路面工程課程設(shè)計

1、1、瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計 1.1交通量的計算1.1.1根據(jù)柔性路面設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)時計算的當(dāng)量交通量由相關(guān)規(guī)定可以得出下表，由得：當(dāng)量軸次換算交通車型代表車型位置軸重/knc1c2后軸數(shù)后軸輪交通量標(biāo)準(zhǔn)軸載ni/次組數(shù)輛/日小客車桑塔納2000前軸24000.00后軸24000.00中客車sh141前軸25.5516.4125008.46后軸55.11150037.41大客車ca50前軸28.716.412180050.49后軸68.2111800340.59小貨車吉爾130前軸25.7516.4124007.00后軸59.51140041.80中貨車ca390前軸3516.4129005

2、9.86后軸70.1511900192.51東風(fēng)eq140前軸23.716.4127008.54后軸69.211700141.11大貨車jn150前軸4916.412750215.57后軸101.611750803.62特大車日野zm440前軸6016.422700485.55后軸1002.217001540.00拖掛車五十鈴exr181l前軸6016.4327048.56后軸1001170210.00合計ni4191.08注：軸載小于40kn的軸載作用不計。設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：其中t=15,=0.5,r=5.5%.1.1.2為半剛性路面時計算的當(dāng)量交通量，由得：當(dāng)量軸次換算交通車型代

3、表車型位置軸重/knc1c2后軸數(shù)后軸輪交通量標(biāo)準(zhǔn)軸載ni/次組數(shù)輛/日小客車桑塔納2000前軸24000.00 后軸24000.00 中客車sh141前軸25.55118.5125000.17 后軸55.1115004.25 大客車ca50前軸28.7118.51218001.53 后軸68.211180084.25 小貨車吉爾130前軸25.75118.5124000.14 后軸59.5114006.28 中貨車ca390前軸35118.5129003.75 后軸70.151190052.78 東風(fēng)eq140前軸23.7118.5127000.13 后軸69.21170036.81 大貨車

4、jn150前軸49118.51275046.11 后軸101.611750851.55 特大車日野zm440前軸60118.522700217.51 后軸100317002100.00 拖掛車五十鈴exr181l前軸60118.5327021.75 后軸1001170210.00 合計ni3637.01 注：軸載小于40kn的軸載作用不計。設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)：其中t=15, =0.5, r=5.5%.一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量nh= 2910 ,屬重交通等級當(dāng)以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 4191 設(shè)計年限內(nèi)一個車

5、道上的累計當(dāng)量軸次 : 1.713943e+07 屬重交通等級當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時 :路面營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 : 3637 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次 : 1.487381e+07屬重交通等級即路面設(shè)計交通等級為重交通等級2、路面結(jié)構(gòu)組合層組合2.1方案一：2.1.1結(jié)構(gòu)組合與材料選取 由上面的計算得到設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為1714萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（22cm）、基層采用水泥穩(wěn)定碎石（20cm）、底基層采用水泥石灰砂礫土（厚度待定）。 規(guī)范規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成，查規(guī)范，采用三層瀝青面

6、層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土（厚4cm），中間層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚8cm），下面層采用粗粒式瀝青混凝土（厚10cm）。2.1.2各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量（20）、15抗壓模量與劈裂強(qiáng)度材料名稱h（mm）20抗壓模量15抗壓模量劈裂強(qiáng)度細(xì)粒式瀝青混凝土40140020001.2中粒式瀝青混凝土80120018001.0粗粒式瀝青混凝土100100012000.8水泥穩(wěn)定碎石200150036000.6水泥石灰砂礫土？100018000.4土基402.1.3路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定及強(qiáng)度驗算2.1.3.1土基回彈模量的確定 該路段處于ii區(qū)，為

7、中液限粘性土，查相關(guān)表的土基回彈模量為40.0mpa。 - 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 80 mm - 粗粒式瀝青混凝土 100 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 200 mm - 水泥石灰砂礫土 ?mm - 新建路基2.1.3.2設(shè)計指標(biāo)的確定對于一級公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗算。、設(shè)計彎沉值（一級公路）該公路為一級公路，路面等級系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土路面取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類型系數(shù)。設(shè)計彎沉值為： 、各層材料的容許層底拉應(yīng)力 細(xì)粒式瀝青混凝土 中粒式瀝青混凝土 粗粒式瀝青混凝土 水泥穩(wěn)定碎石 水泥

