(完整版)瀝青路面工程課程設計計算書

1、瀝青路面設計 錯誤! 未定義書簽。1 設計資料 21.1 公路等級情況及周邊情況 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 以設計彎沉值為設計指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸 次32.1.1 軸載換算 32.1.2 計算累計當量軸次 42.2 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次 42.2.1 軸載換算 42.2.2 計算累計當量軸次 53 確定路面等級和面層類型 53.1 路面等級 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)層材料設計參數(shù)。 64.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強度 64.2 土基回

2、彈模量的確定 64.2.1 確定路基的平均稠度 64.2.2 確定土基回彈模量 75 設計指標的確定 75.1 設計彎沉值 75.2 各層材料的容許底層拉應力 76 設計資料總結(jié) 87 確定石灰土層的厚度 88 計算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值） 109 驗算各層層底拉應力 109.1 上層底面彎拉應力的驗算 109.1.1 第一層地面拉應力驗算 119.1.2 第二層地面拉應力驗算 119.1.3 第三層換算 129.1.4 第四層換算 129.2 計算中層底面彎拉應力。 13 水泥路面設計 131 設計資料 131.1 公路等級情況及周邊情況 131.2 公路 1998年交通量調(diào)查

3、情況如下表 :141.3 沿線地理特征 142 交通分析 142.1 標準軸載與軸載換算 142.2 交通分級，設計使用年限，和累計作用次數(shù) 152.2.1 設計年限內(nèi)一個車道累計作用次數(shù) 152.2.2 交通等級的確定及初估板厚 163 路面結(jié)構(gòu)層組合設計 164 確定結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù) 164.1 基層頂面的當量回彈模量與計算回彈模量 164.2 復合式混凝土面層的截面總剛度與相對剛度半徑 175 荷載應力計算 175.1 荷載疲勞應力計算 175.2 溫度疲勞應力計算 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應路面寬度和施工鋪筑寬 度而定。

4、 196.2 橫向接縫 206.3 端部處理 216.4 接縫填封材料 217 縱向配筋設計 227.1 計算參數(shù) 227.2 橫向裂縫間距計算 227.3 裂縫寬度的計算 227.4 鋼筋應力的計算 237.5 鋼筋間距或根數(shù)的計算 238 補強鋼筋的設計 238.1 邊緣鋼筋設計 238.2 角隅鋼筋設計 23瀝青路面設計1 設計資料1.1 公路等級情況及周邊情況滬杭高速人民廣場至楓涇段公路，共有 4 車道，路面寬度為 2×7.50m，設計年限 為 20 年。交通量年平均增長率為 6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供 應。1.2 公路 2007 年交通量調(diào)查情況如下表序 號

5、汽車 型號總重 （KN）載重(KN)前軸 重 （KN）后軸重（KN）后 軸 數(shù)輪組數(shù)軸距（cm）交通量 （輛/ 日）1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風EQ14092.9050.0023.7069.201雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.501雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依土茲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

6、，路基平均填 土高度約為 0.6m。2 軸載分析 軸載分析：根據(jù)我國混凝土路面設計規(guī)范和瀝青路面設計規(guī)范規(guī)定 路面設計以雙輪組單軸載 100KN為標準軸載。2.1 以設計彎沉值為設計指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累 計當量軸次2.1.1 軸載換算k計算標準軸載的當量軸次： NC1C2ni（pi ）4.35其中、分別采用以下來計算： C1 1 1.（2 m 1） ，C2 1（雙輪）， 計算結(jié)果如下表所示： （單位為次 /日）車型軸名軸載計算軸載 （Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.3811800173.58東風EQ140前軸23.7001112000后軸6

