料按容許層底拉應(yīng)力，按下列公式計(jì)算： 式中 ： 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa）； 路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限次加載的疲勞 彎拉應(yīng)力（Mpa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。 對(duì)瀝青混凝土面層： 對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類： 對(duì)無機(jī)結(jié)合料

16、穩(wěn)定細(xì)土類： 表2-5 結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒瀝青混凝土1.42.8120.498中粒瀝青混凝土0.82.8120.356水泥穩(wěn)定碎石0.51.8650.268二灰土0.22.3980.0832.5 路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算 （1） 路面厚度是根據(jù)多層彈性理論層間接觸條件為完全連續(xù)體系時(shí)，在雙圓垂直局部荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測(cè)路表彎沉值1s等于設(shè)計(jì)彎沉值1d的原則進(jìn)行計(jì)算，即。 標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎的接地壓強(qiáng)為0.70Mpa,當(dāng)量圓半徑為10.65,土基回彈模量為28Mpa,各層材料的設(shè)計(jì)參數(shù)見路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表。2理論彎沉系數(shù)的確定 式中： 當(dāng)量圓半徑；F 彎沉綜合修正系

17、數(shù)， 。因此： F=1.6326.5/2000/10.650.38(28/0.70) 0.36=0.484 =26.51400/(200010.650.70.484)=5.142確定設(shè)計(jì)層厚度采用三層體系表面彎沉系數(shù)，由諾莫圖算設(shè)計(jì)層厚度。h/=5/10.65=0.469 E2/E1=1200/1400=0.86；由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得：=6.4。=5cm=1400Mpa=7cm=1200Mpa =?=1500Mpa=25cm=550Mpa =28Mpa =5cm=1400MpaH=?=1200Mpa =28Mpah/=5/10.65=0.469,=28/1200=0.02；由三層體系彎

18、沉系數(shù)諾莫圖查得:K1=1.750。又因?yàn)镵2= /(K1）=5.15/（6.41.75）=0.45，查圖得： H/=5.41，H= 10.655.41=57.617cm。由可知： ，因?yàn)镠=57.617cm，可知=29.87cm，故取=30cm。2.6 瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算1驗(yàn)算中瀝青混凝土面層層底部彎拉應(yīng)力=5cm=2000Mpa=7cm=1800Mpa=30cm=1500Mpa=25cm=550Mpa =28Mpah=?=1800MpaH=?=1500Mpa =28Mpa三層體系中層厚度:cm；。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故滿足要求。2水泥穩(wěn)

19、定碎石層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算=5cm=2000Mpa=7cm=1800Mpa =30cm=1500Mpa=25cm=550Mpa =28Mpah=?=1500MpaH=25=550Mpa =28Mpa h=cm 查三層連續(xù)體系上層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知 由查三層連續(xù)體系上層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知 :=1.35; 由H/=25/10.65=2.35,=28/550=0.05,查三層連續(xù)體系上層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知 :。 所以層底拉應(yīng)力： =P滿足要求。3石灰土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算=5cm=2000Mpa=7cm=1800Mpa =30cm=1500Mpa=25cm=550Mpa =28Mpa

20、 h=?=1500MpaH=25=550Mpa=28Mpa ；由，查三層連續(xù)體系中層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知； 由，查三層連續(xù)體系中層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知=1.06；由，查三層連續(xù)體系中層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知=0.55。所以層底拉應(yīng)力由公式，故滿足要求。2.7 防凍層厚度檢驗(yàn)計(jì)算道路凍深可由以下公式得： 式中 ：a-路面結(jié)構(gòu)層的熱物性系數(shù)，查得a=2.20； b-路面橫斷面填、挖系數(shù)，查得=2.10，=2.00； c-路基干濕型系數(shù)，查得=1.09，=1.06； F-最近10年的凍結(jié)指數(shù)平均值，查得F=1623. 則 根據(jù)公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D502006）表 5

21、.2.4 查得最小防凍厚度為 4555cm，在潮濕狀態(tài)下最小防凍厚度為 5565cm。按照規(guī)范要求進(jìn)行抗凍厚度驗(yàn)算，設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)厚度為：干燥: d=5+7+30+25617cm，滿足最小防凍厚度要求。中濕，潮濕： d=5+7+30+25+2087 cm，滿足最小防凍厚度要求。 3 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)3.1 交通量分析3.1.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算 我國公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ100。凡前、后軸載大于40KN（單軸）的軸數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)，換算公式為： 式中： 100KN的單軸雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)的通行次數(shù)； 單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙

22、軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i級(jí)軸載的總重 （KN）； 軸型和軸載級(jí)位數(shù)； 各類軸輪型i級(jí)軸載的通行次數(shù)； 軸輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，=1；單軸-單輪時(shí)，按式（3-1）計(jì)算；雙軸雙輪組時(shí)，按式（3-2）計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí)，按式（3-3）計(jì)算。 （3-1） （3-2） （3-3） 綜上所述換算結(jié)果如表3-1所示。 表3-1 軸載換算結(jié)果車型（kN）（次/日）黃河JN162前軸59.5014200.10后軸115.0014203930.20解放CA10B前軸19.401470后軸60.8514700.17黃河JN150前軸49.0014100.0045后軸101.601410528.55日野Z

23、M440前軸60.0013000.08后軸100.003.8810-63000.0012東風(fēng)EQ140前軸23.701460后軸69.2014601.27菲亞特650E前軸33.001300后軸72.0013001.56太脫拉138前軸51.401500.0012后軸80.004.0810-6500.4461.943.1.2設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù) 由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D402002)可知二級(jí)公路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期t=12年，臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)由表3-2可得：，則： 式中： 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù)； t 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限； 交通量年平均增長率，由材料知，=0.

