瀝青路面工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、瀝青路面設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。1 設(shè)計(jì)資料21.1 公路等級(jí)情況及周邊情況21.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表：21.3 沿線地理特征32 軸載分析32.1 以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次32.1.1軸載換算32.1.2計(jì)算累鏟E量軸次42.2驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次42.2.1 軸載換算42.2.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次53確定路面等級(jí)和面層類型53.1 路面等級(jí)53.2 面層類型53.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取54確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)。64.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度64.2 土基回彈模量的確定64.2.1 確定路基的平均稠度64.

2、2.2 確定土基回彈模量75設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定75.1 設(shè)計(jì)彎沉值75.2 各層材料的容許底層拉應(yīng)力76設(shè)計(jì)資料總結(jié)87確定石灰土層的厚度88計(jì)算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值）109驗(yàn)算各層層底拉應(yīng)力109.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算109.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算119.1.2 第二層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算119.1.3 第三層換算129.1.4 第四層換算129.2 計(jì)算中層底面彎拉應(yīng)力。13水泥路面設(shè)計(jì)131設(shè)計(jì)資料131.1 公路等級(jí)情況及周邊情況131.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表：141.3 沿線地理特征142交通分析142.1 標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算142.2 交通分級(jí)、設(shè)

3、計(jì)使用年限、和累計(jì)作用次數(shù)152.2.1 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)作用次數(shù)152.2.2 交通等級(jí)的確定及初估板厚163路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)164確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)164.1 基層頂面的當(dāng)量回彈模量與計(jì)算回彈模量164.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度與相對(duì)剛度半徑175荷載應(yīng)力計(jì)算175.1 荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算175.2 溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算186路面接縫處理196.1 縱向接縫196.1.1 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)路面寬度和施工鋪筑寬度而定。196.2 橫向接縫206.3 端部處理216.4 接縫填封材料217縱向配筋設(shè)計(jì)227.1 計(jì)算參數(shù)227.2 橫向裂縫間距計(jì)算227.3 裂縫寬

4、度的計(jì)算227.4 鋼筋應(yīng)力的計(jì)算237.5 鋼筋間距或根數(shù)的計(jì)算238補(bǔ)強(qiáng)鋼筋的設(shè)計(jì)238.1 邊緣鋼筋設(shè)計(jì)238.2 角隔鋼筋設(shè)計(jì)23瀝青路面設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)資料1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況滬杭高速人民廣場(chǎng)至楓涇段公路，共有4車道，路面寬度為2X7.50m,設(shè)計(jì)年限為20年。交通量年平均增長(zhǎng)率為6%沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。1.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表序號(hào)汽車型號(hào)總重(KN)載重(KN)前軸重(KN后軸重(KN后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cmD交通里(輛/日)1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.2

5、01雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.501雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依士茲TD50132.2076.6542.2080.001雙3006瑪斯200137.0072.0036.00101.001雙1001.3 沿線地理特征該公路位于IV1區(qū)，沿線土質(zhì)為粘性土。凍前地下水位為1.5m,路基平均填土高度約為0.6m。2軸載分析軸載分析：根據(jù)我國(guó)混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范和瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。2.1 以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次2.1.1 軸載換算k一計(jì)算

6、標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次：NCCzQ（艮）4.35其中、分別采用以下來計(jì)算：C111.2（m1）,C21（雙輪），計(jì)算結(jié)果如下表所示：（單位為次/日）車型軸名軸載計(jì)算軸載（Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.3811800173.58東風(fēng)EQ140前軸23.70；01112000后軸69.2069.20111200241.90吉爾130前軸25.7525.75115001.37后軸59.50;59.501150052.25尼桑CK20L前軸49.8549.851160029.04后軸100.00100.0011600600依士茲TD50前軸42.20，42.20

7、113007.03后軸80.0080.0011300113.65瑪斯200前軸36.00136.00111001.17后軸101.00101.0011100104.42kCNjCCni*).1324.42注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)2.1.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及道路設(shè)計(jì)的本身要求，本公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取20年,根據(jù)規(guī)范規(guī)定的雙向四車道的車道系數(shù)是0.4-0.5,在本設(shè)計(jì)中車道系數(shù)取0.45,計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次的公式:1rt1365N1r本式中：r表示交通量在設(shè)計(jì)使用年限的平均增長(zhǎng)率，本公路取值為6%t表示公路的設(shè)計(jì)使用年限，本公路取值為20年。表示車道系數(shù)，本公路取值為0.

