課程設計-可編程作息時間控制器(完整版)資料

課程設計-可編程作息時間控制器（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

課程設計-可編程作息時間控制器（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）微處理器與接口課程設計設計題目：可編程作息時間控制器學院：年級：專業(yè)：姓名：學號：指導教師：張明波王積翔2021年12月15日目錄1.1前言 21.2設計內(nèi)容及意義 12.原理及工作過程說明 43.1系統(tǒng)電路圖 63.2詳細設計 73.31602LCD液晶顯示器 74，心得與問題 85，具體程序 10參考文獻 32

1.1前言本課程既是一門專業(yè)基礎課，又是一門實踐性很強的課程，對培養(yǎng)學生解決工程問題的能力和其他后續(xù)課程的教學都具有重要意義。課程目標是通過理論和實驗學習，使學生掌握單片機的工作原理、基本接口技術和使用單片機構成應用系統(tǒng)的基本方法、設計原理。為本課程實踐環(huán)節(jié)打下基礎，為傳感器與檢測技術、PLC，機電傳動與控制、機電一體化系統(tǒng)設計等課程創(chuàng)造條件，為學生從事機電一體化專業(yè)技術工作打下基礎。本課程的教學，要求學生先行學習C語言程序設計、電子技術基礎等，同時掌握程序編制與接口電路設計的基本知識，著力培養(yǎng)和提高學生運用各項基本理論和方法解決實際問題的分析能力和動手能力，增強學生工程素質和創(chuàng)新能力。1.2設計內(nèi)容及意義實驗名稱：可編程作息時間控制器實驗要求：本項目利用單片機定時計數(shù)器及LCD接口實現(xiàn)實時時鐘顯示，并具有可調整的上下課打鈴，燈光控制等功能的作息時間控制器。實驗涉及內(nèi)容：定時器實驗，LCD顯示實驗，8279鍵盤顯示接口實驗具體原理說明：1·定時器部分：定時器/計數(shù)器的工作原理

計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖源

系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后產(chǎn)生；

T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。

計數(shù)過程

每來一個脈沖計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器為全1（即FFFFH）時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時器/計數(shù)器中斷允許時）。如果定時器/計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。

定時應用

用作定時器：此時設置為定時器模式，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計數(shù)值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t。

計數(shù)運用

用作計數(shù)器：此時設置為計數(shù)器模式，外部事件計數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計數(shù)器。每來一個外部脈沖，計數(shù)器加1。但單片機對外部脈沖有基本要求：脈沖的高低電平持續(xù)時間都必須大于1個機器周期。2.LCD顯示；液晶顯示器（LCD）是一種功耗極低的顯示器件，它廣泛應用于便攜式電子產(chǎn)品中，它不僅省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形等，其顯示界面較之數(shù)碼管有了質的提高。近年來液晶顯示技術發(fā)展很快，LCD顯示器已經(jīng)成為僅次于顯象管的第二大顯示產(chǎn)業(yè)。LCD顯示器由于類型、用途不同，其性能、結構不可能完全相同，但其基本形態(tài)和結構卻是大同小異，通?？蓪CD為筆段型、字符型和點陣圖形型3.8279鍵盤顯示接口：INTEL8279是一種可編程鍵盤、顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能。鍵盤輸入時，它提供自動掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接受輸入信息，它能自動消除開關抖動并能對多鍵同時按下提供保護。顯示輸出時，它有一個16*8位顯示RAM,其內(nèi)容通過自動掃描，可由8或16位LED數(shù)碼管顯示。2.原理及工作過程說明制作一個可編程作息時間控制器鬧鐘，當4路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。如有需求，可對程序進行調整，增加鬧鐘的路數(shù)及到時后的處理方式。定時鬧鐘的基本功能如下。(1)顯示時鐘時間，格式為“時時：分分”，并可重新設置。(2)顯示鬧鈴時間，格式為“時時：分分”，且顯示閃爍以便與時鐘時間相區(qū)分。鬧鈴時間可重新設置。(3)程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃爍，表示時鐘工作為時鐘顯示模式．LCD顯示的初始時間為“23:58”。按下K2，閃爍顯示的“00:00”為鬧鈴的時間，單擊K3又返回時鐘顯示模式。時鐘從“23:58”開始計時，定時時間“00:00”到時，繼電器開關接通，控制電器的開啟，且可發(fā)出聲響（可控）。時鐘與鬧鈴時問的設置可通過4個功能按鍵Kl～K4實現(xiàn)，具體說明如下。(1)時鐘時間的設置：首先單擊Kl進入時鐘設置模式。此時每單擊一下Kl，則小時增l，單擊一下K2，則分鐘增1，再單擊K3則設置完成，返回時鐘顯示模式。此時小時和分鐘均已發(fā)生變化。(2)鬧鈴的時間設置：首先單擊，K3進入鬧鈴的設置模式。此時每單擊一下Kl，則小時增1，單擊一下K2，則分鐘增l，最后單擊．K3則設置完成，返回鬧鈴顯示模式。此時鬧鈴的小時和分鐘均已發(fā)生變化。(3)K4的功能：鬧鐘更換。(4)K2單獨的功能：顯示鬧鈴時間。3.1系統(tǒng)電路圖實際圖3.2詳細設計程序部分主要采用了程序結構的模塊化設計，避免了一些函數(shù)的不必要的重復書寫，使程序變得單間易懂。程序在執(zhí)行時，主程序要須通過調用子函數(shù)就可完成相應的功能。主程序流程圖如下鬧鈴2時間到？定時計數(shù)器時間顯示日期顯示鬧鈴4時間到？鬧鈴3時間到？鬧鈴1時間到？3.31602LCD液晶顯示器鬧鈴2時間到？定時計數(shù)器時間顯示日期顯示鬧鈴4時間到？鬧鈴3時間到？鬧鈴1時間到？4問題及心得：問題：由于準備的不夠充分對于燈光的控制并沒有完美實現(xiàn)。心得：通過自己的不懈努力，我終于完成了設計的任務要求。功能上基本達標：時鐘的顯示，日期顯示，調時功能、校時功能、上課下課功能。。在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前沒有做過這樣的設計但通過這次設計我學會了很多東西，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，比如寫一個程序看其功能很少認為編寫程序簡單，但到編程的時候才發(fā)現(xiàn)一些細微的知識或低級錯誤經(jīng)常犯做不到最后常常失敗，所以有些東西只有學精弄懂并且要細心才行，只學習理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設計中，我們真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，，程序只有在經(jīng)常的練習的過程中才能提高，我想這就是我在這次課程設計中的最大收獲。