路基路面工程課程設計高程

1、黑龍江大學課程名稱：路基路面工程學院：_建筑工程學院專業(yè)：土木工程學號：20103156年級：-2010 級學生姓名：高程指導教師：陳瑤目錄1基本設計資料 32瀝青路面設計 52.1軸載分析 52.2結構組合與材料選取 92.3各層材料的抗壓模量和劈裂強度 92.4設計指標的確定 92.5路面結構層厚度的計算 112.6瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應力驗算 122.7防凍層厚度檢驗 143水泥混凝土路面設計 153.1 交通量分析 153.2初擬路面結構 173.3確定材料參數(shù) 183.4計算荷載疲勞應力 183.5計算溫度疲勞應力 203.6應力驗算 213.7防凍厚度檢驗 22

2、3.8接縫設計 21參考文獻 2331基本設計資料1.1設計依據(jù)及過程：本路線是吉林馬鹿溝二級公路，它的修建有利于改善該區(qū)的交通狀況，促進經濟貿 易的發(fā)展。根據(jù)本路在公路網中的作用和交通量，結合本路的功能，性質及自然狀況，公路等 級確定為二級公路標準，全線采用雙車道，計算行車速度60km/小時。路線線形設計，盡量與實際地形，地貌及周圍景觀相協(xié)調，線形連續(xù)，指標均衡， 視線誘導好，在工程量增加不大的情況下盡可能采用較高的指標，力求縱橫配合，線形 流暢。1.2路線起、終點及工程概況此次設計起點里程樁號為 K0+000終點里程樁號為K2+794.543,全線長2.795公里， 路線主要經過平原區(qū)微丘

3、區(qū)。本標段設了圓管涵和小橋梁。路基寬度采用8.5米，路面寬度采用7米，行車道橫坡度設為2%路肩橫坡度設為2.5%。為了順利的將路基范圍內 的路面水排出，在路塹兩側設置了邊溝和排水溝.1.3沿線地段的地形、地質、氣候、水文等地理特征及與周圍環(huán)境相協(xié)調。本次施工圖設計結合構造物布設、平縱面配合等方面作了優(yōu)化組合，全長2.795公里。本項目路基填料可從路線兩側范圍內取土，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：沿線地形起伏不大，路線處于平原區(qū)微丘區(qū)，土質為粘質土。1.3.2氣候、水文：屬于溫帶大陸性山地氣候，特點是冬季漫長寒冷，夏季短暫涼爽且天 氣變化無常

4、,春季多風,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。初雪及初凍時間一般在十月中旬，解凍時間一般在來年的五月上旬，標準凍 深1.8米。133設計時注重與自然景觀及周圍環(huán)境的協(xié)調，著重做了以下幾個方面的工作： 133.1在路線平面和縱斷面施工圖設計時，綜合考慮地形、地物、地質、橋位、水利設 施、縣鄉(xiāng)路網、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施和地方道路網的完整性。1.3.3.2充分考慮將來道路網規(guī)劃，在路線平縱面線型組合設計時，注重道路與自然景觀 的協(xié)調，使道路成為自然的一條風景帶。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，料場可生產塊石、片石及各種規(guī) 格的碎石；其產品廣泛應用于工民建、公路、鐵路建設。料場的規(guī)模均比較大，裝卸、 運輸方便。路面用碎石：上面層采用東川石料廠加工的碎石， 該料廠位于內鄉(xiāng)縣和西峽縣田 關交界處，緊鄰原西峽至東川公路。料廠主要開采青灰色玄武巖石料，石質新鮮、堅 硬，儲量豐富，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 處料場所產砂礫級配良好，含泥量小，儲量豐富，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，砂質純凈，含泥量小，儲量豐富，可滿足高速公路建設 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， 生產規(guī)模較大，質量可靠、可滿足本項目工程建設需要。水：沿線水資源比較豐富，各村莊都有機井水源，經調查除了默河、三里河水質被污染外，其他如潦河、趙河、嚴陵河、湍河等均可滿足工程用水。2）工程用電沿線電力供應比較便利，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，可從附近變電站引電，若距離長，也可 設置專用的供電線路；集中拌和廠和橋梁預制廠需要設置獨立的變電站，并配備相應功率的發(fā)電設備。3）四大材料水泥、鋼材、木材和瀝青四大材料，可與當?shù)赜嘘P部門聯(lián)系或由業(yè)主統(tǒng)一解決。1.5、技術標準：1） 山嶺重丘區(qū)標準進行設計，沿線地形及水準點位置；（見平面地形圖）；2）公路等級：雙車道二級公路，設計車速 60km/h。3）交通量資料：交通量增長率為 6.0%，設計年限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瀝青路面設計2.1軸載分析我國瀝青路面設計以雙輪組單軸載 100kN為標準軸載，表示為BZZ-100。標準軸載的計算參數(shù)按表2-1確定。表2-1標準軸載計算參數(shù)標準軸載名稱BZZ-100標準軸載名稱BZZ-100標準軸載P（ KN）100單輪當量圓直徑d（mm21.3輪胎接地壓強p（ Mpa0.7兩輪中心距（cm）1 .