8、45.表示單日換算軸載次數(shù)，本公路取值為1324.42。t201r136510.061因此有，NeN13651324.420.45r0.06=8002190（次）2.2驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次2.2.1 軸載換算驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為:CC2n吟）8其中，表示軸數(shù)系數(shù),C112m1；表示輪組系數(shù)，C11.0（雙輪組）計(jì)算結(jié)果如下表所示：（單位為次/日；注：軸載小于50KN的軸載作用不計(jì)）車型軸名軸載計(jì)算軸載（Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.381180048.16東風(fēng)EQ140前軸23.7001112000后軸69.2

9、069.2011120063.10吉爾130前軸25.7525.75115000.01后軸P59.5059.50115007.85尼桑CK20L前軸49.8549.85116002.29后軸100.00100.0011600600依士茲TD50前軸r42.2042.20113000.30后軸80.0080.001130050.33瑪斯200前軸36.0036.00111000.03后軸101.00101.0011100108.29k一Pi8NC1C2Q()iP880.362.2.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次的公式為:z1rt1365zNeNi參數(shù)取值同上：設(shè)計(jì)年限t為20年，車道系數(shù)取

10、0.45,設(shè)計(jì)使用年限的平均增長(zhǎng)率r取6%單日換算軸載次數(shù)取880.36。則，對(duì)于半剛性基層層底拉應(yīng)力累計(jì)當(dāng)量軸次:Z 1 r t 1365 zNe N12010.061365880.360.450.06=5319164(次)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，累計(jì)當(dāng)量軸次應(yīng)當(dāng)取不利值，所以，應(yīng)該取值為8002190累計(jì)當(dāng)量軸次。3確定路面等級(jí)和面層類型3.1 路面等級(jí)由以上計(jì)算可以得出，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)約為800萬次左右。根據(jù)由累計(jì)當(dāng)量軸次劃分的交通等級(jí)可以定出該路的設(shè)計(jì)路面等級(jí)為中等交通等級(jí)。3.2 面層類型由于規(guī)范規(guī)定高速公路、一級(jí)公路的面層由二層或三層組成。對(duì)于本公路的設(shè)計(jì)，初

11、步擬定采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土，中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土，底面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土。3.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取由上面的計(jì)算可以得出，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)軸載次數(shù)約為800萬次左右，根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD50-2006規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求，查表4.1.3-1,并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層采用的材料及厚度初步擬定如下：瀝青混凝土（厚度取17cm,基層采用水泥碎石（厚度取25cm）,底基層采用石灰土（厚度待定）。由于本公路，采用三層式瀝青面層，加上其等級(jí)為中等交通，擬定表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度4cm）,中

12、面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度6cmj）,底面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度7cmj）。材料的具體厚度列表如下：路面結(jié)構(gòu)材料選用材料厚度（單位cmj）面層細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土4中粒式密級(jí)配瀝青混凝土6粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土7基層水泥碎石25底基層石灰土彳田4確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)4.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度根據(jù)相關(guān)表格及設(shè)計(jì)規(guī)范，可以得到各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度。規(guī)范規(guī)定抗壓模量取20C的模量，且在設(shè)計(jì)中各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此得到20C的抗壓模量如下：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1400MPa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1200MPa粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1000

13、MPa水泥碎石為1500MPa石灰土為550MPa各層材料的劈裂強(qiáng)度如下：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.4MPa,中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.0MPa,粒式密級(jí)配瀝青混凝土為0.8MPa,水泥碎石為0.5MPa,石灰土為0.225MPa列表表示如下：材料選用20C的抗壓模量劈裂強(qiáng)度細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土1400MPa1.4MPa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土1200MPa1.0MPa粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土1000MPa0.8MPa水泥碎石1500MPa0.5MPa石灰土550MPa0.225MPa4.2 土基回彈模量的確定4.2.1 確定路基的平均稠度由于沒有確定的實(shí)測(cè)稠度，根據(jù)相應(yīng)的知識(shí)，可根據(jù)路基的

14、臨界高度判斷土的干濕類型。由于凍前地下水位為1.5m,位于（1.71.9）及（1.21.3）之間,然后查路基路面工程一書中表（149）有，土基的平均稠度的范圍是：Wc1WeWc2。因此，判定土的干濕類型為中濕，故有粘性土1.10We0.95,因此，選用We1.0。4.2.2 確定土基回彈模量本路段處于IV1區(qū)，為粘性土，稠度為1.00，在路基路面工程一書中查表14-11有土基回彈模量為30MPa。5設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定對(duì)于高速公路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)底層拉應(yīng)力驗(yàn)算。5.1 設(shè)計(jì)彎沉值路面設(shè)計(jì)彎沉值公式為：Ld600Ne0.2AcAsAb。由于該公路為一級(jí)公路，故公路等級(jí)系數(shù)