8、石灰砂礫土 2.1.3.3設(shè)計資料總結(jié)設(shè)計彎沉值為（0.01mm）相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚翰牧厦Qh（mm）20抗壓模量15抗壓模量 容許拉應(yīng)力 （）細(xì)粒式瀝青混凝土40140020000.34中粒式瀝青混凝土80120018000.28粗粒式瀝青混凝土100100012000.23水泥穩(wěn)定碎石200150036000.28水泥石灰砂礫土？100018000.14土基402.1.3.4確定水泥碎石層厚度（換算成三層體系）取設(shè)計彎沉值等于計算彎沉值為21.4（0.01mm） 根據(jù) 2.1.3.5彎拉應(yīng)力的驗算a點 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土底 可得為壓應(yīng)力，不需驗算。b點 中粒式密級配瀝青混凝土底 可得

9、為壓應(yīng)力，不需驗算。c點 粗粒式密級配瀝青混凝土底 可得為壓應(yīng)力，不需驗算d點 水泥碎石層底 e點 底層彎拉應(yīng)力 2.1.4路面結(jié)構(gòu)層的確定： 2.1.4.1 路面結(jié)構(gòu)層的確定： 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 80 mm - 粗粒式瀝青混凝土 100 mm - 水泥穩(wěn)定碎石 200 mm - 水泥石灰砂礫土 202 mm - 新建路基2.1.4.2計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面交工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 1.3 (0.01mm) 第 2 層路面頂

10、面交工驗收彎沉值 ls= 1.5 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 1.7 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 2.2 (0.01mm) 第 5 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 5.6 (0.01mm) 路基頂面交工驗收彎沉值 ls= 145.6 (0.01mm) 2.1.4.3計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :(未考慮綜合影響系數(shù)) 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.168 (mpa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.007 (mpa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.068 (mpa) 第 4 層底面

11、最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.12 (mpa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.14 (mpa)2.1.4.4驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 400 mm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .2.2方案二：2.2.1結(jié)構(gòu)組合與材料選取 由上面的計算得到設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為1714萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（16cm）、基層采用密級配瀝青碎石（20cm）、底基層采用水泥穩(wěn)定砂礫（厚度待定）、墊層采用級配砂礫（18cm）。 規(guī)范規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成，查規(guī)范，采用兩層瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土

12、（厚6cm），中間層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚10cm）。2.2.2各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量（20）、15抗壓模量與劈裂強(qiáng)度材料名稱h（mm）20抗壓模量15抗壓模量劈裂強(qiáng)度細(xì)粒式瀝青混凝土60140020001.2中粒式瀝青混凝土100120018001.0密級配瀝青碎石 140120014000.6水泥穩(wěn)定砂礫 ？130036000.5級配砂礫1802002000土基402.2.3路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定及強(qiáng)度驗算2.2.3.1土基回彈模量的確定 該路段處于ii區(qū)，為中液限粘性土，查相關(guān)表的土基回彈模量為40.0mpa。 - 細(xì)粒式瀝青混凝土 60 m

13、m - 中粒式瀝青混凝土 100 mm - 密級配瀝青碎石 140 mm - 水泥穩(wěn)定砂礫 ？ - 級配砂礫 180mm - 新建路基2.2.3.2設(shè)計指標(biāo)的確定對于一級公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗算。、設(shè)計彎沉值（一級公路）該公路為一級公路，路面等級系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土路面取1.0，該結(jié)構(gòu)為柔性基層與半剛性基層組合，采用內(nèi)插法的基層類型系數(shù)。設(shè)計彎沉值為： 、各層材料的容許層底拉應(yīng)力 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土 中粒式密級配瀝青混凝土 密級配瀝青碎石 水泥穩(wěn)定砂礫 級配砂礫 由于級配砂礫屬于散料，不存在粘結(jié)拉應(yīng)力，故層底拉應(yīng)力為02.2.3.3設(shè)計