5具體程序圖：#include<REG51.h>#include<absacc.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineCON82790xCFE9#defineDATA82790xCFE8#defines_site_x6#defines_site_y0 //y為所在列#definem_site_x3#definem_site_y0 //y為所在列#defineh_site_x0#defineh_site_y0 //y為所在列staticucharhour,min,scond; //計時時間staticuchars_hour,s_min,s_scond; //上課時間設置staticuchars_hour2,s_min2,s_scond2; //下課時間設置staticucharset_ok; //設置標志位staticucharset_ok2;ucharcount=0; //用于記錄定時器進入中斷次數(shù)，以實現(xiàn)長時間定時ucharcodekeyval[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x10,0x11,0x12,0x13,0x18,0x19,0x1a,0x1b};ucharcodeSEG[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};ucharkey;sbitBUSY=P3^4;sbitSTOBE=P3^5;voidinit();voidscan_tim();voiddelay(uinttem);voidKbDisInit();ucharReadKey();voidDisplay(uchary);voidtime0_init();voidsend(uinttem);voidlcd_init();voidlcd_disp_ascii(uintx,uinty,uchardat);voiddisp_time(uintx,uinty,uchars);voidinit() //初始化{ set_ok=0; //允許設定時間 set_ok2=0; hour=12; //設定時鐘初值 min =0; scond=0; s_hour=12; //設定鬧鐘初值 s_min=0; s_scond =0; s_hour2=12; //設定鬧鐘初值 s_min2=0; s_scond2 =0; lcd_init(); KbDisInit(); disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); disp_time(m_site_x,m_site_y,min); disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); disp_time(s_site_x+8,s_site_y+17,scond); disp_time(m_site_x+8,m_site_y+17,min); disp_time(h_site_x+8,h_site_y+17,hour); disp_time(s_site_x+8,s_site_y+25,scond); disp_time(m_site_x+8,m_site_y+25,min); disp_time(h_site_x+8,h_site_y+25,hour); lcd_disp_ascii(2,0,58); lcd_disp_ascii(5,0,58); time0_init();}ucharReadKey(){ if(XBYTE[0xCFE9]&0x07) { XBYTE[0xCFE9]=0x40; key=XBYTE[0xCFE8]; } return0;}voidDisplay(uchary){ XBYTE[0xCFE9]=0x80; XBYTE[0xCFE8]=SEG[y];}voidlcd_disp_ascii(uintx,uinty,uchardat) //{ send(0xf1); send(x); send(y); send(dat); }voidlcd_disp_hanzhi(uintx,uinty,uchardat1,uchardat2) //{ send(0xf0); send(x); send(y); send(dat1); send(dat2);}voiddisp_time(uintx,uinty,uchars) //X為行Y為列s要顯示的時間（s,m,h對應的x,y要區(qū)分）{ uchari,j; i=s/10+48; j=s%10+48; lcd_disp_ascii(x+1,y,j); lcd_disp_ascii(x,y,i); }voidnokey(){}voidk0(){ s_scond+=5; //秒加1 if(s_scond==60) {s_scond=0;} disp_time(s_site_x+8,s_site_y+17,s_scond); delay(10); delay(10);}voidk1(){ s_min+=5; //分加1 if(s_min==60) {s_min=0;} disp_time(m_site_x+8,m_site_y+17,s_min);}voidk2(){ s_hour++; //時加1 if(s_hour==12) {s_hour=0;} disp_time(h_site_x+8,h_site_y+17,s_hour);}voidk3(){ s_scond2+=5; //秒加1 if(s_scond2==60) {s_scond2=0;} disp_time(s_site_x+8,s_site_y+25,s_scond2);}voidk4(){ s_min2+=5; //分加1 if(s_min2==60) {s_min2=0;} disp_time(m_site_x+8,m_site_y+25,s_min2);}voidk5(){ s_hour2++; //時加1 if(s_hour2==12) {s_hour2=0;} disp_time(h_site_x+8,h_site_y+25,s_hour2);}voidk6(){ //確定 set_ok=1; set_ok2=1;}voidk7(){ //取消 set_ok=0; set_ok2=0;}//codevoid(code*keyproctab[])()={nokey,k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7}; //讀取鍵值并執(zhí)行對應函數(shù)voidsend(uinttem){ while(BUSY); P1=tem; STOBE=1; while(!BUSY); STOBE=0;}voidkey_work(){ if(key==0){k0();} if(key==1){k1();} if(key==2){k2();} if(key==3){k3();} if(key==4){k4();} if(key==5){k5();} if(key==6){k6();} if(key==7){k7();} }voidmain(){ init(); //全部功能初始化 