15、取1.0；面層是瀝青混凝土，面層系數(shù)取1.0；半剛性基層，底基層總厚度大于20cm所以基層系數(shù)取1.0。則，設(shè)計(jì)彎沉值為L(zhǎng)d600Ne0.2AcAsAb60080021900.21.01.01.0。24.98（0.01mm）5.2各層材料的容許底層拉應(yīng)力計(jì)算各層材料的容許底層拉應(yīng)力的公式為：Rs/Kssps本式中：指路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力；指結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強(qiáng)度；指抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，對(duì)于瀝青混凝土面層：K0.09Aa?N0.22/A、sec對(duì)于水泥碎石：Ks0.35Ne0.11/Ac，對(duì)于石灰土：Ks0.45Ne0.11/Ac。所以有：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土:Ks0.09AS?Ne0.

16、22/Ac0.091.080021900.22/1.02.97Rs/Ks1.4/2.970.471MPasps中粒式密級(jí)配瀝青混凝土:Ks0.09AS?N0.22/Ac0.091.080021900.22/1.02.97Rsp/Ks1.0/2.970.337MPap粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土：Ks0.09As?N0.22/Ac0.091.180021900.22/1.03.27Rsd/Ks0.8/3.270.245MPaRsps水泥碎石：Ks0.35N0.11/Ac0.3553191640.11/1.01.92Rsp/Ks0.5/1.920.260MPap石灰土：Ks0.45N0.11/Ac0.4

17、553191640.11/1.02.47Rsd/Ks0.225/2.470.0911MPaRsps6設(shè)計(jì)資料總結(jié)設(shè)計(jì)彎沉值為24.98(0.01mm，相關(guān)設(shè)計(jì)資料匯總?cè)绮繁恚翰牧厦Qh(cm)20CWB(MPa谷許拉應(yīng)力(Mpa細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土414000.471中粒式密級(jí)配瀝青混凝土1612000.337粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土710000.245水泥碎石2515000.260石灰土彳田5500.0911土基-30-7確定石灰土層的厚度將各層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為下圖，即多層體系轉(zhuǎn)化為三層體系：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土h2=6cmE2=1200MP

18、a粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土h3=7cm1E3=1000MPa水泥碎石h4=25cmE4=1500MPa石灰土h5=?E5=550MPaE0=30Mpa轉(zhuǎn)化為:細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土h2=?E2=1200MPaE0=30MPa換算時(shí)，將多層體系的第一層作為上層，其厚度與模量保持不變，將2至5層作為中層，并將其轉(zhuǎn)化為第二層的模量，厚底轉(zhuǎn)化為等效厚度。即，變成一個(gè)彎沉等效的三層體系。轉(zhuǎn)化時(shí)，采用BZZ-100為標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)?，E2I2000.857,h0.376Ei140010.65查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有6.2o又有E_J°L0.02

19、5,h-J0.376E2120010.65同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有K11.60其中,IE12PAf(E°lp0.38Pd對(duì)于BZZ-100為標(biāo)準(zhǔn)來說，Af1.47,則有Af(E°lpPd0.381.4730 24.98 0.01 0.10.7 21.30.472Is24.980.47252.92 (mgIE152.9214000.010.1497L2P20.710.65.所以可以得出K2l'49乙0.501K16.21.60由K20.501E030hE212000.025 ,一410.650.376 ,則可以在三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D中查出H5.0。所以

20、有：H5.010.6553.25(cm)然后，由Hh2hk2.4且有，i3E2E53.25 5hk2底，計(jì)算得出h518.45 (cm)即，石灰土的厚度為18.45cm,設(shè)計(jì)時(shí)為了方便施工，設(shè)計(jì)石灰土厚度為40cm）8計(jì)算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值）根據(jù)上個(gè)步驟設(shè)計(jì)出的石灰土的厚度將多層體系按彎沉等效的原則換算成為三層體系即由Hh2hk2.j-有,i3E22510001200H 6 7用圖表示為如下:2.41500.120055040 2：4-120068.83 (cMh1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=

