路面畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書(路面設(shè)計部分)

1、畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書（路面結(jié)構(gòu)設(shè)計部分）一. 設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容任務(wù)：瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)軸載換算與累計標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)計算；路基回彈模量與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)確定；路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計；路面結(jié)構(gòu)層厚度計算；路面排水設(shè)計工程量、材料用量及定額直接工程費計算。二. 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003），北京：人民交通出版社，1998年5月。2. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D402002），北京：人民交通出版社，2002年12月。3. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTJ01497），北京：

2、人民交通出版社，1997年10月。三. 主要參考文獻1鄧學(xué)鈞主編，路基路面工程，北京：人民交通出版社，2001年2月。2姚祖康編著，道路路基和路面工程，上海：同濟大學(xué)出版社，1994年7月。 3鄧學(xué)鈞等，路面設(shè)計原理與方法，北京：人民交通出版社，1987年6月。四. 設(shè)計資料每人一組，見路面設(shè)計基礎(chǔ)資料表。五. 瀝青路面設(shè)計1. 軸載換算與累計標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次計算瀝青路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，BZZ100表示。瀝青層計算時，凡軸載大于25KN的各級軸載（包括前、后軸）Pi的作用次數(shù)ni，均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。.式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；ni第i

3、種被換算車型的軸載作用次數(shù)（次/日）；Pi第i種被換算車型的軸載（KN）；P標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）；C1軸數(shù)系數(shù)；C2輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。當(dāng)軸距大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸距小于3m時，軸數(shù)系數(shù)按下式計算：，式中：m軸數(shù)。半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時，凡軸載大于50KN的各級軸載（包括前、后軸）Pi的作用次數(shù)ni，均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N/。式中：C1軸數(shù)系數(shù)；C2輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。當(dāng)軸距大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當(dāng)軸距小于3m時，軸數(shù)系數(shù)按下式計算：，式中：m軸數(shù)。汽車參數(shù)見舊公路水泥混

4、凝土路面設(shè)計規(guī)范附錄A。累計當(dāng)量軸次計算式中：設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次（次）；設(shè)計年限（年）；查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范P9路面竣工后第一年雙向日均當(dāng)量軸次（次/日）；設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率（%）；車道系數(shù)。查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范P112. 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)計彎沉計算式中：路面設(shè)計彎沉值（0.01mm）；設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次（次）；公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路1.0，二級公路1.1，三、四級公路1.2；面層類型系數(shù)，瀝青混凝土路面1.0；瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面1.1；瀝青表處1.2；低級路面1.3；基層類型系數(shù)。詳見公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范P44容許拉應(yīng)力計算式

5、中：路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力（MPa）；瀝青混凝土或半剛性材料的劈裂強度（MPa）；抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土面層：式中：瀝青混凝土級配類型系數(shù)，細(xì)、中粒式為1.0，粗粒式為1.1；對無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對無機結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：、查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄D3. 設(shè)計步驟（1）確定路面等級和面層類型，計算設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次；（2）按路基土與干濕類型，將路基劃分為若干路段（一般不宜小于500M），查表法確定各路段土基回彈模量E0：根據(jù)所處自然區(qū)劃、路基土類別確定臨界高度值H1、H2、H3；查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄E1根據(jù)路基挖填情況、地下水位確定各路段路基干濕類型；查

6、公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄E1根據(jù)所處自然區(qū)劃、路基土類別及路基干濕類型確定各路段路基平均稠度；查瀝青路面設(shè)計規(guī)范P33根據(jù)路基平均稠度、所處自然區(qū)劃、路基土類別確定各路段土基回彈模量E0。查瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄E2（3）擬定路面結(jié)構(gòu)方案；參考公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄A推薦方案，分別以干燥中濕狀態(tài)和潮濕過濕狀態(tài)擬定兩個設(shè)計方案，一為比較，以為推薦。（4）計算設(shè)計彎沉及各種路面材料的容許拉應(yīng)力；（5）按設(shè)計彎沉計算路面結(jié)構(gòu)層厚度：計算綜合修正系數(shù)F計算 當(dāng)量三層體系換算；按三層體系簡化（查圖）法確定路面結(jié)構(gòu)層厚度。（6）按三層體系簡化（查圖）法驗算路面各結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力；結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力不得大于相