7、9.2069.20111200241.90吉爾 130前軸25.7525.75115001.37后軸59.5059.501150052.25尼桑CK20L前軸49.8549.851160029.04后軸100.00100.0011600600依土茲TD50前軸42.2042.20113007.03后軸80.0080.0011300113.65瑪斯 200前軸36.0036.00111001.17后軸101.00101.0011100104.42kN i C1C2ni( pPi)4.351324.42注：軸載小于 25KN的軸載作用不計2.1.2 計算累計當量軸次根據(jù)設計規(guī)范及道路設計的本身要求

8、，本公路瀝青路面的設計年限取 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 ，在本設計中車道系數(shù)取0.45 ，計算累計當量軸次的公式：1 r t 1 365N1 r本式中： r 表示交通量在設計使用年限的平均增長率，本公路取值為 6%。 t 表示公路的設計使用年限，本公路取值為 20 年。表示車道系數(shù)，本公路取值為 0.45. 表示單日換算軸載次數(shù)，本公路取值為 1324.42 。t 201 r t 1 365 1 0.06 20 1因此有， NeN1365 1324.42 0.45e r 1 0.06=8002190（次）2.2 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次2.

9、2.1 軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為：NC1'C2 n i （ pi ）8iP其中，表示軸數(shù)系數(shù)， C1' 1 2 m 1 ；表示輪組系數(shù)， C1' 1.0 （雙輪組） 計算結(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）車型軸名軸載計算軸載 （Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.381180048.16東風EQ140前軸23.7001112000后軸69.2069.2011120063.10吉爾 130前軸25.7525.75115000.01后軸59.5059.50115007.85

10、尼桑CK20L前軸49.8549.85116002.29后軸100.00100.0011600600依土茲TD50前軸42.2042.20113000.30后軸80.0080.001130050.33瑪斯 200前軸36.0036.00111000.03后軸101.00101.0011100108.29 k ' pi 8NC1C2ni ( )iP880.362.2.2 計算累計當量軸次計算累計當量軸次的公式為：Ne 1 r t 1 365 N1參數(shù)取值同上 :設計年限 t 為 20年,車道系數(shù)取 0.45, 設計使用年限的平均增長 率r 取6%，單日換算軸載次數(shù)取 880.36 。則，

11、對于半剛性基層層底拉應力累計當量軸次：t 201 r t 1 365 1 0.06 20 1NeN1365 880.36 0.45e 1 0.06=5319164(次)根據(jù)設計規(guī)范的規(guī)定，累計當量軸次應當取不利值，所以，應該取值為8002190累計當量軸次。3 確定路面等級和面層類型3.1 路面等級由以上計算可以得出，設計年限內(nèi)一個行車道上的累計標準軸載次數(shù)約為800 萬次左右。根據(jù)由累計當量軸次劃分的交通等級可以定出該路的設計路面等 級為中等交通等級。3.2 面層類型由于規(guī)范規(guī)定高速公路、 一級公路的面層由二層或三層組成。 對于本公路的 設計，初步擬定采用三層式瀝青面層， 表面層采用細粒式密

12、級配瀝青混凝土， 中 面層采用中粒式密級配瀝青混凝土，底面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土。3.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取 由上面的計算可以得出， 設計年限內(nèi)一個行車道上的累計軸載次數(shù)約為 800 萬次 左右，根據(jù)公路瀝青路面設計規(guī)范JTG D50-2006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，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， 加上其等級為中等交通， 擬定表面層采 用細粒式密級配瀝青混凝土（厚度 4cm），中面層采用中

13、粒式密級配瀝青混凝土（厚度 6cm），底面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度 7cm） 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 cm）面層細粒式密級配瀝青混凝土4中粒式密級配瀝青混凝土6粗粒式密級配瀝青混凝土7基層水泥碎石25底基層石灰土待定4 確定各結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù)4.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強度根據(jù)相關(guān)表格及設計規(guī)范， 可以得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度。 規(guī)范 規(guī)定抗壓模量取 20 C 的模量，且在設計中各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此 得到20 C的抗壓模量如下：細粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為 1200MPa，粗粒式密級配瀝青混