lcd_disp_hanzhi(4,0,33,85); lcd_disp_hanzhi(5,0,28,50); lcd_disp_hanzhi(6,0,19,41);// lcd_disp_hanzhi(7,0,28,68); while(1) { if(XBYTE[0xCFE9]&0x07) { ReadKey(); key=key-192; Display(key);// (*keyproctab[ReadKey()])(); //執(zhí)行按鍵對應的功能 key_work(); delay(10); } }}voidTime0(void)interrupt1using0 //中斷函數(shù)服務子程序{ count++; if(count>=20) { scan_tim();//一秒時間到 //顯示時間 count=0; } TH0=(65536-46083)/256; TL0=(65536-46083)%256;}voidscan_tim() //時間記錄函數(shù){ scond++; disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); if(scond==60) { scond=0; min++; disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); disp_time(m_site_x,m_site_y,min); if(min==60) { min=0; hour++; disp_time(m_site_x,m_site_y,min); disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); if(hour==24) { hour=0; disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); } } } if((set_ok==1)&&(scond==s_scond)&&(hour==s_hour)&&(s_min==min)) { //上課時間到 set_ok=0; //關閉 lcd_disp_ascii(0,15,'>');// lcd_disp_hanzhi(0,1,41,47);// lcd_disp_hanzhi(1,1,31,46); } if((set_ok2==1)&&(scond==s_scond2)&&(hour==s_hour2)&&(s_min2==min)) { //下課時間到 set_ok2=0; //關閉 lcd_disp_ascii(0,25,'<');// lcd_disp_hanzhi(0,1,47,34);// lcd_disp_hanzhi(1,1,31,46); }}voidlcd_init(){ STOBE=0; BUSY=1; send(0xf4); delay(10);}voidtime0_init(){ EA=1; ET0=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-46083)/256; TL0=(65536-46083)%256; TR0=1;}voidKbDisInit(){ XBYTE[0xCFE9]=0x00; XBYTE[0xCFE9]=0xD1; while(XBYTE[0xCFE9]&0x80); XBYTE[0xCFE8]=0x34;}voiddelay(uinttem){ uintii,jj; for(ii=0;ii<tem;ii++) { for(jj=0;jj<100;jj++); }}/*************************************************//**ASCII碼說明：48--74對應0--958為：30為上課31為下課14為到點**//*************************************************/// uchari=0;// time0_init();// KbDisInit();// Display(0);//// lcd_init();// send(0xf0);// send(00);// send(00);// send(26);// send(58);//// send(0xf1);// send(8);// send(18);// send(29);//// send(0xf1);// send(10);// send(18);// send(29);參考文獻《微處理器原理及接口實驗指導書》黑龍江大學電子實驗中心王積翔，莊培棟編目錄1 路基設計 11.1 路基橫斷面設計 1 確定路基橫斷面形式 1 確定自然區(qū)劃和路基干濕類型 1 路基橫斷面尺寸設計 21.2 道路橫斷面排水設計 3 邊溝設計 3 排水溝設計 3 截水溝設計 41.3 路基穩(wěn)定性驗算 4 路基穩(wěn)定性驗算 4 路基坡面防護 61.4 路基施工設計 7 施工要點 7 路基壓實 8 其它路基設施的施工 92 剛性路面設計 102.1 行車荷載 10 車輛類型和軸型 10 軸載換算 10 交通分析 122.2 路面結構組合設計 13 墊層設計 13 基層設計 14 面層設計 15 路肩設計 16 路面排水設計 162.3 路面結構層設計 17 初擬路面結構 17 路面材料參數(shù)確定 17 基層頂面回彈模量 18 荷載疲勞應力分析 20 溫度疲勞應力 222.4 接縫設計 25 縱向接縫 25 橫向接縫 262.5 水泥混凝土面層混合料設計 27 基本要求 27 配合比設計 272.6 鋼筋用鋼量計算 302.7 水泥混凝土路面機械攤鋪施工 313 柔性路面設計 333.1 初擬路面結構方案 333.2 軸載換算并確定路面容許彎沉值 34 車輛類型和軸型 34 以設計彎沉值為指標軸載換算 34 層底拉應力驗算軸載換算 363.3 確定路基回彈模量 383.4 確定材料回彈模量 383.5 三層體系簡化確定路面結構 39 求算綜合修正系數(shù) 403.6 驗算結構層底地面拉應力 41 驗算中粒式瀝青混凝土面層 41 驗算水泥砂礫基層 43 驗算石灰水泥粉煤灰砂礫底基層 443.7 各結構層材料組成設計 453.8 各結構層施工技術要求及質量控制標準 453.9 工程量及材料組成設計 46參考文獻 47路基設計路基是在地表按照道路路線位置和一定技術要求開挖或堆填而成的巖土結構物，是道路的主要組成部分之一，其好壞決定道路的使用品質。路基既要有足夠的強度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟合理。因此在設計時，根據(jù)其使用要求和當?shù)刈匀粭l件，并結合施工方案進行合理設計，必要時還要設計多種方案，綜合比較后，以選最優(yōu)。在實際工程中，水是影響路基強度和穩(wěn)定性的一個非常重要的因素，因此在設計時要注意路基的排水，同時要結合路面排水，形成一個統(tǒng)一的排水系統(tǒng)。本設計主要依據(jù)《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2004)、《道路勘測設計》和《路基路面工程》教材進行設計。路基橫斷面設計確定路基橫斷面形式路基橫斷面一般有路堤、路塹、半挖半添路基三種方式。根據(jù)設計任務書要求，本設計為南京地區(qū)的二級公路，主要為平原，因此主要采用路堤形式。設計為二級公路，雙車道混合形式。確定自然區(qū)劃和路基干濕類型根據(jù)《路基路面工程》可知：南京位于Ⅳ1長江下游平原潤濕區(qū)。