14、資料總結(jié)設(shè)計彎沉值為（0.01mm）相關(guān)資料匯總?cè)缦卤恚翰牧厦Qh（mm）20抗壓模量15抗壓模量 容許拉應(yīng)力 （）細(xì)粒式瀝青混凝土60140020000.34中粒式瀝青混凝土100120018000.28密級配瀝青碎石140120014000.17水泥穩(wěn)定砂礫？130036000.23級配砂礫1802002000土基402.2.3.4確定水泥碎石層厚度（換算成三層體系）取設(shè)計彎沉值等于計算彎沉值為31.1（0.01mm） 根據(jù) 2.2.3.5彎拉應(yīng)力的驗算a點 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土底 可得為壓應(yīng)力，不需驗算。b點 中粒式密級配瀝青混凝土底 可得為壓應(yīng)力，不需驗算。c點 密級配瀝青碎石底 可

15、得為壓應(yīng)力，不需驗算d點 水泥穩(wěn)定砂礫底 e點 級配砂礫底由于級配砂礫屬于散料，不存在粘結(jié)拉應(yīng)力，故不需要驗算層底彎拉應(yīng)力 。 2.2.4路面結(jié)構(gòu)層的確定：2.2.4.1 路面結(jié)構(gòu)層的確定： 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 60 mm - 中粒式瀝青混凝土 100mm - 密級配瀝青碎石 140mm - 水泥穩(wěn)定砂礫 245mm - 級配砂礫 180mm - 新建路基 2.2.4.2計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面交工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 1.3 (0.01mm) 第 2 層路面頂

16、面交工驗收彎沉值 ls= 1.5 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 1.9 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 3.1 (0.01mm) 第 5 層路面頂面交工驗收彎沉值 ls= 11 (0.01mm)路基頂面交工驗收彎沉值 ls= 145.6 (0.01mm) 2.2.4.3計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :(未考慮綜合影響系數(shù)) 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.136 (mpa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.011 (mpa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.038 (mpa) 第 4 層底面最大

17、拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.23 (mpa)2.2.4.4驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 400 mm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求3、瀝青路面結(jié)構(gòu)層技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：綜上所述：方案一：瀝青層厚度22cm，總厚度為62.2cm。由概預(yù)算表可得：這條一級公路每米造價為：方案二： 瀝青層厚度為30cm，總厚度為72.5cm。由概預(yù)算表可得：這條一級公路每米造價為：所以瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)上面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后確定選方案一4、路基排水設(shè)計4.1 確定邊溝布置，斷面形式及尺寸邊溝設(shè)置在路堤的坡腳外側(cè)無需水力計算，橫斷面采用梯形標(biāo)準(zhǔn)橫斷面式，取梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡坡度為1:1.5,外側(cè)邊坡坡度與挖方

18、邊坡坡度相同，取為1:1.5，因江淮丘陵區(qū)降水量較大，故取底寬與深度均為0.6m，邊溝縱坡為1:1，邊溝采用漿砌片石，砌筑用砂漿強(qiáng)度采用m7.5.5、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計 水泥混凝土路面板為剛性路面，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，在車輪荷載作用下變形較小。所以，混凝土板通常工作在彈性階段。本水泥混凝土路面設(shè)計主要依據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)。在荷載圖示方面采用靜力作用均布面荷載，在地基模型方面，采用溫克勒地基模型。在路面板形態(tài)方面，采用半空間彈性地基有限大矩形板理論。5.1 軸載換算5.1.1 車輛的類型和軸型車輛軸重參數(shù)參考表代表車型位置軸重/kni后軸數(shù)后軸輪交通量組

19、數(shù)輛/日桑塔納2000前軸2400后軸2400sh141前軸25.55551.0 12500后軸55.10.0 500ca50前軸28.7524.2 121800后軸68.21.0 1800吉爾130前軸25.75549.2 12400后軸59.51.0 400ca390前軸35481.3 12900后軸70.151.0 900東風(fēng)eq140前軸23.7569.1 12700后軸69.21.0 700jn150前軸49416.5 12750后軸101.61.0 750日野zm440前軸60381.7 22700后軸1000.0 700五十鈴exr181l前軸60381.7 3270后軸1000

20、.0 70由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)得標(biāo)準(zhǔn)軸載的有關(guān)計算參數(shù)見下表：標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù)標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載bzz100軸載p（kn）100輪胎接地壓強(qiáng)p（mpa）0.70單輪傳壓面當(dāng)量直徑d（cm）21.30兩輪中心距（cm）1.5d水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以100kn的單軸-雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002) 有單軸單輪組： （2-2）單軸雙輪組： 雙軸雙輪組： （2-3）三軸雙輪組： （2-4）ns100kn的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；pi單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸

21、-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級軸載的總重（kn）；軸型和軸載級位數(shù)； 各類軸型級軸載的作用次數(shù)； 軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時，=1；單軸-單輪時，按（2-2）計算；雙軸-雙輪組時，按（2-3）計算；三軸-雙輪組時，按（2-4）計算。對于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計，去掉影響較小的軸載小于40kn的交通量。計算結(jié)果列表如下： 軸載換算計算表交通車型代表車型位置軸重/kni后軸數(shù)后軸輪交通量標(biāo)準(zhǔn)軸載ni/次組數(shù)輛/日小客車桑塔納2000前軸24000.00 后軸24000.00 中客車sh141前軸25.55551.0 125000.00 后軸55.10.0 5000.00 大客車ca50前軸28.75

22、24.2 1218000.00 后軸68.21.0 18003.94 小貨車吉爾130前軸25.75549.2 124000.00 后軸59.51.0 4000.10 中貨車ca390前軸35481.3 129000.02 后軸70.151.0 9003.10 東風(fēng)eq140前軸23.7569.1 127000.00 后軸69.21.0 7001.94 大貨車jn150前軸49416.5 127503.45 后軸101.61.0 750966.85 特大車日野zm440前軸60381.7 2270075.38 后軸1000.0 7000.00 拖掛車五十鈴exr181l前軸60381.7 32

23、707.54 后軸1000.0 700.00 合計ni1062.32 則可知本路建成初期每晝夜雙向混合交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)為1062.32由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)可得高速公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，由于路面設(shè)計依據(jù)的交通量是設(shè)計車道上的交通量，所以，應(yīng)對道路交通量乘以方向不均勻系數(shù)及車道不均勻系數(shù)。方向不均勻系數(shù)取1.0，車道不均勻系數(shù)取1.0。水泥混凝土路面的臨界疲勞荷位為縱縫邊緣中部，該處的輪跡橫向分布系數(shù)，按實際測定結(jié)果參照下表所示。車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速、一級公路、收費站0.170.22二級及二級以下公路行車道寬大于7m0.34

24、0.39行車道寬小于或等于7m0.540.62本公路為一級公路雙向四車道，取=0.2 。則設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)面層臨界荷位出得標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)ne。水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，按設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)分為4級，分級范圍如下表所示。 交通分級交通等級特重重中等輕設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)ne（104）2000100200031003由上表可知，本道路交通屬于重交通。5.2 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計方案一：組成水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)層包括：墊層、基層和面層等，各結(jié)構(gòu)層的功能和作用各不相同。5.2.1 墊層設(shè)計本公路路基土為中液限粘性土，需要在路基和基層之間設(shè)置墊層，以改善路基

25、的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度及溫度性。由于修筑墊層的材料，強(qiáng)度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設(shè)計墊層所采用的材料是石灰粉煤灰土 。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)，墊層的寬度應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為150mm。本設(shè)計取墊層厚度為150mm。5.2.2 基層設(shè)計在面層下設(shè)置基層的主要目的是防止唧泥、錯臺和由此引起的面板斷裂等損壞的出現(xiàn)。要求剛度與面層匹配，細(xì)粒土含量少、耐沖刷能力強(qiáng)和有排水設(shè)施。由于本公路為一級公路，對基層的上述要求較高。（1） 類型由于本公路交通屬于重交通。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)可得適宜的基

26、層類型如下表所示。適宜各類交通等級的基層類型交通等級基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重交通水泥穩(wěn)定粒料或瀝青穩(wěn)定碎石基層中等或輕交通水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級配粒料基層由上表本設(shè)計路面基層采用水泥穩(wěn)定粒料。（2） 寬度由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)知?；鶎拥膶挾葢?yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm（采用小型機(jī)具施工時）或500mm（軌模式攤鋪機(jī)施工時）或650mm（滑模式攤鋪機(jī)施工時）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時，基層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。本設(shè)計采用與路基同寬度的基層。（3） 厚度由公路水泥混