14、凝土為1000MPa,水泥碎石為1500MPa，石灰土為 550MPa。各層材料的劈裂強度如下：細粒式密級配瀝青混凝 土為 1.4MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為 1.0MPa，粒式密級配瀝青混凝土為 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20 C 的抗壓模量劈裂強度細粒式密級配瀝青混凝土1400MPa1.4MPa中粒式密級配瀝青混凝土1200MPa1.0MPa粗粒式密級配瀝青混凝土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

15、定的實測稠度， 根據(jù)相應的知識， 可根據(jù)路基的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( 1.7 1.9 )及( 1.2 1.3 )之間， 然后查路基路面工程一書中表( 14 9)有，土基的平均稠度的范圍是： Wc1 We Wc2。因此，判定土的干濕類型為中濕，故有粘性土 1.10 We 0.95 ， 因此，選用 We 1.0 。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 設計指標的確定對于高速公路， 規(guī)范要求以設計彎沉值作為設計指標， 并進行結(jié)構(gòu)底層拉應力驗 算

16、。5.1 設計彎沉值路面設計彎沉值公式為： Ld 600Ne0.2Ac AsAb。由于該公路為一級公路，故公路等級系數(shù)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，設計彎沉值為 Ld 600Ne0.2Ac AsAb 600 8002190 0.2 1.0 1.0 1.0。24.98 (0.01mm)5.2 各層材料的容許底層拉應力 計算各層材料的容許底層拉應力的公式為： R sp /Ks 本式中：指路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力； 指結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強度； 指抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，對于瀝青混凝土面層： Ks 0.09A

17、a?Ne0.22 /Ac、 對于水泥碎石： K s 0.35Ne0.11 / Ac ，對于石灰土： K s 0.45Ne0.11/Ac。所以有：細粒式密級配瀝青混凝土 :Ks 0.09 AS ? Ne0.22 /Ac 0.09 1.0 80021900.22 /1.0 2.97R sp /Ks 1.4/2.97 0.471MPa中粒式密級配瀝青混凝土Ks 0.09 AS ? Ne0.22 /Ac 0.09 1.0 80021900.22 /1.0 2.97R sp / K s1.0/2.97 0.337MPa粗粒式密級配瀝青混凝土 :Ks 0.09 AS ? Ne0.22 /Ac 0.09 1

18、.1 8002190 0.22 /1.0 3.27/KR sp s0.8/3.27 0.245MPa水泥碎石：Ks 0.35Ne0.11 /Ac 0.35 5319164 0.11 /1.0 1.92sp / K s 0.5 /1.92 0.260MPa石灰土：Ks 0.45Ne0.11 /Ac 0.45 53191640.11/1.0 2.47Rsp / Ks 0.225 / 2.47 0.0911MPa6 設計資料總結(jié)設計彎沉值為 24.98（0.01mm）, 相關(guān)設計資料匯總?cè)缦卤恚翰牧厦Qh(cm)20 C模量（ MPa）容許拉應力（Mpa）細粒式密級配瀝青混凝土414000.471中

19、粒式密級配瀝青混凝土612000.337粗粒式密級配瀝青混凝土710000.245水泥碎石2515000.260石灰土待定5500.0911土基-30-7 確定石灰土層的厚度將各層結(jié)構(gòu)簡化為下圖，即多層體系轉(zhuǎn)化為三層體系：細粒式密級配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級配瀝青混凝土h2=6cmE2=1200MPa粗粒式密級配瀝青混凝土h3=7cmE3=1000MPa水泥碎石h4=25cmE4=1500MPa石灰土h5=?E5=550MPaE0=30Mpa轉(zhuǎn)化為：細粒式密級配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級配瀝青混凝土h2=?E2=1200MPaE0=30MP

20、a5換算時，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 彎沉等效的三層體系。轉(zhuǎn)化時，采用 BZZ-100 為標準。因為， E2 1200 0.857 ， h4 0.376E1 1400 10.65 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有6.2 。又有 E0 30 0.025 ， h4 0.376E 2 1200 10.65 同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 K 1 1.60因為 K2 L K1，其中，lE12P，lls ,而 FAF(E0lpPd) 0.38對于 BZZ-100為標準來說， AF 1.47, 則

