《瀝青路面工程》課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

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1、瀝青路面設(shè)計(jì) 2 1 設(shè)計(jì)資料 2 1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況 2 1.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表: 2 1.3 沿線地理特征 3 2 軸載分析 3 2.1以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 3 2.1.1 軸載換算 3 2.1.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 4 2.2 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 4 2.2.1 軸載換算 4 2.2.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 5 3 確定路面等級(jí)和面層類型 5 3.1 路面等級(jí) 5 3.2 面層類型 5 3.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取 5 4 確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)。

2、 6 4.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度 6 4.2 土基回彈模量的確定 6 4.2.1 確定路基的平均稠度 6 4.2.2 確定土基回彈模量 7 5 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 7 5.1 設(shè)計(jì)彎沉值 7 5.2 各層材料的容許底層拉應(yīng)力 7 6 設(shè)計(jì)資料總結(jié) 8 7 確定石灰土層的厚度 8 8 計(jì)算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值） 10 9 驗(yàn)算各層層底拉應(yīng)力 11 9.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算 11 9.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算 11 9.1.2 第二層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算 11 9.1.3 第三層換算 12 9.1.4 第四層換

3、算 13 9.2 計(jì)算中層底面彎拉應(yīng)力。 13 水泥路面設(shè)計(jì) 14 1 設(shè)計(jì)資料 14 1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況 14 1.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表: 14 1.3 沿線地理特征 15 2 交通分析 15 2.1 標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算 15 2.2 交通分級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限，和累計(jì)作用次數(shù) 16 2.2.1 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)作用次數(shù) 16 2.2.2 交通等級(jí)的確定及初估板厚 16 3 路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì) 16 4 確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù) 17 4.1 基層頂面的當(dāng)量回彈模量與計(jì)算回彈模量 17 4.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總

4、剛度與相對(duì)剛度半徑 18 5 荷載應(yīng)力計(jì)算 18 5.1荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算 18 5.2 溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算 19 6 路面接縫處理 20 6.1 縱向接縫 20 6.1.1 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)路面寬度和施工鋪筑寬度而定。 20 6.2 橫向接縫 21 6.3 端部處理 22 6.4 接縫填封材料 22 7 縱向配筋設(shè)計(jì) 22 7.1 計(jì)算參數(shù) 22 7.2 橫向裂縫間距計(jì)算 23 7.3 裂縫寬度的計(jì)算 23 7.4 鋼筋應(yīng)力的計(jì)算 23 7.5 鋼筋間距或根數(shù)的計(jì)算 24 8 補(bǔ)強(qiáng)鋼筋的設(shè)計(jì) 24 8.1 邊緣鋼筋設(shè)計(jì)

5、 24 8.2 角隅鋼筋設(shè)計(jì) 24 瀝青路面設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)資料 1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況 滬杭高速人民廣場(chǎng)至楓涇段公路，共有4車道，路面寬度為2×7.50m，設(shè)計(jì)年限為20年。交通量年平均增長(zhǎng)率為6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。 1.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表: 序號(hào) 汽 車 型 號(hào) 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CA15 91.35

6、 50.00 20.97 70.38 1 雙 800 2 東風(fēng)EQ140 92.90 50.00 23.70 69.20 1 雙 1200 3 吉爾130 85.25 40.00 25.75 59.50 1 雙 500 4 尼桑CK20L 149.85 85.25 49.85 100.00 1 雙 600 5 依土茲TD50 132.20 76.65 42.20 80.00 1 雙 300 6 瑪斯200 137.00 72.00 36.00 101.00 1 雙 10

7、0 1.3 沿線地理特征 該公路位于區(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 軸載分析 軸載分析：根據(jù)我國《混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 2.1以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 軸載換算 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次： 其中、分別采用以下來計(jì)算：，（雙輪）， 計(jì)算結(jié)果如下表所示：（單位為次/日） 車型 軸名 軸載 計(jì)算軸載（Pi） C1 C2 解放CA15 前軸 20.97 0 1 1 800 0 后軸 70

8、.38 70.38 1 1 800 173.58 東風(fēng)EQ140 前軸 23.70 0 1 1 1200 0 后軸 69.20 69.20 1 1 1200 241.90 吉爾130 前軸 25.75 25.75 1 1 500 1.37 后軸 59.50 59.50 1 1 500 52.25 尼桑CK20L 前軸 49.85 49.85 1 1 600 29.04 后軸 100.00 100.00 1 1 600 600 依土茲TD50 前軸 42.20 42.20 1 1