27、凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)?？芍黝惢鶎雍穸鹊倪m宜范圍，如下表所示。各類基層厚度的適宜范圍基層類型厚度適宜的范圍（mm）貧混凝土或碾壓混凝土基層120200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150250瀝青混凝土基層4060瀝青穩(wěn)定碎石基層80100級配粒料基層150200多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層80100由于本設(shè)計采用水泥穩(wěn)定粒料基層，且考慮到交通容量比較大，并結(jié)合貧混凝土的材料性能，決定采用200 mm的水泥穩(wěn)定粒料基層。5.2.3 面層設(shè)計水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面層采用設(shè)接縫的普通混凝土。具體設(shè)計參數(shù)見下

28、節(jié)，水泥混凝土路面設(shè)計。5.3路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計5.3.1 初擬路面結(jié)構(gòu)我們選定相應(yīng)于一級公路的變異水平等級為中級。根據(jù)一級公路重交通等級和中變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為下圖所示，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。水泥穩(wěn)定砂不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距(板長)5m。 - 普通混凝土面層 250 mm - 水泥穩(wěn)定粒料 200mm - 石灰粉煤灰土 150 mm - 新建路基5.3.2 路面材料參數(shù)的確定（1）面層由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)可得普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值如下表所示。水泥混凝土設(shè)計彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值交通等級特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（

29、mpa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（mpa）6.06.05.55.0同時可得相應(yīng)的彎拉彈性模量如下表所示。水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗參考值彎拉強(qiáng)度（mpa）1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5抗壓強(qiáng)度（mpa）5.07.711.014.919.324.229.735.841.848.4彎拉彈性模量（gpa）10151821232527293133綜上分析，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31gpa。（2）基層參考有關(guān)資料，水泥穩(wěn)定粒料彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為27gpa。又由下

30、表得水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500mpa。墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗參考值材料類型回彈模量（mpa）天然沙礫150200水泥穩(wěn)定粒料13001700（3）墊層同樣石灰粉煤灰土墊層的回彈模量取700mpa。（4）路基由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)建議路基土回彈模量取值如下表所示。中濕路基路床頂面回彈模量（mpa）土組公路自然區(qū)劃土質(zhì)砂26424050395035605060粘質(zhì)土25453040254530453045粉質(zhì)土22463254305027433045由公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)可知：該公路位于ii區(qū)，路基土質(zhì)為中液限粘性土土。路基土回彈模量取40mpa。5.3.3

31、基層頂面回彈模量由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)得基層頂面回彈模量的計算公式如下： 普通混凝土面層的相對剛度半徑按下式計算由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)，有基層頂面的當(dāng)量回彈模量et的最低要求見下表所示?；鶎禹斆婊貜椖Ａ縠t最低要求交通量等級特重重中等輕回彈模量et（mpa）1201008080由于所以算的et=219.57mpa，大于100mpa，所以滿足要求。5.3.4 荷載疲勞應(yīng)力由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)，采用水泥穩(wěn)定粒料做基層時，宜將基層與混凝土面層視作分離式雙層板進(jìn)行應(yīng)力分析。普通混凝土面層，因縱縫為設(shè)拉桿平

32、縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)=0.87；水泥穩(wěn)定砂基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)。設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)。 (2-18)式中： kf設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)； ne設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)； 與混合料性質(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，普通混凝土水泥穩(wěn)定砂和貧混凝土，=0.065；對普通混凝土面層， ?？紤]偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級查下表可得。綜合系數(shù)公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路1.301.251.201.10由于本公路為一級公路，取=1.25 。普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力

33、計算為，5.3.5溫度疲勞應(yīng)力水泥混凝土面層的最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值tg ，可按照公路所在地的公路自然區(qū)劃按下表選用。表2.15 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值tg公路自然區(qū)劃、最大溫度梯度(/m)8883909586929398本公路位于ii區(qū)，最大溫度梯度取88/m。普通混凝土面層板長5m，?；炷撩鎸雍穸?.25m。查公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)附圖，可得：bx=0.68 ，故最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) a、b和c回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表2.16確定。表2.16 回歸系數(shù)a、b和c系 數(shù)公路自然區(qū)劃iiiiivv11a0.8280.