21、有AF(EP0dlp)0.381.4730 24.98 0.01 0.10.7 21.30.472l s 24.98 F 0.47252.92 (mm)lE1 52.92 1400 0.01 0.1 4.972P 2 0.7 10.65 4.97由K20.501E0E2所以可以得出 K 24.976.2 1.603012000.025，h0.501410.650.376 ，則可以在 三層體系表面彎所以有： H然后，由 H沉系數(shù)諾普圖中查出 H 5.0 。5.0 10.65 53.25 ( cm)5Ekh2 i 3 hk 2.4 EEk2 有，53.25 5計算得出 h518. 45 （cm）

22、即，石灰土的厚度為 18.45cm，設計時為了方便施工，設計石灰土厚度為 40cm。8 計算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值）有，用圖表示為如下：h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MPa40 2.4 55012002.41500120068 .83 （ cm）120014000.857 ， h40.37610.65因為，E2E1根據(jù)上個步驟設計出的石灰土的厚度將多層體系按彎沉等效的原則換算成 為三層體系查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 6.2 。又由 E0

23、 30 0.025 ， h 4 0.376E2 1200 10.65同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 K1 1.60又由 E0 30 0.025， H 68.83 6.46E2 1200 10.65同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 K 2 0.43則有，輪隙彎沉值（理論彎沉值）為：2PE1K1K22 0.7 10.651400 0.01 0.16.2 0.43 1.6045.43（mm）9 驗算各層層底拉應力9.1 上層底面彎拉應力的驗算這里說的上層是換算為三層體系之后的上層，當計算第 i 層面的彎拉壓力時，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： i

24、Ehhk Ek ，將第 i+1 層至 n-1 層換算為模量 Ei 1、厚度為 H 的一層即為中EEk 。換算后，查出三層連續(xù)體系上層底面拉應力， i1k 1 Ei 1n1層，換算公式為： hhk 0.9k i 1Ei再根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定驗算是否符合要求。9.1.1 第一層地面拉應力驗算有，上層：h=h14cm ，中層：n1i 1hk 0.9 Ei 1Ek0.9 1000120025 0.9 1500 40 0.91200 120055060.56 cm所以有， h410.650.376，E2E1120014000.857 ，查三層連續(xù)體系上層底面拉應力系數(shù)諾普圖有0，則滿足R 的要求。圖示如下

25、：h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPah1=4cm E1=1400MPa h2=60.56cm E2=1200MPa E0=30MpaE0=30Mpa9.1.2 第二層地面拉應力驗算有，上層：ki1hk EEk4k 1Ei 1140012006 10.32 cmn1中層：i 1hk0.9 EEik1 725 0.9 1150000040 0.9 550100062.84 cm所以有，10.3210.650.969 ，E3 1000E2 12000.8333 ，查三層連續(xù)

26、體系上層底h1=4cmE1=1400MPa=h1=10.32cm面拉應力系數(shù)諾普圖有圖示如下：0 ，則滿足 0R 的要求。h2=6cmE2=1200MPaE1=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=62.84cmh4=25cmE4=1500MPaE2=1000MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.3 第三層換算有，上層：中層：h4kH25k18.30 1.718 ，10.65140010004041.81 cm所以有，E4E36 11200000 7 18.30cm0.9 55015001500 1.5 ，查三層連續(xù)體系上層底面拉1000應

27、力系數(shù)諾普圖有 0 ，則滿足 0 R 的要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=18.03cmh2=6cmE2=1200MPaE1=1000MPah3=7cmE3=1000MPah2=41.81cmh4=25cmE4=1500MPaE2=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.4 第四層換算有，上層： hihkk14hk 0.9 EEik1140015001200150010007 150025 39.95 cmn1中層： H40ki1所以有， h39.95 3.75 ， E510.65E455015000.3667 ，查三層連續(xù)體