21、1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MPa因?yàn)镋2暨°0.857,h二0.376E1140010.65查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有6.20又由旦-0-0.025,-0.376E2120010.65同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有K11.60。又由E0通-0.025,四空6.46E2120010.65同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有K20.430則有，輪隙彎沉值（理論彎沉值）為：2P2071065l工K1K26.20.431.6045.43（mrmE114000.010.19驗(yàn)算各層層底拉應(yīng)力9.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算這里說的上層是換算為三層體系之后的上層

22、，當(dāng)計(jì)算第i層面的彎拉壓力時(shí)，需將i層以上的各層換算成為模量、厚度為h的一層即為上層，換算公式為:Ei 1、厚度為H的一層即為中iE.hk，將第i+1層至n-1層換算為模量kiEi1n1層，換算公式為：hhk"I-。換算后，查出三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力,kii:Eii再根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定驗(yàn)算是否符合要求。9.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算有，上層：h=h14cm,>門-、fETa1”1000”J1500/cnd550中層：Hhk0.91670925噂40空ki11.Ei11200,1200120060.56cm所以有，h0.376,巨12000.857,查二層連續(xù)體系上層底向1

23、0.65E11400拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有0,則滿足0R的要求。圖示如下:h1=4cmE1=1400MPah1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPa1h3=7cmE3=1000MPah2=60.56cmE2=1200MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.2第二層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算有，上層：hhkEk4.1400610.32cmk1:Ei11200n1Ek1500550中層：Hhk0.9725094009ki1；Ei11000100062.84cm所以有，h10320.969,&10000.8333,

24、查三層連續(xù)體系上層底10.65E21200面拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有0,則滿足0R的要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=10.32cmh2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30Mpa9.1.3第三層換算有，上層:中層:h4H251400.100018301.718,10.6541.81cm所以有,應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有圖示如下：E1=1200MPah2=62.84cmE2=1000MPaE0=30Mpa6儡71&30cm40E4E3h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=

25、1200MPa1h3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPah1=18.03cmE1=1000MPah2=41.81cmE2=1500MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.4第四層換算有，上層:,14004.1500中層:hk0.9Ekk.Ei140所以有,39.9510.653.75,E5E4應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有E0旭0.0545,查出m1E55500.9550,15001.5,查三層連續(xù)體系上層底面拉10000r的要求。55015000.13MPa120015001000715002539.95cm0.3667,1.35m20.7查

26、三層連續(xù)體系上層底面拉以由旦-0-3.756,10.65所以有，Pmm20.70.131.350.70.0859<0.2480=R4,滿足要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPah1=39.95cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30Mpa1E0=30Mpa9.2計(jì)算中層底面彎拉應(yīng)力。此時(shí)即為計(jì)算路基之上的n-1層的彎拉應(yīng)力，就是中層為Hhni,而上層則為n-2層以上各層換算模量En2的換算厚度，換算公式為:h、E有，上層:,

27、Ek4|一 E4 14006, 15004 1200 1 4 1 1500000 25 40.93 cm500中層:40所以有,又可以由10.65E4150040八小E0303.76 ,10.65E5550550H0.38 ,所以有:E54093 3.8430.3667 ,0.0545 ,查出 0.20MPan11.05n2Pn1n20.70.21.050.380.055860.0869,滿足要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPah1=40.93cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=

28、1500MPah5=40cmE5=550MPa;E0=30MpaE0=30Mpa水泥路面設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)資料1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況本公路設(shè)計(jì)為高速公路，共有4車道，路面寬度為2X7.50m,設(shè)計(jì)年限為30年。交通量年平均增長(zhǎng)率為6%沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。1.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表：序號(hào)汽車型號(hào)總重(KN)載重(KN)前軸重(KN后軸重(KN后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cmD交通里(輛/日)1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.5

29、01雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依士茲TD50132.2076.6542.2080.001雙3006瑪斯200137.0072.0036.00101.001雙1001.3 沿線地理特征該公路位于IV1區(qū)，沿線土質(zhì)為粘性土。凍前地下水位為1.5m,路基平均填土高度約為0.6m。2交通分析2.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算我國(guó)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定以汽車車軸重為100KN的雙輪組單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載。對(duì)于各種不同的汽車軸載作用次數(shù)，可按照等效疲勞損傷原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)判斷道路的交通繁重程度。對(duì)于前、后軸載大于