路基土質為低液限粘土。由《路基路面工程》得路基臨界高度：表1.1路基臨界高度參考值土土組路槽底至水位臨界高度自然區(qū)劃粉性土地下水H1H2H3Ⅳ11.7~1.91.2~1.30.8~0.9根據(jù)設計任務書，該公路為二級公路雙車道混合行駛，路基高度為0.5m，地下水位1m，因此臨界高度H=0.5+1=1.5m，H2<H<H1，故該路基干濕類型為中濕。路基橫斷面尺寸設計南京在長江三角洲地區(qū)，以平原為主，本公路為二級公路雙車道混合行駛，并考慮該地區(qū)經(jīng)濟較發(fā)達，取計算行車速度為60Km/h（1）路基寬度：由《道路勘測設計》可歸納得：表1.2路基寬度參數(shù)二級公路雙車道80Km/h行車道寬度(m)硬路肩(m)土路肩(m)3.751.50.75行車道寬度：3.75×2=7.5m硬路肩寬度：0.75×2=1.5m土路肩寬度：0.75×2=1.5m則，路基寬度：7.5+1.5+1.5=10.5m得路基橫斷面圖如圖1.1所示：圖1.1路基橫斷面圖（2）路基邊坡坡率：路堤填土高度為0.5m，路基填料為細粒土，根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2004)，由表1.3可得，取路基邊坡坡率為1?1.5，則邊坡寬度b=1.5H=0.75m。表1.3路堤邊坡坡率填料類別邊坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）細粒土1?1.51?1.75粗粒土1?1.51?1.75巨粒土1?1.31?1.75道路橫斷面排水設計邊溝設計路基邊溝參照規(guī)范邊溝類型及使用條件表，在一些低填方路（高度小于邊溝深度）或者挖方段的路肩外側設置邊溝排水。邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致。邊溝橫斷面采用梯形，內(nèi)測邊坡坡率為1?1.5，外側邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。由于該公路位于東南潮熱區(qū)，降雨量較大，邊溝采用漿砌片石鋪砌，砌筑用砂漿M7.5號。溝底寬度0.4m邊溝尺寸如圖1.2圖1.2邊溝構造圖排水溝設計排水溝用來將邊溝、截水溝、和取土坑匯聚的水、邊坡坡面水及路基附近的積水引出路基附近。排水溝應盡量采用直線，必須轉彎時其半徑不宜小于10m，排水溝的長度不宜大于500m。截水溝設計南京地區(qū)由于位于河流下游平原開闊地帶，一般不必設截水溝。如必須設置，根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2004)，挖方路基的塹頂截水溝應設在坡口5m之外，并宜結合地形進行布設。填方路基上側的路堤截水溝距填方坡腳的距離，應不小于2m。截水溝斷面形式應結合設置位置、排水量、地形及邊坡情況確定，一般情況下，溝底縱坡不宜小于0.3%。截水溝應進行防滲加固。圖1.3截水溝構造圖路基穩(wěn)定性驗算路基穩(wěn)定性驗算路堤填土高h1=8m，路堤邊坡坡率為m=1?1.5，路堤填料為粘質土，粘聚力C=20KPa，內(nèi)摩擦角φ=35°（tanφ=0.7）。土的容重取γ=20KN/m3。（1）車輛荷載的換算在進行路堤穩(wěn)定性驗算時，需將車輛荷載按最不利情況排列，并換算成相當?shù)耐翆雍穸?，在計入條塊面積內(nèi)一起進行重力計算。由《路基路面工程》有：(1-1)式中：N—并列車輛數(shù)，雙車道混合形式N=2；L—標準車輛軸載為12.8mQ—一輛重車的重力（標準車輛荷載為550KN）；γ—路基填料的重度為20KN/m3；B—荷載橫向分布寬度，近似取路基寬10.5m數(shù)值帶入計算可得：h0=0.41m，取h0=0.4m（2）路堤橫斷面用4.5H法滑動面圓心位置的輔助線，取通過路堤坡腳和距路基左邊緣1/3路基跨度處的圓弧。繪出圓弧滑動面的計算圖示，如圖1.4所示：圖1.44.5H法確定圓心位置圖示其中，輔助線的作圖表值參考表1.4：表1.4輔助線的作圖表值邊坡坡度邊坡角β1β21?1.530°40′26°35°（3）穩(wěn)定系數(shù)K值由《路基路面工程》有：(1-2)式中：Ni—各土條的法向分力，Ni=Qicosαi；Ti—各土條的切向分力，Ti=Qisinαi；αi—各土條重心與圓心連接線對豎軸y的夾角；L—圓弧滑動面全長，L=18.64f—巖土的摩擦系數(shù)，f=tanφ邊坡計算高度H=8m綜上可列穩(wěn)定性計算表如表1.5所示：表1.5路堤穩(wěn)定性計算表編號αicosαisinαiAiQiNiTi1-4°53′0.99-0.081.4128.227.92-2.2622°36′0.990.043.9979.8793.19310°9′0.980.176.07121.4118.9720.64417°52′0.950.37.63152.6144.9745.78525°57′0.90.438.62172.4155.1674.13634°40′0.820.578.91178.2146.12101.57744°27′0.710.77.46149.2105.93104.44856°28′0.550.832.8356.631.1346.98總和46.92938.4809.2394.47則，穩(wěn)定系數(shù)。由于K>1.45，所以路基穩(wěn)定性驗算結果滿足要求。路基坡面防護由于南京地區(qū)處于亞熱帶濕熱氣候區(qū)，年降雨量在1000~1500mm，對路基沖刷較大，結合二級公路的標準，應設置路基坡面防護。根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2004)，路基較低，路基邊坡坡率為1:1.5，可設植被防護。植被防護時宜選擇易成活、生長快、根系發(fā)達、葉莖矮或有匍匐莖的多年生草種。路基挖方較大時，可設骨架加固，即骨架植物防護。圖1.5植被坡面防護圖示圖1.6骨架植物坡面防護圖示路基施工設計路基施工主要是修筑路堤，并將其壓實，同時注意排水工作。修筑路堤時要注意合理取土，因地制宜，符合環(huán)保要求，防止污染環(huán)境，以適當處理，減少棄土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。施工要點1）基本要求土質路基的挖填，首先必須搞好施工排水，包括地面臨時排水溝槽及設法降低地下水位,以便始終保持施工場地的干燥。路基挖填范圍內(nèi)的地表障礙物，事先應予以拆除。路塹開挖，應在全橫斷面進行，自上而下一次成型。土質路堤分層填平壓實，是確保施工質量的關鍵。主要采用機械化施工，人工輔助配合的方式進行路基施工。路堤填方材料，應有一定的強度。經(jīng)野外取土試驗，二級公路應符合表1.6的規(guī)定時才能使用。表1.6路堤填方材料最小強度和最大粒徑表填料應有部位（路床頂面以下深度）（m）填料最小強度（CBR）(%)路堤上路床（0~30）6下路床（30~80）4上路堤（80~150）3下路堤（>150）2零填及路塹路床（0~30）6（30~80）4（2）填挖方案土質路堤填筑，主要采用不同的土水平分層平鋪的方式，以保證強度均應。層填筑層壓實分層的最大攤鋪層厚土質類別實機具功能碾壓遍數(shù)最大攤鋪厚度，不宜超過50m，填筑至路床底面，最后一層的最小壓實厚度，不應小于8m。路基壓實采用重型壓實標準，壓實度應符合《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30—2004)的要求。路基基底為耕地或土質松散時，應在填前進行壓實路基設計時，可考慮了清理場地后進行填筑壓實，厚度按需要開挖時，土質路塹開挖，主要采用縱向全款掘進和橫向通道掘進兩種方式。