28、系上層底面拉應力系數(shù)諾普圖有0.13MPa ， 又 可 以 由 H 40 3.756 ，10.65E030E5 5500.0545 ，查出 m1 1.35 m2 0.7h1=4cmE1=1400MPah1=39.95cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa所以有， 圖示如下：P m1m2 0.7 0.13 1.35 0.7 0.0859 <0.2480= R4 ， 滿足要求。9.2 計算中層底面彎拉應力此時即為計

29、算路基之上的 n-1 層的彎拉應力，就是中層為 H hn 1 ，而上層則為 n-2 層以上各層換算模量 En 2 的換算厚度，換算公式為：有，上層： hEkE44 4 1154000012006 15007 4 115000002540.93 cmEk中層： H 40所以有， h40.933.843 ，E55500.3667 ，10.65E41500又可以由 H403.76，E0300.0545 ，查出0.20MPa10.65E5550n1 1.05 n20.38，所以有：P n1n2 0.7 0.2 1.05 0.38 0.05586 0.0869 ，滿足要求。圖示如下：h1=4cmE1=1

30、400MPah1=40.93cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=1500MPah5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa水泥路面設計1 設計資料1.1 公路等級情況及周邊情況本公路設計為高速公路，共有 4 車道，路面寬度為 2×7.50m，設計年限為 30年。交通量年平均增長率為 6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應1.2 公路 1998 年交通量調(diào)查情況如下表 :序 號汽車 型號總重 （KN）載重(KN)前軸 重 （KN）后軸重（KN）后 軸 數(shù)輪組

31、數(shù)軸距（cm）交通量 （輛/ 日）1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風EQ14092.9050.0023.7069.201雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.501雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依土茲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 標準軸載與軸載換算我國公路

32、水泥混凝土路面設計規(guī)范規(guī)定以汽車車軸重為100KN 的雙輪組單軸荷載作為設計標準軸載。 對于各種不同的汽車軸載作用次數(shù)， 可按照等效疲勞 損傷原則換算成標準軸載的作用次數(shù)， 并根據(jù)標準軸載的作用次數(shù)判斷道路的交 通繁重程度。對于前、后軸載大于 40KN的軸數(shù)均應換算成為標準軸載數(shù)。對于軸載小于或等于 40KN的軸載，應為它在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生的應力很小，引起的疲軸載的換算公式為： N勞損傷也很輕微，因此可以忽略不計式中：Ns100KN的單軸 - 雙輪組標準軸載的作用次數(shù)；Pi 單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸 -雙輪組或三軸 -雙輪組軸型級 軸載的總重（ KN）；sn P 16i 1 ai Ni 1

33、00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 -雙輪時 ，=1； 雙軸-雙輪時，ai 1.07 10 5 Pi 0.22小于 40KN的單軸和 80KN的雙軸可以忽略不計根據(jù)公式求出的換算標準軸載的作用次數(shù)見下表：車型軸名軸載(KN)計算軸載 Pi(KN)解放 CA15前軸20.97018000后軸70.3870.3818002.90東風 EQ140前軸23.700112000后軸69.2069.20112003.32吉爾 130前軸25.75015000后軸59.5059.5015000.12尼桑 CK20L前軸49.8549.8516000.01后軸100.0010

34、0.001600600依土茲 TD50前軸42.2042.2013000后軸80.0080.0013008.44瑪斯 200前軸36.00011000后軸101.00101.001100117.26n 16 nPiNsai Nii 1100732.05注：小于 40KN的單軸和 80KN的雙軸可以忽略不計2.2 交通分級，設計使用年限，和累計作用次數(shù)2.2.1 設計年限內(nèi)一個車道累計作用次數(shù)可以按照下式計算確定設計使用年限內(nèi)的標準軸載累計作用次數(shù)。公式為：Ns 1 t 1 365Ne s 。本式中：表示交通量在設計使用年限的平均增長率，為 6%。t 表示公路的設計使用年限，為 30 年表示使用