7、應(yīng)結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力，否則須重新擬定路面結(jié)構(gòu)方案，重復(fù)（4）（6）計算，直到滿足要求為止。（7）路面排水設(shè)計路表和路肩排水，包括超高路段外側(cè)路面排水設(shè)計；中央分隔帶排水設(shè)計；路面結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)。六. 水泥混凝土路面設(shè)計1. 軸載換算與累計標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次計算標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算我國公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D402002）規(guī)定，以100KN的單軸一雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。對于各級不同軸載汽車的作用次數(shù)，按等效疲勞損壞原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，并依據(jù)軸載作用次數(shù)判斷道路的交通繁重程度。凡是兩軸六輪及兩軸六輪以上車輛包括前后軸均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。對于兩軸四輪以下車輛，因其軸載在混凝土

8、板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力很小，引起的疲勞損壞可以忽略不計。式中：100kN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，次/d；單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組成或三軸-雙輪組軸型i級軸載的總重（kN） 軸型和軸載級位數(shù)； 各類軸型i級軸載的作用次數(shù)，次/d；軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組，=1；單軸-單輪，=2.22×；雙軸-雙輪組，=1.07×；三軸-雙輪組，=2.24×。設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)： 式中：標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)；設(shè)計基準(zhǔn)期交通量年平均增唱率；臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，按表A.2.2選用。表A.2.2 車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱

9、縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.170.22二級及二級以下公路行車道路>7m0.340.39行車道寬7m0.540.62注：車道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。2.基層頂面當(dāng)量回彈模量新建公路基層頂面當(dāng)量回彈模量按下式計算：式中：路床頂面的回彈模量（MPa）；基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量（MPa），按下式計算：、基層和底基層或墊層的回彈模量（MPa）；基層和底層或墊層的當(dāng)量厚度（m），按式下計算；基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度（MN-m）,按下式計算；-、基層和底層或墊層的厚度（m）；、與/有關(guān)的回歸系數(shù)，分別按下式計算：基層頂面的當(dāng)量回彈模量（MPa）；底

10、基層和墊層同時存在時，可先將底基層和墊層換算成具有當(dāng)量回彈模量和當(dāng)量厚度的單層，然后再與基層一起按上述各式計算基層頂面當(dāng)量回彈模量。無底基層和墊層時，相應(yīng)層的厚度和回彈模量分別以零值代入上述各式進行計算。3. 水泥混凝土的設(shè)計彎拉強度和彎拉彈性模量水泥混凝土路面以設(shè)計彎拉強度作為設(shè)計控制指標(biāo)，取28d齡期的15cm×15cm×15cm的水泥混凝土小梁試件，用三分點加載實驗方法確定。其設(shè)計彎拉強度按下式計算：式中：各試件測定結(jié)果的平均值，（Mpa）； 測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差； 為保證計算彎拉強度指標(biāo)具有95%的設(shè)計可靠性需增大的系數(shù)，當(dāng)樣本數(shù)n=6時，=2.0；n=12時，=1.8

11、時；n=30時，=1.7；n=60時，=1.66。設(shè)計彎拉強度必須滿足規(guī)范規(guī)定的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值的要求。同時，為保證路面具有較高的耐久性、耐磨性和抗凍性?；炷恋目箟簭姸炔粦?yīng)低于30-35Mpa。表3.0.6 混凝土彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值交 通 等 級特種重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）6.06.05.55.0在設(shè)計混凝土路面時，采用的混凝土彎拉彈性模量應(yīng)以試驗實測為準(zhǔn)，其試件尺寸和加載方式同彎拉強度試驗，并采用擾度法，取四級加荷中的級，即極限彎拉荷載之半時的割線模量為標(biāo)準(zhǔn)。如無實測條件，可參照表F.3，選用各級交通等級要求的混凝