24、06； 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下表3-2。 表3-2 混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.170.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬7m0.340.390.540.62行車道寬7m 注：車道或行車道或者交通量較大時(shí)，取高值；反之，取低值。 因水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道臨界荷載承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量累計(jì)作用次數(shù)分為4級(jí)，分級(jí)范圍見表3-3. 表3-3 公路混凝土路面交通分級(jí)交通等級(jí)特重重中等輕設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)（）2000100-20003-1003 由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40200

25、2)表 3.0.5可知該路段交通等級(jí)為：重交通（100-2000） 3.2 初擬路面結(jié)構(gòu)因?yàn)榻煌?，故可知交通屬于重交通。由以上可知相?yīng)于安全等級(jí)為三級(jí)為三級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，根據(jù)二級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)。查規(guī)范知：初擬普通混凝土面層厚為250mm；基層選用水泥穩(wěn)定粒料，厚為200mm；墊層為180mm的低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.5m；長為4.5m?？v縫為設(shè)拉桿的平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿假縫。面板：普通水泥混凝土250mm，其長度擬定長為4.5米，寬為3.5米；基層：水泥穩(wěn)定粒料（20cm）;墊層：低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土（18cm）。3.3 確定材料參數(shù)

26、取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0Mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為30Gpa；路基回彈模量為35Mpa；低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土墊層回彈模量去600Mpa；水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300Mpa。按規(guī)范式（B.1.5）基層頂面當(dāng)量的回彈模量值計(jì)算如下： = = = = =普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑為：3.4 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)一級(jí)公路、重交通，由路基路面工程查得初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得： 式中 混凝土板的相對(duì)剛度半徑（m）； H 混凝土板的厚度（m）； 水泥混凝土的彎沉彈性模量（）； p 標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力（）； kr 考慮接縫傳荷能力

27、的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)桿拉的平縫，kr=0.87 0.92，縱縫為不設(shè)桿拉的平縫或自由邊界kr=1.0，縱縫為設(shè)桿拉的企口縫，kr=0.760.84，； kc 考慮偏載和動(dòng)載因素對(duì)路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查下表3-4；表3-4 綜合系數(shù)kc 公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路kc1.301.251.201.10 -混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土。連續(xù)配筋混凝土=0.057；碾壓混凝土和貧混凝土=0.065； 鋼纖維混凝土值按下式計(jì)算確定: 式中： 鋼纖維的體積率（%）； 鋼纖維的長度（mm）； 鋼纖維的長度（mm）； ps 標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在四邊自由板的臨界荷

28、載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力()。 = ， =根據(jù)公路等級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù),則荷載疲勞應(yīng)力為：=2.5630.871.201.034=2.99Mpa 。 3.5 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力由路基路面工程知，II區(qū)最大溫度梯度取88/m。板長4.5m，L/r=4.5/0.747=6.02；已知混凝土板厚0.25m，=0.64。 則可知最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力： 式中： c 混凝土的溫度線膨脹系數(shù)（），通?？扇?； 最大溫度梯度，=88c/m； Bx 綜合溫度翹區(qū)應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)； 最大溫度梯度時(shí)土板的溫度翹取應(yīng)力（）。 = 溫度疲勞系數(shù) ，式中a，b和c為回

29、歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路自然區(qū)劃查下表 3-5。表3-5 回歸系數(shù)a，b和c系數(shù) 公路自然區(qū)a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270 =則溫度疲勞應(yīng)力： 綜合，一級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)的安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85。再根據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，確定可靠度系數(shù)。3.6應(yīng)力驗(yàn)算 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，其表達(dá)式如下： 式中：-水泥混凝土彎沉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（）。

30、，故滿足要求。因而，所選普通混凝土面層厚度( 0.25m )可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。3.7防凍厚度檢驗(yàn) 由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范知，路面防凍厚度為0.5m，而設(shè)計(jì)路面總厚度為0.63m，由于0.50.63，故滿足設(shè)計(jì)要求。3.8接縫設(shè)計(jì) 為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，所以，在混凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫，這段路為重交通，縫中設(shè)拉桿，拉桿長0.7m，直徑14mm，每隔60cm設(shè)置一個(gè)。 橫向脹縫 縫隙寬20mm，縫隙上部5cm深度內(nèi)澆填縫料拉桿的半段固定在混凝土內(nèi)，另一半涂以瀝青，套上長約10cm的塑料套筒，筒底與桿端之間留有3cm空隙，用木屑與彈性材料填充。 橫向縮縫 縮縫采用假縫，縫隙寬5mm，深度為5cm.見圖5-1. 圖3-1 橫向縮縫 施工縫 施工縫采用平頭縫或企口縫的構(gòu)造形式，縫上深5cm，寬為5mm的溝槽，內(nèi)澆填縫料。見圖5-2. 圖3-2 施工縫 橫縫的布置縮縫間距一般為5m，混凝土路面設(shè)置脹縫。 縱縫的設(shè)置縱縫設(shè)置為企口帶拉桿的形式，上部5mm深度內(nèi)澆筑