35、初期設計車道的日標準軸載作用次數(shù) , 為 732.05 表示車輪輪跡橫向分布系數(shù)，在本公路中取 0.22所以有： NeNs 1 t 1 36530732.05 1 .06 30 1 365 0.220.064647326次。2.2.2 交通等級的確定及初估板厚 水泥混凝土路面承受的交通，按使用初期設計車道每日通過的標準軸載作用次 數(shù)可以分為 4 個等級。查取路基路面工程一書中的表 16-4 有，定出交通等 級為重等級， 然后根據(jù)經(jīng)驗及施工的要求， 參照相關(guān)設計規(guī)范的規(guī)定， 現(xiàn)設計本 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 >25cm。3 路面結(jié)構(gòu)層組合設計由以上計

36、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 設計規(guī)范 JTG D402002的要求規(guī)定， 現(xiàn)將該道路的路面結(jié)構(gòu)由三個層次組成， 墊層，基層，面層。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要的規(guī)定，由表 3O1 知，相應于安全等 級一級的變異水平等級為低級。 根據(jù)高速公路重交通等級和低變異水平等級， 查 路基路面工程 表 1617，初擬普通混凝土面層厚度為 O.26m，碾壓混凝土基 層 O.16m，底基層選用水泥穩(wěn)定粒料 （水泥用量 5），厚 0.2m，墊層為 O.15m低 劑量無機結(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, 3.5m4 m、寬從中央分隔帶至路肩依次為

37、 4m、 3.5m；縱縫為設拉桿平縫， 橫向縮縫為設傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設縱縫，橫縫設假縫。另外，修筑好 符合設計規(guī)范的路肩和路面排水設施。4 確定結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù)根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定， 查取相應的表格數(shù)據(jù)有， 在特重交通， 水泥混凝土的 彎拉強度標準值為 5.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值為 31GPa。碾壓混凝土彎拉 強度標準值為 4.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值為 27GPa。4.1 基層頂面的當量回彈模量與計算回彈模量由于基層的 E0 30MPa ，低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取h12E1 h22E2h12 h22600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1300MP

38、a。計算基層頂面當量回彈模量如 下：221048（MPa）1300 0.22 600 0.152220.22 0.1521DxE1h13 E2h23122h1 h2 1 41300 0.23 600123.083(MN ?m)0.153E1h1 E2h220.2 0.15 2 11300 0.21600 0.15hx12DxExx12 3.08310480.328(m)6.22 11.510.45ExE06.220.451048 0.451.51 4.32300.55b 1 1.44 ExE01.441048300.550.796Et'ahxbE0ExE04.320.3280.7961

39、1048 33030 174.44(MPa)4.2 復合式混凝土面層的截面總剛度與相對剛度半徑 又由于普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成分離式復合式面層。 此時 ku=O， hx=O。則復合式混凝土面層的截面總剛度，按下式計算為：Ec1h01 E c2h02 Ec1h01Ec2h02 (h01 h02)Dgku12 124 Ec1h01 Ec2h024 Ec1h01 Ec 2 h0231000 0.263 27000 0.163 31000 0.26 27000 0.16 (0.26 0.16)2 0 12 12 054.62(MN ?m)復合式混凝土面層的相對剛度半徑，按按下式計算為：rg

40、1.233 EtDg 1.23 3 174.4454.62 0.835(m) 。5 荷載應力計算5.1 荷載疲勞應力計算標準軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力計算為：ps1 0.077 rg0.6 Ec1h01 0.077 0.8350.6 31000 0.26 0.849(MPa) ps1 g 12Dg12 54.62ps20.077 rg0.6Ec2(0.5h0.2 hxku )6Dg0.077 0.83.50.627000 0.16 0.56 54.620.455(MPa)由路基路面工程表 面層板長 4m，則： l /rgBx1tm0.32Cx1Bxc Ec1 h01Tg2Bx