9、5d（1）當以設計彎沉值設計指標及瀝青基層層底拉應力驗算時，凡前、后軸軸載大于25kN的各級軸載P的作用次數(shù)ni均換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N 。NCSp p）4.35i =1式中:C2N 以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數(shù);ni 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）;P 標準軸載（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別。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于 3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計算:G =1 1.2 m- 1式中：m軸數(shù)。表

10、2-2軸載換算結果車型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則其設計年限內一個車道上的累計量軸次 Ne :式中 Ne 設計年限內一個車道的累計當量次數(shù)；t 設計年限，t=12年；Ni 設計端竣工后一年雙向日平均當量軸次;設計年限內的交通量平均增長率，由材料知，丫 =0.06 ;與車道數(shù)有關的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車道系數(shù)，該設計為雙向雙車道的二級公路，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）驗算半剛性基層層底拉應力的累計當量軸次時， 凡軸載大于40K

12、N的各級軸載R 的作用次數(shù)n均按下式換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)n。N八 C1C2ni (Pi p)8式中：n以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數(shù);ni 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）；P 標準軸載（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。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)為1;當軸間距離小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計算：Ci 2(m -1)其中m為軸數(shù)表2-3軸載換算結果車型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則其設計年限內一個車道上的累計量軸次 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)交通等級分級，Ne=1.175 107次/車道，3 106 ： Ne ：1.2 107，屬于中等交通；根據(jù)設計交通量及設計車型，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)交通等級分級， 心=1205輛/（車道）600輛/（車道），屬于 中等交通。綜上，交通等級為中等交通。2.2結構組合與材料選取根據(jù)公路瀝青路面設計規(guī)范，并考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰、瀝 青，水泥等供應以及結構層的最小施工厚度、材料、水文、交通量和施工

15、機具的功能等 因素，路面采用如下結構：面 層：5cm細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：（設計層）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度土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結構層材料的抗壓模量及劈裂強度已 參照規(guī)范給出的推薦值確定。見表 2-4。表2-4結構組合參數(shù)層次材料名稱厚度(cm)抗壓回彈模量強度劈裂（Mpa20 C模量15 C模量表面層細粒式瀝青混凝土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設計指標的確定（1）設計彎沉值Id公路為二級，則公路等級系數(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 ;路面結構為半剛性基層瀝青路面，則路面結構類型系數(shù)A取1.0。Id =600N/.2AAA式中：Id 設計彎沉值Ne 設計年限內的累計當量年標準軸載作用次數(shù)Ac 公路等級系數(shù)，二級公路為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力 二r，按下列公式計算：ks式中：j

17、 路面結構材料的極限抗拉強度（Mpa；J 路面結構材料的容許拉應力，即該材料能承受設計年限Ne次加載的疲勞彎拉應力（Mpa ；ks 抗拉強度結構系數(shù)。對瀝青混凝土面層：Ks= 0.09Ne0.22/Ac= 0.099603798.7390.22/1. 2.812對無機結合料穩(wěn)定集料類：Ks= 0.35Ne0.11/Ac=0.359603798.7390.11/1.1 = 1.865對無機結合料穩(wěn)定細土類：Ks=0.45Ne0.11/Ac=0.459603798.739011/1. 2.398表2-5結構層容許彎拉應力材料名稱6( Mpaks；r ( Mpa細粒瀝青混凝土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路面結構層厚度的計算(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，在雙圓垂直局部荷載作用下，輪隙中心處實測路表彎沉值1s等于設計彎沉值1d的原則進行計算，即Jis標準車型的輪胎的接地壓強為 0.70Mpa,當量圓半徑為10.65, 土基回彈模量為28Mpa, 各層材料的設計參數(shù)見路面結構設計參數(shù)表。(2)理論彎沉系數(shù)的確定 亠式中：LdE1=1000 2P FS當量圓半徑；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)確定設計層厚度采用三層體系表面彎沉系數(shù)，由諾莫圖算設計層厚度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又因為 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因為 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、底基層層底拉應力驗算（1）驗算中瀝青混凝土面層層底部彎拉應力體系上層層底面拉應力系數(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)體系上層底面拉應力系數(shù)諾莫圖，知（2）水泥穩(wěn)定碎石層層底拉應力驗算=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）石灰土層層底拉應力驗算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力系數(shù)諾謨圖可知n2=0.55所以層底拉應力由公式-pn1 n2 =0.7 0.19 1.06