路基壓實（1）機具選擇與操作根據(jù)各種填料的不同性質以及不同土層厚度，采用最適宜的壓實機械進行施工。路基壓實應在最佳含水率條件下進行。（2）壓實標準本公路為二級公路，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，路基壓實度應滿足表1.7的要求。表1.7路基壓實度填挖類別路床頂面以下深度（m）路基壓實度（%）零填及挖方0~0.3≥950.3~0.8≥95填方0~0.8≥950.8~1.5≥94>1.5≥92其它路基設施的施工這里主要包括邊坡施工和排水設施（包括邊溝、排水溝、截水溝等）施工，前面已經(jīng)說明，這里不再贅述。但需要說明的是，邊坡和排水設施施工時，應注意有足夠的壓實度。比如邊坡坡面的壓實，邊溝、排水溝、截水溝溝底和溝底兩側坡面的壓實，要符合相應的技術要求。剛性路面設計剛性路面即水泥混凝土路面，具有較高的力學強度，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計主要依據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)和《路基路面工程》教材。在荷載圖示方面采用靜力作用均布面荷載；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。行車荷載車輛類型和軸型根據(jù)設計任務書及有關資料，得車輛軸重參數(shù)如下表：表2.1車輛軸重參數(shù)參考表車型分類汽車車型前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距（m）交通量小客車桑塔納200000000959中客車江淮AL66001726.5120143大客車黃海DD6804991.5120248輕型貨車北京BJ13013.427.4120361中型貨車東風EQ14023.669.3120185中型貨車黃河JN16358.6114120290鉸接掛車東風SP925050.7113.3324196軸載換算根據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，我國路面設計規(guī)范中選用雙輪組單軸軸載100KN（以BZZ-100表示）為標準軸載，標準軸載的有關計算參數(shù)具體見表2.2：表2.2標準軸載計算參數(shù)標準軸載BZZ—100軸載P（KN）100輪胎接地壓強p（MPa）0.70單輪傳壓面當量直徑d（cm）21.30兩輪中心距（cm）1.5d水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，換算為標準軸載的作用次數(shù)。由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)有(2-1)(2-2)或(2-3)或(2-4)式中：Ns—100KN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）；—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。對于標準軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計，去掉影響較小的軸載小于40KN的交通量。并由式2.1~2.3計算結果列表如下：表2.3軸載換算計算表軸載Pi（KN）每日通過次數(shù)（次/d）BZZ-100軸次（次/d）095910026.514310091.524810.24146027.436110069.318510.00281114.029018.137223603×113.31960.79×10-8317408558.9492∑=2913則可知本路建成初期每晝夜雙向混合交通量換算成標準軸載的作用次數(shù)為2913次/d。交通分析由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)可得二級公路的設計基準期為20年，具體數(shù)值見表2.4：表2.4可靠度設計指標公路技術等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路安全等級一級二級三級四級設計基準期（a）30302020目標可靠度（％）95908580目標可靠指標1.641.281.040.84變異水平等級低低～中中中～高則設計基準期內(nèi)路面所承受的標準軸載累計作用次數(shù)為Ni，則有：(2-5)其中，t=20，n1=2913，γ=7%。則有由于路面設計依據(jù)的交通量是設計車道上的交通量，所以，應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0.5，車道不均勻系數(shù)取1.0。則有設計基準期內(nèi)設計車道所承受的標準軸載累計作用次數(shù)Ns為：Ns=Ni×0.5×1.0=43588253×0.5×1.0=21294127(2-7)車道橫斷面上各點所受的軸載作用次數(shù)，僅為通過該車道斷面的軸載作用次數(shù)的一部分。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)，按實際測定結果參照表2.5所示。表2.5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0.17~0.22二級及二級以下公路行車道寬大于7m0.34~0.39行車道寬小于或等于7m0.54~0.62本公路為二級公路雙向混合形式，取η=0.38。則，設計基準期內(nèi)面層臨界荷位出得標準軸載累積作用次數(shù)Ne。Ne=Ns·η=×0.38=(2-8)水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，按設計基準期內(nèi)設計車道所承受的標準軸載累計作用次數(shù)分為四級，分級范圍如表2.6所示。表2.6交通分級交通等級特重重中等輕設計車道標準軸載累計作用次數(shù)Ne（104）＞2000100～20003～100＜3由表2.6可知，本道路交通屬于重交通。路面結構組合設計墊層設計本公路由于位于南京地區(qū)，地下水位為1m，路基高度為0.5米，路基干濕類型為中濕，降雨量較多，需要在路基和基層之間設置墊層，以改善路基的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強度、剛度及溫度性。由于修筑墊層的材料，強度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設計考慮到公路所在地區(qū)降雨量較大，地下水位較高，主要采用排水墊層。排水墊層所采用的材料是砂礫，砂礫墊層應采用潔凈的中、粗砂及礫石，含泥量不大于5%，并將其中的植物、雜質清除干凈，也可以采用天然級配的砂礫料，其最大粒徑不大于50mm。應注意防止粗細粒料分離現(xiàn)象。由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，墊層的寬度應與路基同寬，其最小厚度為150mm。本設計取墊層厚度為160mm基層設計在面層下設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)，并承受面層傳遞下來的荷載。因此要求剛度與面層匹配，細粒土含量少、耐沖刷能力強和有排水設施，具有一定的剛度和承載能力。（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計規(guī)范》(JTGD40—2002)可得適宜的基層類型如表2.7所示。表2.7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根據(jù)路基的基本參數(shù)和南京地區(qū)的自然環(huán)境，決定采用多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層，并在基層下鋪設底基層，采用石灰粉煤灰穩(wěn)定集料，以滿足重交通的需要。（2）寬度由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)知，基層的寬度應比混凝土面層每側至少寬出300mm（采用小型機具施工時）或500mm（軌模式攤鋪機施工時）或650mm（滑模式攤鋪機施工時）。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。本設計采用與路基同寬度的基層。（3）厚度由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)?？芍黝惢鶎雍穸鹊倪m宜范圍，如表2.8所示。表2.8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120～200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150～250瀝青混凝土基層40～60瀝青穩(wěn)定碎石基層80～100級配粒料基層150～200多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100～140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層80～100考慮到二級公路的設計要求，且交通量較大，多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層采用120mm，石灰粉煤灰穩(wěn)定集料底基層采用200mm。面層設計類型根據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，水泥混凝土面層應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面層一般采用設接縫的普通混凝土；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結構下埋有地下設施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路基等有可能產(chǎn)生不均勻沉降時，應采用設置接縫的鋼筋混凝土面層。面層類型可根據(jù)適用條件按表2.9選用。表2.9其他面層類型選擇面層類型適用條件連續(xù)配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續(xù)配筋混凝土或橫縫設傳力桿的普通混凝土下面層組成的復合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級及二級以下公路、服務區(qū)停車場鋼纖維混凝土面層標高受限制路段、收費站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異形混凝土預制塊面層服務區(qū)停車場、二級及二級以下公路橋頭引道沉降未穩(wěn)定段本設計為二級道路，根據(jù)表2.9可知應采用碾壓混凝土面層。寬度根據(jù)設計任務書要求，本設計面層寬度即路面寬度，為9m。厚度普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或配筋混凝土面層所需的厚度，可參照表2.10所示參考范圍。表2.10水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度（mm）≥260≥250≥240270～240260～230250～220交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）240～210230～200220～200≤230≤220根據(jù)表2.10可知，二級公路，交通等級為重交通，因此碾壓混凝土面層采用250mm。路肩設計路肩鋪面結構應具有一定的承載能力，其結構層組合和材料選用應與行車道路面相協(xié)調，并保證進入路面結構中的水的排除。路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。本設計采用水泥混凝土硬路肩，設計厚度與行車道面層同厚，為250mm，且跟行車道面層一樣采用碾壓混凝土結構。路面排水設計路面橫坡設計根據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，行車道路面應設置雙向或單向橫坡，坡度設計為2％。路肩鋪面的橫向坡度值宜比行車道路面的橫坡值大1％～2％，設計為3%。（2）集水管和集水溝設計由于行車道路面結構設置了排水基層或墊層，應在排水基層或墊外側邊緣設置縱向集水溝和帶孔集水管，并間隔80m設置橫向排水管。帶孔集水管和孔徑采用120mm。集水溝的寬度采用300mm。集水溝的深度應能保證集水管管頂?shù)陀谂潘畬拥酌?，并有足夠厚度和回填料使集水管不被施工機械壓裂。溝內(nèi)回填料宜采用與排水基層或墊層相同的透水性材料，或者不含細料的碎石或礫石粒料?；靥盍吓c溝壁間應鋪設無紡反濾織物。橫向排水管不帶孔，其管徑與集水管相同。集水溝和集水管的縱坡與路線縱坡相同，且不小于0.25%。橫向排水管的坡度為7%。路面結構層設計初擬路面結構根據(jù)路面結構組合設計，可知路面結構層設計參數(shù)如下表：表2.11路面結構層設計參數(shù)路面結構層厚度（m）寬度（m)結構類型面層0.259碾壓混凝土面層基層0.1210.5多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層底基層0.210.5石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料墊層0.1610.5天然砂礫路面材料參數(shù)確定面層由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)可得普通混凝土面層彎拉強度標準值如表2.12所示。表2.12水泥混凝土設計彎拉強度標準值交通等級特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標準值（MPa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值（MPa）6.06.05.55.0同時可得相應的彎拉彈性模量如表2.13所示。表2.13水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗參考值彎拉強度（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）10151821232527293133根據(jù)本設計交通等級為重交通，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值為31GPa?