34、8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270本公路位于ii區(qū)，取a=0.828，b=0.041，c=1.323 。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) 在臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按下式計算確定： (2-23)則有，分離式復(fù)合式路面中水泥穩(wěn)定粒料基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計。5.3.6 應(yīng)力驗算所以可得一級公路的安全等級為一級，目標(biāo)可靠度為90，相應(yīng)的變異水平等級為中。再由下表可得可靠度系數(shù)。表2.17 可靠度系數(shù)變異水平等級目標(biāo)可靠度（）95908580低1.201.331.091.161

35、.041.08中1.331.501.161.231.081.131.041.07高1.231.331.131.181.071.11確定可靠度系數(shù)=1.23 。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計的極限狀態(tài)，其表達(dá)式采用下式計算： (2-24)普通混凝土面層為，驗算合格，通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進(jìn)一步的修改,最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 普通混凝土面層 250 mm - 水泥穩(wěn)定粒料 200 mm - 石灰粉煤灰土 150 mm - 新建路基5.3.7 接縫設(shè)計混凝土路面板由于溫度或濕度變化、硬化時的收縮等原因，會出現(xiàn)脹縮合翹曲。設(shè)置接

36、縫，可減小混凝土板因變形受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并滿足施工的需要。5.3.7.1 縱向接縫縱縫設(shè)在劃分車道線的位置，由于一次鋪筑寬度小于路面寬度，設(shè)置縱向施工縫?？v縫與路線中縫平行?？v向施工縫采用平縫加拉桿形式，上部鋸切槽口，深度為30mm，寬度為5mm，槽內(nèi)灌塞填縫料。拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚中央，并對拉桿中部100mm范圍內(nèi)進(jìn)行防銹處理。拉桿的直徑、長度和間距，參照下選用。施工布設(shè)時，拉桿間距按橫向接縫的實際位置予以調(diào)整。拉桿直徑、長度和間距（mm）面層厚度（mm）到自由邊或未設(shè)拉桿縱縫的距離（m）3.003.503.754.506.007.52002501470090014700800

37、14700700147006001470050014700400260300168009001680080016800700168006001680050016800400由于設(shè)計混凝土面層厚度為250mm，一車道寬度即到自由邊距離為3.75m。選用直徑14螺紋鋼筋，長度700mm，間距700mm。5.3.7.2 橫向接縫橫縫垂直于縱縫，有縮縫、脹縫和施工縫三種。由于設(shè)置脹縫不僅給施工帶來不便，而且也容易出現(xiàn)碎裂、唧泥和錯臺等病害。因此本設(shè)計主要采用縮縫和施工縫兩種接縫形式。每日施工結(jié)束或因臨時原因中斷施工時，設(shè)置橫向施工縫，其位置選在縮縫處。采用傳力桿的平縫形式。橫向縮縫等間距布置，采用假縫

38、形式。由于特重交通，采用設(shè)傳力桿假縫形式。橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為面層厚度的1/4，寬度為5mm，槽內(nèi)填塞填縫料。高速公路的橫向縮縫槽口增設(shè)深20mm、寬610mm的淺槽口。傳力桿采用光面鋼筋。其尺寸和間距可按下表選用。最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為200mm。傳力桿尺寸和間距（mm）面層厚度（mm）傳力桿直徑傳力桿最小長度傳力桿最大間距2202840030024030400300260324503002803545030030038500300水泥混凝土面層厚度250mm。則采用傳力桿直徑32光面鋼筋，長度450mm，間距300mm。方案二：組成水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)層包括：墊層、

39、基層和面層等，各結(jié)構(gòu)層的功能和作用各不相同。6.1.1墊層設(shè)計本公路路基土為中液限粘性土，需要在路基和基層之間設(shè)置墊層，以改善路基的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度及溫度性。由于修筑墊層的材料，強(qiáng)度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設(shè)計墊層所采用的材料是石灰土。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)，墊層的寬度應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為150mm。本設(shè)計取墊層厚度為150mm。6.1.2 基層設(shè)計在面層下設(shè)置基層的主要目的是防止唧泥、錯臺和由此引起的面板斷裂等損壞的出現(xiàn)。要求剛度與面層匹配，細(xì)粒土含量少、耐沖刷能力強(qiáng)和有排水設(shè)施。由于本公路為一級公路，對基層的上述要求較高。（1） 類型由于本公路交通屬于重交通。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)可得適宜的基層類型如下表所示。適宜各類交通等級的基層類型交通等級基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重交通水泥穩(wěn)定粒料或瀝青穩(wěn)定碎石基層中等或輕交通水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級配粒料基層由上表本設(shè)計路面基層采用水泥穩(wěn)定粒料。（2） 寬度由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(jtg d402002)知。基層的寬度應(yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm