路基路面工程課程設(shè)計(jì)高程

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)：20103156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防凍厚度檢驗(yàn) 22

2、3.8接縫設(shè)計(jì) 21參考文獻(xiàn) 2331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)過平原區(qū)微丘

3、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 氣變化無常

4、,春季多風(fēng),秋季多霧。年平均氣溫在-7 C至3C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。133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： 133.1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、筑路材料沿

5、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）主要筑路材料料場分布情況石料：全線石料場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：沿線砂礫料場主要有白河砂礫料場、默河砂

6、礫料場、湍河砂礫料場，該幾 處料場所產(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，料場交通較便 禾可滿足工程需要。砂：沿線砂料場主要有白河砂料場、潦河砂料場，王村砂料場、趙河砂料場及湍 河砂料場，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

7、器，基本上能滿足工程用電的要求。各施工場地用電時(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

8、.851雙470黃河JN15049.00101.601雙410日野ZM44060.00100.002雙1. 27300東風(fēng)EQ14023.7069.201雙460菲亞特650E33.0072.001雙300太脫拉13851.4080.002雙1. 3250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（mm21.3輪胎接地壓強(qiáng)p（ Mpa0.7兩輪中心距（cm）1 .

9、5d（1）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)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P的作用次數(shù)ni均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N 。NCSp p）4.35i =1式中:C2N 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);ni 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）;P 標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）；P 各種被換算車型的軸載（kN）；1軸數(shù)系數(shù);輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38 ；K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:G =1 1.2 m- 1式中：m軸數(shù)。表

10、2-2軸載換算結(jié)果車型P ( kN)C1C2nj （次/日）CQnd%)4.35黃河JN162前軸59.501142043.89后軸115.0011420771.41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51.4011502.7

11、6后軸80.002.215041.67刀N2228.12()t -1 365VNi則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次 Ne :式中 Ne 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)年限，t=12年；Ni 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，丫 =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 。tip0.06則： Ne =(1)_1 365 Ni =(1 0.06) 一1 365 2228.12 0.7 = 9603798.739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40K

12、N的各級(jí)軸載R 的作用次數(shù)n均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)n。N八 C1C2ni (Pi p)8式中：n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);ni 被換算車型的各級(jí)軸載換算次數(shù)（次/日）；P 標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN ）;Pi 各種被換算車型的軸載（kN ）；Ci軸數(shù)系數(shù)；C2 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：Ci 2(m -1)其中m為軸數(shù)表2-3軸載換算結(jié)果車型Pi ( kN)C2ni (次/日)C；C2 ni(%)8黃河

13、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72.001130021.6太脫拉138前軸51.4011500.24后軸80.0031508.39刀n2726.55則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)量軸次 Ne為:t12（

14、1 + Y）_1 x365（1+0.06 ）1漢 3657 /NeN2726.55 0.7 = 1.175 107 次。0.06根據(jù)交通等級(jí)分級(jí)，Ne=1.175 107次/車道，3 106 ： Ne ：1.2 107，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Nn=1205輛/（d 車道），根據(jù)交通等級(jí)分級(jí)， 心=1205輛/（車道）600輛/（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

15、機(jī)具的功能等 因素，路面采用如下結(jié)構(gòu)：面 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（Mpa20 C模量15 C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25550550

16、0.22.4設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定（1）設(shè)計(jì)彎沉值Id公路為二級(jí)，則公路等級(jí)系數(shù)Ac取1.1 ;面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)As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)A取1.0。Id =600N/.2AAA式中：Id 設(shè)計(jì)彎沉值Ne 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)Ac 公路等級(jí)系數(shù)，二級(jí)公路為1.1As 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0Ab 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以ld = 600 N2 AcAsAb = 600 （9603798.739）皿 1.1 1.0 1.0 =26.488mm（2）各層材料按容許層底拉應(yīng)力 二r，按下列公式計(jì)算：ks式中：j

17、 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa；J 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Ne次加載的疲勞彎拉應(yīng)力（Mpa ；ks 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對(duì)瀝青混凝土面層：Ks= 0.09Ne0.22/Ac= 0.099603798.7390.22/1. 2.812對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：Ks= 0.35Ne0.11/Ac=0.359603798.7390.11/1.1 = 1.865對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)土類：Ks=0.45Ne0.11/Ac=0.459603798.739011/1. 2.398表2-5結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱6( Mpaks；r ( Mpa細(xì)粒瀝青混凝土1.42.8120.49

18、8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Jis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 亠式中：LdE1=1000 2P FS當(dāng)量圓半徑；因此：F彎沉綜合修正系數(shù)，F(xiàn) =1.63 L/( 2000$ )0.38(E0/p )0

19、.36。F=1.63 X 26.5/2000/10.650.38(28/0.70) 0.36 =0.484:CLd E1=26.5 X 1400/(2000 X 10.65 X 0.7 X 0.484)=5.141000 2P F(2)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/ S =5/10.65=0.469 E JEi=1200/1400=0.86 ;由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得：:=6.4。h1 =5cmE-i =1400Mpah2 =7cmE2 =1200Mpah3 =?E3 =1500Mpah4=25cmE4 =550MpaE0 =28Mpah.| =5cmE1

20、 =1400MpaH=?E 2 =1200MpaE0 =28Mpah/ S =5/10.65=0.469, E0 / E2 =28/1200=0.02 ;由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得 K=1.750。c可知:由H又因?yàn)?K2= : c/( : K) =5.15/ (6.4 X 1.75 ) =0.45，查圖得:S =5.41 , H= 10.65 X 5.41=57.617cm。H=h2 h32.4E3h4 2,4E4=7 h32.4 1 50 0 2 52.4= 25.06 1.0呱,2*2E23 1200 12003因?yàn)?H=57.617cn,可知 h3 =29.87cm,故取 h3 =3

21、0cm2.6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)力體系上層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知：m2 =0.84h-| =5cmE1 =2000Mpah2=7cmE2 =1800Mpah3=30cmE3 =1500Mpah4=25cmE4 =550MpaE0 =28Mpah=?E-i =1800MpaH=?E2 =1500MpaE0 =28Mpa三層體系中層厚度：hk=hi 歸 +h2 =5漢 J2000 +7 = 12.27cm；心EE2,1800；hk0.9,k 1.匕 1七七住也侶十30氣18001500 25 550 .38.19cmX 1800

22、12.2710.65-1.15,E2百15001800-0.83查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知（2）水泥穩(wěn)定碎石層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算=0，故;： JR滿足要求。h-| =5cmE1 =2000Mpah2 =7cmE2 =1800Mpah3 =30cmE3 =1500Mpah4 =25cmE4 =550MpaEq =28Mpah=?E =1500MpaH=25E2 =550MpaEo =28Mpah=：E：=咗 h2 .E： h3=5 眾 71800 30 = 43.44 cm15004344 =4.08=誥=0.37 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；-0.2;由h =空出

23、=4.08,旦5500.37,旦280.05,查三層連續(xù)體系上層層底面拉抵 10.65E11500E2550應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知：m1=1.35;由 H/、=25/10.65=2.35, E2 . E1 = 550 1500 = 0.37 , E0/E2 =28/550=0.05,查三層連續(xù)所以層底拉應(yīng)力：二=卩匚耳口2 =0.7 0.2 1.35 0.84 = 0.16MPa,；：；心=0.268MPa 滿足要求。（3）石灰土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算h-| =5cmE-i =2000Mpah2 =7cmE2=1800Mpah3=30cmE3 =1500Mpah4 =25cmE4 =550MpaE0 =

24、28Mpah=?E1 =1500MpaH=25E2 =550MpaE（）=28Mpan _2h = hkk呂_5.15002000 7 41500180030 二 42.70cm由話2.35，E。E228 =0.051 ,查三層連續(xù)體系中層層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨550圖可知二=0.19 ；252.35，10.65E15501500-0.37，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n1=1.06 ；2510.65= 2.35，E2E15501500= 0.37，眾.01，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n2=0.55所以層底拉應(yīng)力由公式-pn1 n2 =0.7 0.19 1.06

25、 0.55 =0.078MPa,；：；r =0.083，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:hd 二 abc F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b中濕=2.10，b潮濕=2.00 ；c路基干濕型系數(shù)，查得c中濕=1.09，c潮濕=1.06 ；F 最近10年的凍結(jié)指數(shù)平均值，查得 F=1623(C 4).貝Uhd中濕二 abc, F= 2.20 2.10 1.09 . 1623 = 202.9cmhd潮濕工abc. F =2.20 2.00 1.091623=187.9cm根據(jù)公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D50

26、 2006)表5.2.4 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+25 = 617cm 滿足最小防凍厚度要求。中濕，潮濕：d=5+7+30+25+20= 87 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BZZH100。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：nNs 鳥叫00)16式中：Ns 100KN的單軸一雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)的

27、通行次數(shù);R單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i級(jí)軸載的總重（KN;n 軸型和軸載級(jí)位數(shù);Ni 各類軸一輪型i級(jí)軸載的通行次數(shù)；、打一軸一輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，i=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。、十 2.22 103口丄43（ 3-1）爲(wèi)=1.070，口（ 3-2）、i =2.24 10 岀 p “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R( kN)6Ni （次/日）16M(Pi/100)黃河JN162前軸59.5014200.10后軸115.001420