12、土設(shè)計彎拉強度和彈性模量。表F.3 水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗考值彎拉強度（MPa）1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5抗壓強度（MPa）5.07.711.014.919.324.229.735.841.848.4彎拉彈性模量（GPa）101518212325272931334荷載疲勞應(yīng)力計算選取水混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按下式計算：式中：標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力（MPa）；標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa），按下式計算確定。混凝土板的相對剛度半徑（m）

13、；混凝土板的厚度（m）；水泥混凝土的彎拉彈性模量（MPa）；基層頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）；考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫時，=0.870.92；(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時，=1.0；縱縫為設(shè)拉桿的企口縫時，=0.760.84；考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級查表B.1.2確定。表B.1.2 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考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，= 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

14、、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，=0.057；輾壓混凝土和貧混凝土，=0.065；鋼纖混凝土，按下式：鋼纖維的體積率（%）；鋼纖維的長度（mm）鋼纖維的直徑（mm）。5. 溫度疲勞應(yīng)力計算水泥混凝土板在臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按下式確定。式中：臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力（MPa）；最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力（MPa），按下式計算確定。混凝土的線膨脹系數(shù)（1/），通?？扇?×/；最大溫度梯度，查表3.0.8取用；表3.0.8 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值公路自然區(qū)別II、VIIIIV、VIVII最大溫度梯度（/m）8388909586929398注：海拔高時，取高值；溫度大時，取低值。綜

15、合溫度翹取應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可按和查用圖B.2.2確定；板長，即橫縫間距（m）?？紤]溫度應(yīng)力累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按下式計算確定：回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表B.2.3確定。表B.2.3 回歸系數(shù). 系數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIIVVVIVII0.8280.8550.8410.8710.8370.8340.0410.0410.0580.0710.0380.0521.3231.3551.3231.2871.3821.2706. 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計包括對路基的要求和墊層、基層、面層、路肩、路面排水等多方面的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計，參見公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D40-20

16、02）P9-14，確定是否設(shè)置墊層，選定基層類型及初擬基層厚度，選定面層類型及面板平面尺寸、初擬面層厚度，確定路肩鋪面結(jié)構(gòu)及厚度，選定排水結(jié)構(gòu)類型及相應(yīng)坡度。7. 混凝土板厚設(shè)計步驟（1） 通過調(diào)查預(yù)測確定初期交通量，輪跡橫向分布系數(shù)，交通量年均增長率，計算設(shè)計車道在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)，確定交通等級。（2）按路基土與干濕類型，將路基劃分為若干路段，查表法確定各路段土基回彈模量：根據(jù)所處自然區(qū)劃、路基土類別確定臨界高度值H1、H2、H3；根據(jù)路基挖填情況、地下水位確定各路段路基干濕類型；根據(jù)所處自然區(qū)劃、路基土類別及路基干濕類型確定各路段路基平均稠度；根據(jù)路基平均稠度、所處自然區(qū)

17、劃、路基土類別確定各路段土基回彈模量。（3） 根據(jù)路基土質(zhì)和水溫狀況，路面材料性質(zhì)與供應(yīng)狀況及交通等級初擬路面結(jié)構(gòu)層次、材料組成、各層厚度、面板平面尺寸和接縫構(gòu)造，依據(jù)交通等級，公路等級和變異水平等級初選混凝土板厚度。（4） 通過野外和室內(nèi)試驗，確定墊層、底基層、基層的回彈換量。計算確定基層頂面當(dāng)量回彈模量，確定水泥混凝土的設(shè)計彎拉強度和彎拉彈性模量。（5） 通過計算和查表得到標(biāo)準(zhǔn)軸臨界荷位荷載應(yīng)力、疲勞荷載應(yīng)力系數(shù)、接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)、偏載和動載的綜合影響系數(shù)，綜合上述計算結(jié)果得到荷載疲勞應(yīng)力。（6）按公路所在自然區(qū)劃選擇最大溫度梯度，根據(jù)板厚等計算最大溫度梯度時溫度翹曲應(yīng)力，再根據(jù)計算確定溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，由此計算確定溫度疲勞應(yīng)力。（7） 檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)，根據(jù)公路等級確定安全等級、目標(biāo)可度、