25、 0.55 =0.078MPa,；：；r =0.083，故滿足要求。2.7防凍層厚度檢驗計算道路凍深可由以下公式得:hd 二 abc F式中：a 路面結構層的熱物性系數(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計規(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)范要求進行抗凍厚 度驗算，設計路面結構厚度為：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水泥混凝土路面設計3.1交通量分析3.1.1標準軸載與軸載換算我國公路水泥混凝土路面設計規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設計標準軸載，表示為BZZH100。凡前、后軸載大于40KN(單軸)的軸數(shù)均應換算成標準軸數(shù)，換算公式為：nNs 鳥叫00)16式中：Ns 100KN的單軸一雙輪組標準軸數(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級軸載的總重（KN;n 軸型和軸載級位數(shù);Ni 各類軸一輪型i級軸載的通行次數(shù)；、打一軸一輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時，i=1;單軸-單輪時，按式（3-1 ）計算；雙 軸雙輪組時，按式（3-2 ）計算；三軸-雙輪組時，按式（3-3）計算。、十 2.22 103口丄43（ 3-1）爲=1.070，口（ 3-2）、i =2.24 10 岀 p “2（ 3-3）綜上所述換算結果如表3-1所示。表3-1軸載換算結果車型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設計年限內設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)由公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(J

29、TG D40 2002)可知二級公路設計基準期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 標準軸載累計當量作用次數(shù)；t 設計基準年限；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)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.17 0.22二級及二級以下公路行車道寬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，取高值；反之，取低值。因水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按照設計基準期內設計車道臨界荷載承受的 標準軸載當量累計作用次數(shù)分為4級，分級范圍見表3-3.表3-3 公路混凝土路面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（X104）2000100-20003-1003由公路水泥混凝土路面設計規(guī)范（JTG D40 2002）表3.0.5 可知該路段交通等級為：重交通（100 104-2000 104）3.2初擬路面結構因為交通量Ne =1480 104次，故可知交通屬于重交通。由以上可知相應于安全等級為三級為三級的變異水平等級為

31、中級，根據(jù)二級公路、重交通等級和中級變異水平等級。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勺低劑量無機結合穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 3.5m；長為4.5m?？v 縫為設拉桿的平縫，橫縫為不設傳力桿假縫。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：低劑量無機結合穩(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度標準值為 5.0Mpa,相應彎拉彈性模量標準值為30Gpa 路基回彈模量為35Mpa低劑量無機結合穩(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 ）基層頂面當量的回彈模量值計算如下：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計算荷載疲勞應力根據(jù)一級公路、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 標準軸載Ps在臨界荷位處產生的荷載疲勞應力（Mpa ）;k r考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，縱縫為設桿拉的平縫，kr=0.870.92 , 縱縫為不設桿拉的平縫或自由邊界 kr=1.0 ,縱縫為設桿拉的企口縫， kr=0.76 0.84，;k c 考慮偏載和動載因素對路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級查下表3-4 ;表3-4 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kc1.301.251.201.10V-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 =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標準軸載Ps在四 邊自由板的臨界荷載處產生的荷載應力(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，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù)kc = 1.20,則荷載疲勞應力為：二 pr=kfkrk ps =2.563 x 0.87 x 1.20 x 1.034=2.99Mpa。3.5計算溫度疲勞應

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混凝土板的溫度翹曲應力：-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)應力和內應力的溫度應力系數(shù)；Gm 最大溫度梯度時土板的溫度翹取應力（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則溫度疲勞應力：二tr =k&tm =0.529 2.11 =1.11Mpa綜合，一級公路的安全等級為三級，相應于三級的安全等級的變異水平等級為中級,目標可靠度為 85%。再根據(jù)查

38、得的目標可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)= 1.13。3.6應力驗算水泥混凝土路面結構設計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂作為設計的極限狀態(tài)，其表達式如下：fr式中：fr水泥混凝土彎沉強度標準值（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 ）可以承受設計基準期內荷載應力和 溫度應力的綜合疲勞作用。3.7防凍厚度檢驗由公路水泥混凝土路面設計規(guī)范知，路面防凍厚度為0.5m，而設計路面總厚度為0.63m，由于0.50.63，故滿足設計要求。3.8接縫設計為避免由溫度產生的應力破壞，所以，在混凝土板中設置橫縫與縱縫，這段路為重 交通，縫中設拉桿，拉桿長 0.7m,直徑14mm每隔60cm設置一個。 橫向脹縫縫隙寬20mm縫隙上部5cm深度內澆填縫料拉桿的半段固定在混凝土內，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造形式，縫上深 5cm,