41、12.5 h01 )0.320.81ln( 0.26h020.90.160.480.54110 5310001.125231000 2.5 0.26)27000 0.16 1.1250.81ln(h01Ec1h02Ec20.26 90 0.54 1.96(MPa)普通混凝土面層，因縱縫為設拉桿平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)= O 87；碾壓混凝土基層不設縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)。水 泥混凝土面層，考慮設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)n 7 0.057k f Nen (2.03 107) 0.057 2.609碾壓混凝土基層，考慮設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲

42、勞應力系數(shù)： k f Nen (2.03 107 )0.065 2.985根據(jù)公路等級，相關(guān)規(guī)范規(guī)定，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)后有 =130。則普通混凝土面層的荷載疲勞應力計算為：pr1 krkf kc ps 0.87 2.609 1.30 0.849 2.505(MPa)碾壓混凝土基層的荷載疲勞應力計算為pr 2kf kc ps 2.985 1.30 0.455 1.766(MPa)5.2 溫度疲勞應力計算1628IV1區(qū)最大溫度梯度取 90( m)。普通混凝土4 / 0.835 4.79 ，可由普通混凝土面層 h01=O.26m，查得 Bx=0.48Cx 0.9在設

43、計規(guī)范的附錄中，則，最大溫度梯度時普通混凝土上面層的溫度翹曲應力計算為：普通混凝土面層的溫度疲勞應力系數(shù)的計算式為：cfrtmktbtf tm r式中， a、b、c、查回歸系數(shù)表，有 IV 1地區(qū)，系數(shù) a,b,c 分別為 a=0.841 ， b=0.058 ， c=1.323 。則溫度疲勞應力系數(shù)為：ktfrtmtmfr5.0 0.8411.961.3231.96 1.3235.00.0580.474計算溫度疲勞應力為：trkt tm 0.474 1.96 0.929MPa 分離式復合式路面中碾壓混凝土基層的溫度翹曲應力可忽略不計。在規(guī)范中查表 3.0.1 ，高速公路的安全等級為一級， 目標

44、可靠度為 95，相 應的變異水平等級為低。再據(jù)此查表 3.0.3 ，確定可靠度系數(shù) r 1.33 。則，普通混凝土面層r pr tr 1.332.505 0.929 4.567 5.0MPa碾壓混凝土基層r pr tr 1.331.766 0 2.349 4.0MPa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合式路面， 可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜 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應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， 應設置縱向施工縫。

45、 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：6.1.2 縱縫應與路線中縫平行。在路面等寬的路段內(nèi)或路面變寬路段的等寬部 分，縱縫的間距和形式應保持一致。 路面變寬段的加寬部分與等寬部分之間， 以 縱向施工縫隔開。加寬板在變寬段起終點處的寬度不應小于 1m。6.1.3 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。故不用單獨設計。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)束或因臨時原因中斷施工時，必須設 置橫向施工縫， 其

46、位置應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，其構(gòu)造如下圖所示 ; 設在脹縫處的施工縫 ,其構(gòu)造與脹縫相同 .6.2.2 橫向縮縫等間距布置，采用設傳力桿假縫形式，其構(gòu)造如下圖所示6.2.3 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，在槽口處增設深 20mm、寬 8mm的淺槽口，其構(gòu)造如下圖所示6.2.4 傳力桿應采用光面鋼筋。 其尺寸和間距查表， 根據(jù)面層厚度， 應該選用為 傳力桿直徑 32mm，傳力長度 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 250mm。6.3 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，應設置成錨固結(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?梁接縫形式。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、聚氯乙烯膠泥、瀝青橡膠類、瀝青瑪蹄脂及橡膠嵌縫條等。7 縱向配筋設計本公路面層設計為連續(xù)配筋混凝土面層， 其配筋計算的時候， 應該采用以下