30、40KN的軸數(shù)均應(yīng)換算成為標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)。對(duì)于軸載小于或等于40KN的軸載，應(yīng)為它在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力很小，引起的疲Pi 16100勞損傷也很輕微，因此可以忽略不計(jì)。n軸載的換算公式為：NsaiNii1式中：N100KN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；P單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級(jí)軸載的總重(KN;軸型和軸載級(jí)位數(shù);各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)；軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪時(shí)，=1;雙軸-雙輪時(shí)，ai1.07105Pi022o小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計(jì)根據(jù)公式求出的換算標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)見下表:車型軸名軸載(KN)計(jì)算軸載Pi(KN)解放CA15前軸2

31、0.97018000后軸70.3870.3818002.90東風(fēng)EQ140前軸P23.700P1P12000后軸69.2069.20112003.32吉爾130前軸25.75015000后軸59.5059.50P1r5000.12尼桑CK20L前軸49.8549.8516000.01后軸100.00100.001600600依士茲TD50前軸r42.2042.201P3000后軸80.0080.0013008.44瑪斯200前軸36.000r1r1000后軸101.00101.001100117.26n16nPNsaiNii1100732.05注：小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計(jì)

32、2.2交通分級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限，和累計(jì)作用次數(shù)2.2.1 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)作用次數(shù)可以按照下式計(jì)算確定設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)。公式為:一Ns1t1365Ne-。本式中：表示交通量在設(shè)計(jì)使用年限的平均增長(zhǎng)率，為6%,為 732.05。0.221 365 , 0.22t表示公路的設(shè)計(jì)使用年限，為30年。表示使用初期設(shè)計(jì)車道的日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)表示車輪輪跡橫向分布系數(shù)，在本公路中取t30Ns11365732.051.06月斤以有：Ne0.064647326次。2.2.2 交通等級(jí)的確定及初估板厚水泥混凝土路面承受的交通，按使用初期設(shè)計(jì)車道每日通過的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)可以分為4個(gè)等級(jí)。

33、查取路基路面工程一書中的表16-4有，定出交通等級(jí)為重等級(jí)，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及施工的要求，參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，現(xiàn)設(shè)計(jì)本道路的使用年限為30年。選用材料為普通混凝土，初步估板厚為>25cm3路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)由以上計(jì)算可以知道，本公路交通屬于重交通，根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD40-2002的要求規(guī)定，現(xiàn)將該道路的路面結(jié)構(gòu)由三個(gè)層次組成，墊層，基層，面層。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要的規(guī)定，由表3.O.1知，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查路基路面工程表16-17,初擬普通混凝土面層厚度為0.26m,碾壓混凝土基層0.16m1底基層選用水泥穩(wěn)

34、定粒料（水泥用量5%）,厚0.2m,墊層為0.15m低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。水泥混凝土上面層板的平面尺寸為水泥板的尺寸選擇為4m4m和3.5m4m寬從中央分隔帶至路肩依次為4m3.5m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫向縮縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫。另外，修筑好符合設(shè)計(jì)規(guī)范的路肩和路面排水設(shè)施。4確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，查取相應(yīng)的表格數(shù)據(jù)有，在特重交通，水泥混凝土的彎拉強(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碾壓混凝土彎拉強(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27GPa4.1 基層頂面的當(dāng)量回彈模量與計(jì)算回彈模量由于基層的E

35、6;30MPa，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600MPa水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：Exh；E1h；E213000.226000.152h2h；_220.20.151048(MPAEh3Ezh；Dx12h1h22413000.23600123.083(MN?m)0.153EhE2h2_20.20.15113000.216000.15hx12Dx3Ex'123.08310480.328(m)6.2211.510.45E06.220.4510481.514.32300.55Exb11.44xE。1.441048"Q-0.550.7

36、96Et'ahbE。4.320.328079611048一33030174.44(MPa)4.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度與相對(duì)剛度半徑又由于普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成分離式復(fù)合式面層。此時(shí)ku=Qhx=Q則復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度，按下式計(jì)算為：nEdhtD g12Ec2h02Ec1 h01 Ec2h02 (h01h02).ku124 Ec1h01Ec2h0231000 0.26327000 0.16331000 0.26 27000 0.16 (0.26 0.16)2 01254.62(MN ?m)124 Ec1 h01Ec2h02復(fù)合式混凝土面層的相對(duì)剛度半徑，按

37、按下式計(jì)算為:rgDg1.23V Et1.2354.62 174.440.835(m)。5荷載應(yīng)力計(jì)算5.1 荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為:0.6Ec1h010.6310000.26ps10.077rg0.0770.8350.849(MPa)pg12Dg1254.62gps2 0.077 r；"%95也 L" 0.077 0.83.50.6 27000 0.16 056Dg6 54.620.455(MPa)普通混凝土面層，因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)=O.87;碾壓混凝土基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系