28、3930.20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ZM440前軸60.0013000.08后軸100.00-63.88 X 103000.0012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80.004.08 X 10-6500.0000057刀Ns4461.943.1.2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(J

29、TG D40 2002)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： =0.54 ,則：N =比(1+-1沃365小=4461.94(1 +0.06)12 -1乂365乂0.54 = 1 48如y次 一 - 0.06 -.式中： Ne 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；丫 一 交通量年平均增長率，由材料知，丫 =0.06 ;n 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下表 3-2 o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0.17 0.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬7m0.34 0.39行車道寬w 7m

30、0.54 0.62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)Ne（X104）2000100-20003-1003由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40 2002）表3.0.5 可知該路段交通等級(jí)為：重交通（100 104-2000 104）3.2初擬路面結(jié)構(gòu)因?yàn)榻煌縉e =1480 104次，故可知交通屬于重交通。由以上可知相應(yīng)于安全等級(jí)為三級(jí)為三級(jí)的變異水平等級(jí)為

31、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勺低劑量無機(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)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

32、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：h12E1 h；E2h； h；2 21300 0.2600 0.18= 2 20.2 0.18987Mpah13E1 hfE2120.23江1300 十0.183 江600 丄(0.2+0.18)212411300 0.2 600 0.18-4-3.91MN mE1h1E2 h21hx =(DT)3 =(12 3.91)3 = o.362m Ex987a =6.221 一1.51(空)g = 6.22 1-1.51 (987)-0-45 4.33 Eo28b =1 1.44( Ex)g = 1 _1.44

33、(987)q55 =0.80Eo28Et =ahX)E0(9E)987 _= 4.33 0.3620.80 28 ()3 =176Mpa 100Mpa28普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑為：/ 1（Ec 話30000 爭r=0.537hl =0.537x0.25匯 i = 0.747m需丿l 176丿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：二 0.537h3 EE；:二 Ps 二 0.077 0.6h pr = k f kr kc- pskf = Ne式中 丫一混凝土板的相對(duì)剛度半徑（m ；H 混凝土板的厚度（m）；Ec

34、 水泥混凝土的彎沉彈性模量（Mpa ）;（7 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（Mpa ）;k r考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)桿拉的平縫，kr=0.870.92 , 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=0.76 0.84，;k c 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kc1.301.251.201.10V-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

35、凝土值按下式計(jì)算確定：Lf汀=0.053-0.017 df式中：亠鋼纖維的體積率();Lf鋼纖維的長度(mn)；df鋼纖維的長度(mn)(T Ps標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在四 邊自由板的臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(Mpa)。二 ps =0.077 0.6h，=0.077 0.7470.60.25 =1.034Mpa ,kf 二 N0.057 =(1.48 107)0.057 = 2.563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)kc = 1.20,則荷載疲勞應(yīng)力為：二 pr=kfkrk ps =2.563 x 0.87 x 1.20 x 1.034=2.99Mpa。3.5計(jì)算溫度疲勞應(yīng)

36、力由路基路面工程知，II區(qū)最大溫度梯度取88 (C /m )。板長4.5m,L/r=4.5/0.747=6.02;已知混凝土板厚 0.25m, Bx =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：-叫ETgBxtmCT =式中： a 混凝土的溫度線膨脹系數(shù)（1/C）,通?？扇?x10-/oC ;Tg 最大溫度梯度，Tg=88 c/m；B x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)；Gm 最大溫度梯度時(shí)土板的溫度翹取應(yīng)力（Mpa ）。otcEchTgBx 1.0 x 10 x 30000 x 0.25x88x0.64 一Gm=2.11Mpa2 2溫度疲勞系數(shù)二丄a（土）c -b，式中a

37、，b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路自atmfr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)nmIVVvna0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270f b52 11 1 323kt 二丄a(A)c _b=0.828()-0.041 =0.529%fr2.115則溫度疲勞應(yīng)力：二tr =k&tm =0.529 2.11 =1.11Mpa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

38、得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，確定可靠度系數(shù)= 1.13。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：fr式中：fr水泥混凝土彎沉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa ）rr ；pr Gr i；=1.13 2.99 1.11 i=4.633Mpa ： fr =5.0Mpa，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 充。 橫向縮縫縮縫采用假縫，縫隙寬5mm深度為5cm.見圖5-1.填縫料件.力桿心閱滑動(dòng)端30匸e涂防4一 銹油漆后再涂瀝青/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,