；鶎颖?.14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150~200石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料1300~1700由表2.14得石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1400MPa。（3）墊層同樣由表2.14得天然砂礫墊層的回彈模量取180MPa。（4）路基由設計任務書可知，路基回彈模量為32MPa?；鶎禹斆婊貜椖Ａ坑伞豆匪嗷炷谅访嬖O計規(guī)范》(JTGD40—2002)得基層頂面回彈模量的計算公式如下：(2-9)(2-10)(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)式中：Et——基層頂面的當量回彈模量(MPa)；E0——路床頂面的回彈模量(MPa)；Ex——基層和底基層或墊層的當量回彈模量(MPa)；E1、E2——基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa)；hx——基層和底基層或墊層的當量厚度(m)；Dx——基層和底基層或墊層的當量彎曲剛度(MN-m)；h1、h2——基層和底基層或墊層的厚度(m)；a、b——與Ex／E0有關的回歸系數(shù)。將數(shù)據(jù)代入上式，可解得：由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，有基層頂面的當量回彈模量Et的最低要求見表2.15所示。表2.15基層頂面回彈模量Et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=152MPa，大于100MPa，所以滿足要求。荷載疲勞應力分析（1）公式根據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTGD40—2002)，選取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。標準軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力按式（2-15）確定。σpr=krkfkcσps（2-15）式中：σpr——標準軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力(MPa)；σps——標準軸載PS在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力(MPa)，按式（2-16）計算確定；kr——考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，縱縫為設拉桿的平縫時，kr=0.87～0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；縱縫為不設拉桿的平縫或自由邊時，kr=1.0；縱縫為設拉桿的企口縫時，kr=0.76～0.84；kf——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)，按式（2-18）計算確定；kc——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2.16確定。表2.16綜合系數(shù)kc公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc1.301.251.201.10標準軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力按下式計算。σps=0.077（2-16）r=0.537h（2-17）式中：σps——標準軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力(MPa)；r——混凝土板的相對剛度半徑(m)，按式（2-17）計算；h——混凝土板的厚度(m)；Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa)；Et——基層頂面當量回彈模量(MPa)。設計基準期內(nèi)的荷載疲勞應力系數(shù)按下式計算確定。kf=（2-18）式中：kf——設計基準期內(nèi)的荷載疲勞應力系數(shù)；Ne——設計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)；ν——與混合料性質有關的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，ν=0.057；碾壓混凝土和貧混凝土，ν=0.065。（2）碾壓混凝土面層荷載疲勞應力計算kr=0.87kc=1.20r=0.537h=0.537×0.25×=0.377σps1=0.077=0.077××=0.686σpr1=krkfkcσps=0.87×1.20×2.476×0.686=1.773（MPa）（3）多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層荷載疲勞應力計算kr=0.87kc=1.20r=0.537h=0.537×0.12×=0.227σps2=0.077=0.077××=2.197σpr2=krkfkcσps=0.87×1.20×2.812×2.197=6.450（MPa）溫度疲勞應力（1）公式在臨界荷位處的溫度疲勞應力按式(2-19)確定。（2-19）式中：σtr——臨界荷位處的溫度疲勞應力(MPa)；σtm——最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力(MPa)；kt——考慮溫度應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力按式(2-20)計算。（2-20）式中：σtm——最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力(MPa)；αc——混凝土的線膨脹系數(shù)(1／℃)，通?？扇?×10-5／℃；Tg——最大溫度梯度，按表2.17查取；Bx——綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力作用的溫度應力系數(shù)，可按／r和h查用圖確定；——板長，即橫縫間距(m)。表2.17最大溫度梯度標準值Tg公路自然區(qū)劃Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大溫度梯度(℃/m)88～8390～9586～9293～98圖2.1溫度應力系數(shù)Bx溫度疲勞應力系數(shù)可按式(2-21)計算確定。（2-21）式中：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2.18確定。表2.18回歸系數(shù)a、b和c系數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIⅣVⅥV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270碾壓混凝土面層溫度疲勞應力計算（3）多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層荷載疲勞應力計算故不會出現(xiàn)溫度翹曲應力。接縫設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。