38、數(shù)。水泥混凝土面層，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)n70057kfNe(2.03107)2.609碾壓混凝土基層，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)：kfNen(2.03107)°°652.985根據(jù)公路等級(jí)，相關(guān)規(guī)范規(guī)定，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)后有=1.30。則普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為：pr1krkfkcps0.872.6091.300.8492.505(MPa)碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為pr2kfkcps2.9851.300.4551.766(MPa)5.2 溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算由路基路面工程表

39、面層板長(zhǎng)4m則：l /rq g16-28IV1區(qū)最大溫度梯度取90(C/m)。普通混凝土4/0.8354.79,在設(shè)計(jì)規(guī)范的附錄中，可由普通混凝土面層h01=O.26m查得Bx=0.48Cx0.9則，最大溫度梯度時(shí)普通混凝土上面層的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為:0.32 0.81ln(h01Ec1 2.5包)h02Ec2h021 Cx0.32 0.81ln(曜迺 2.5 咯0 90.16 270000.161.125Bx1iBx1.1250.480.54tmcEc1h01Tg1;Bx1 一2_5_105310000.26900.541.96(MPa)普通混凝土面層的溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算式為：cfrtm

40、ktbt-ftmr式中，a、b、c、查回歸系數(shù)表，有IV1地區(qū)，系數(shù)a,b,c分別為a=0.841,b=0.058,c=1.323。則溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)為:ktfrtmc1.323tm5.01.96Mb0.8410.0580.474fr1.965.0計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為:trkttm0.4741.960.929MPa分離式復(fù)合式路面中碾壓混凝土基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計(jì)。在規(guī)范中查表3.0.1,高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%,相應(yīng)的變異水平等級(jí)為低。再據(jù)此查表3.0.3,確定可靠度系數(shù)1.33。則，普通混凝土面層rprtr1.332.5050.9294.5675.0MPa碾壓混凝土

41、基層rprtr1.331.76602.3494.0MPa因而，擬定的由厚度0.2m的普通混凝土上面層和厚度O.16m的碾壓混凝土基層組成的分離式復(fù)合式路面，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。6路面接縫處理6.1 縱向接縫6.1.1 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)路面寬度和施工鋪筑寬度而定。根據(jù)規(guī)范的要求，一次鋪筑寬度小于路面寬度時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。由于一次鋪筑寬度不大于4.5m,因此，本公路的縱向施工縫采用平縫形式，上部鋸切槽口，深度為35mm寬度為5mm槽內(nèi)灌塞填縫料，基本構(gòu)造如下圖所示：分，縱縫的間距和形式應(yīng)保持一致。路面變寬段的加寬部分與等寬部分之間，以縱向施工縫隔

42、開。加寬板在變寬段起終點(diǎn)處的寬度不應(yīng)小于1mi6.1.3 由于本道路面層采用連續(xù)配筋混凝土面層，所以其縱縫拉桿可由板內(nèi)橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。故不用單獨(dú)設(shè)計(jì)。6.2 橫向接縫6.2.1 根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，必須設(shè)置橫向施工縫，其位置應(yīng)盡可能選在縮縫或脹縫處。在縮縫處的施工縫處采用傳力桿的平縫形式，具構(gòu)造如下圖所示；設(shè)在脹縫處的施工縫，其構(gòu)造與脹縫相同.橫向施工縫.6.2.2 橫向縮縫等間距布置，采用設(shè)傳力桿假縫形式，具構(gòu)造如下圖所示填縫料1.1.3 橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為60mm寬度為5mm槽內(nèi)填塞填縫料。根均規(guī)范的規(guī)定，在槽口處增設(shè)深20mm寬8mm勺淺槽口，其構(gòu)造如下圖所示，1.1.4 傳力桿應(yīng)采用光面鋼筋。其尺寸和間距查表，根據(jù)面層厚度，應(yīng)該選用為傳力桿直徑32mm傳力長(zhǎng)度500mm傳力桿間距250mm最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為250mm6.3 端部處理由于本公路采用連續(xù)配筋混凝土面層，所以與其他類型路面或構(gòu)造物相連接的端部，應(yīng)設(shè)置成錨固結(jié)構(gòu)。端部錨固結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土地梁或?qū)捯砭壒ぷ咒摿航涌p形式。6.4 接縫填封材料脹縫接縫板選用泡沫橡膠板、瀝青纖維板，接縫填料選用有聚氨酯焦油類、氯丁橡膠類、乳化瀝青類、聚氯