設置接縫，可減小混凝土板因變形受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)應力，并滿足施工的需要。縱向接縫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。縱縫設在劃分車道線的位置，由于一次鋪筑寬度小于路面寬度，設置縱向施工縫?？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，構造如圖2.2所示。圖2.2縱向施工縫構造圖拉桿采用螺紋鋼筋，設在板厚中央，并對拉桿中部100mm范圍內(nèi)進行防銹處理。拉桿的直徑、長度和間距，參照表2.19選用。施工布設時，拉桿間距按橫向接縫的實際位置予以調整。表2.19拉桿直徑、長度和間距（mm）面層厚度（mm）到自由邊或未設拉桿縱縫的距離（m）3.003.503.754.506.007.5200~25014×700×90014×700×80014×700×70014×700×60014×700×50014×700×400260~30016×800×90016×800×80016×800×70016×800×60016×800×50016×800×400由于設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Φ14螺紋鋼筋，長度700mm，間距700mm。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。因此本設計主要采用縮縫和施工縫兩種接縫形式。每日施工結束或因臨時原因中斷施工時，設置橫向施工縫，其位置選在縮縫處。采用傳力桿的平縫形式，其構造如圖2.3所示。圖2.3橫向施工縫構造圖橫向縮縫等間距布置，采用假縫形式。由于重交通，采用設傳力桿假縫形式。橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為面層厚度的1/4，寬度為6mm，槽內(nèi)填塞填縫料。傳力桿采用光面鋼筋。其尺寸和間距可按表2.20選用：表2.20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最外側傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為200mm。水泥混凝土面層厚度250mm。則采用傳力桿直徑Φ32光面鋼筋，長度500mm，間距200mm圖2.4橫向縮縫構造圖水泥混凝土面層混合料設計基本要求水泥混凝土混合料根據(jù)公路交通量及公路的使用任務、性質，并結合氣候、水文、土質、材料、實踐經(jīng)驗以及施工和養(yǎng)護條件等，通過技術經(jīng)濟比較。獲得符合使用要求與環(huán)境條件相適應的路面?；炷粱旌狭嫌伤唷⒋旨?、細集料、水與外加劑等原材料組成。各種材料的基本技術要求應滿足相應的技術規(guī)范?；拘阅馨拐蹚姸?、抗折疲勞強度、抗壓強度、變形性能和耐久性等性能也應滿足要求。配合比設計設配置52.5級普通水泥礫石混凝土（1）配置抗折強度設配置滑模攤鋪的水泥混凝土，高速公路水泥混凝土路面設計抗折強度5MPa，強度施工保證系數(shù)K=1.15。則配置抗折強度由下式確定：則有，（2）計算水灰比W/C實測28d抗折強度平均值取8.40MPa。參照下列兩個經(jīng)驗公式計算：帶入數(shù)據(jù)則有，W/C=0.3642或W/C=0.544上述兩個公式計算的水灰比，一個偏小，一個偏大，取兩個公式的計算結果的平均值W/C=0.454較合適。（3）計算單位用水量W0取細度模數(shù)為2.6，參考表2.21得Sp=32%；表2.21砂的細度模數(shù)與最優(yōu)砂率關系砂細度模數(shù)2.2~2.52.5~2.82.8~3.13.1~3.43.4~3.7砂率（%）碎石30~3432~3634~3836~4038~42礫石28~3230~3432~3634~3836~40塌落度h=5cm，由下列經(jīng)驗公式可計算：代入數(shù)據(jù)得，Sp=162.15kg/m3>160kg/m3用水量過大，需使用減水劑。（4）外加劑用量使用外加劑，應采用引氣緩凝減水劑用量1.5‰，最優(yōu)減水率7%。減水量計算如下：7%×162.15=11.35kg/m3，162.12-11.35=120.8kg/m3，符合礫石混凝土最大控制單位用水量155kg/m3的要求。外加劑用量Y0=359×0.0015=0.5385kg/m（5）計算單位水泥用量C0C0=W0（C/W）=150.8×2.2026=332.15kg考慮到施工的波動，增加水泥用量ΔC=7.85。取C0=340kg/m3，水灰比為150.8/340=0.044。對比耐久性的要求，高速公路水泥混凝土路面的水灰比不大于0.44，基本符合要求，單位用水量不小于300（6）計算砂石材料用量使用假定密度法計算，假定礫石混凝土密度2450kg/m3代入上式得，（8）計算結果匯總上述計算結果如表2.22所示。表2.22施工配合比材料名稱水水泥砂礫石外加劑（kg/m3）15134062713320.52比例0.44411.983.291.5‰鋼筋用鋼量計算由2.5接縫設計可歸納得路面用拉桿及傳力桿所用鋼筋的直徑、長度和間距等參數(shù)，匯總得表2.22所示。表2.22路面用鋼筋參數(shù)（mm）接縫縱縫橫縫直徑Φ1432長度L700500間距S700200路面混凝土板長度為4m，寬度依據(jù)行車道寬度及硬路肩寬度分別為3.75m和0.75m，截取計算路線長1000依據(jù)路線長度和混凝土面板的平面尺寸，計算可得縱縫和橫縫所分別消耗的鋼筋數(shù)量?？v向：N1=2×(1000/0.7)=2857橫向：N2=(1000/4)×(3.75×2+0.75×2)/0.2=11250查閱相關資料可得鋼筋單位質量如表2.23所示。表2.23鋼筋單位質量表接縫縱縫橫縫種類螺紋鋼筋光圓鋼筋直徑(mm)1432單根面積(cm2)1.5398.042單位質量(kg/m)1.216.31則可計算得到所用鋼筋的質量：縱縫：G1=2857×0.7×1.21=2420kg橫縫：G2=11250×0.5×6.31=35494kg則，總量G=2420+35494=37914kg水泥混凝土路面機械攤鋪施工本設計水泥混凝土路面施工采用滑模施工技術。主要參考《公路水泥混凝土路面滑模施工技術規(guī)范》。本設計采用螺旋布料器布料、多根振動棒振動密實、振搗器上下振搗壓入粗骨料、成型模板擠壓成型和抹光等工序，確保水泥混凝土路面密度，特別是路面的平整度有了明顯的提高，能滿足高速公路的高標準質量要求。施工要求：（1）施工前的準備：根據(jù)質量要求驗收基層標高與平整度，避免因基層的標高或平整度的不良而影響水泥混凝土面層。在合格的基層頂面用經(jīng)緯儀和水準儀測量出道路中心線和標高，然后，放出攤鋪機一側的基準線，放線時每5m（彎道段）或10m（直線段）測設一個點，確保標高準確，線形平順。攤鋪機履帶行走部位的地基，應稍整平并有能承載履帶接地壓力的承載力。（2）混凝土制備螺旋布料器均勻布料虛方控制板控制砼進入成型模板的數(shù)量振搗棒將砼加以振動密實振搗器將表面上的粗料壓入砼之中螺旋布料器均勻布料虛方控制板控制砼進入成型模板的數(shù)量振搗棒將砼加以振動密實振搗器將表面上的粗料壓入砼之中成型模板使路面板擠壓成型浮動模板對擠壓成型出來的砼表面進行修整抹光板對路表面進行搓柔抹光（3）全自動鋪筑攤鋪機定位后，安裝自動找平傳感裝置并檢查其完好性及操作靈活性，它將直接影響到鋪筑路面的質量