9、300 7.03 后軸 80.00 80.00 1 1 300 113.65 瑪斯200 前軸 36.00 36.00 1 1 100 1.17 后軸 101.00 101.00 1 1 100 104.42 1324.42 注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)。 2.1.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及道路設(shè)計(jì)的本身要求，本公路瀝青路面的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中車道系數(shù)取0.45，計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次的公式： 本式中：r表示交通量在設(shè)計(jì)使用年限的平均

10、增長(zhǎng)率，本公路取值為6%。 t表示公路的設(shè)計(jì)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。 因此有， =8002190（次） 2.2 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 2.2.1 軸載換算 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為： 其中，表示軸數(shù)系數(shù)，；表示輪組系數(shù)，（雙輪組） 計(jì)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(jì)） 車型 軸名 軸載 計(jì)算軸載（Pi） C1 C2

11、 解放CA15 前軸 20.97 0 1 1 800 0 后軸 70.38 70.38 1 1 800 48.16 東風(fēng)EQ140 前軸 23.70 0 1 1 1200 0 后軸 69.20 69.20 1 1 1200 63.10 吉爾130 前軸 25.75 25.75 1 1 500 0.01 后軸 59.50 59.50 1 1 500 7.85 尼桑CK20L 前軸 49.85 49.85 1 1 600 2.29 后軸 100.00 100.00 1 1 600

12、 600 依土茲TD50 前軸 42.20 42.20 1 1 300 0.30 后軸 80.00 80.00 1 1 300 50.33 瑪斯200 前軸 36.00 36.00 1 1 100 0.03 后軸 101.00 101.00 1 1 100 108.29 880.36 2.2.2 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次的公式為： 參數(shù)取值同上:設(shè)計(jì)年限t為20年,車道系數(shù)取0.45, 設(shè)計(jì)使用年限的平均增長(zhǎng)率r取6%，單日換算軸載次數(shù)取880.36。 則，對(duì)于半剛性基層層底拉應(yīng)力累計(jì)當(dāng)量軸次：

13、=5319164（次） 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，累計(jì)當(dāng)量軸次應(yīng)當(dāng)取不利值，所以，應(yīng)該取值為8002190累計(jì)當(dāng)量軸次。 3 確定路面等級(jí)和面層類型 3.1 路面等級(jí) 由以上計(jì)算可以得出，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)約為800萬次左右。根據(jù)由累計(jì)當(dāng)量軸次劃分的交通等級(jí)可以定出該路的設(shè)計(jì)路面等級(jí)為中等交通等級(jí)。 3.2 面層類型 由于規(guī)范規(guī)定高速公路、一級(jí)公路的面層由二層或三層組成。對(duì)于本公路的設(shè)計(jì)，初步擬定采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土，中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土，底面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土。 3.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取

14、 由上面的計(jì)算可以得出，設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)軸載次數(shù)約為800萬次左右，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D50-2006》規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求，查表-1，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，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(jí)為中等交通，擬定表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度4cm），中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度6cm），底面層采用粗粒式密級(jí)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

15、料厚度（單位cm） 面層 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 4 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 6 粗粒式密級(jí)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(shè)計(jì)參數(shù)。 4.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度 根據(jù)相關(guān)表格及設(shè)計(jì)規(guī)范，可以得到各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度。規(guī)范規(guī)定抗壓模量取的模量，且在設(shè)計(jì)中各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此得到的抗壓模量如下：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1000MPa,水泥碎石為1500MPa，石灰土為550MPa。各層材料的劈裂強(qiáng)度

16、如下：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.0MPa，粒式密級(jí)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 的抗壓模量 劈裂強(qiáng)度 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 1400MPa 1.4MPa 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 1200MPa 1.0MPa 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 1000MPa 0.8MPa 水泥碎石 1500MPa 0.5MPa 石灰土 550MPa 0.225MPa 4.2 土基回彈模量的確定 4.2.1 確定路基的平均稠度 由于沒有確定的實(shí)測(cè)稠度，根據(jù)相

17、應(yīng)的知識(shí)，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：。因此，判定土的干濕類型為中濕，故有粘性土，因此，選用。 4.2.2 確定土基回彈模量 本路段處于區(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(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 對(duì)于高速公路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)底層拉應(yīng)力驗(yàn)算。 5.1 設(shè)計(jì)彎沉值 路面設(shè)計(jì)彎沉值公式為：。 由于該公路為一級(jí)公路，故公路

18、等級(jí)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(shè)計(jì)彎沉值為。 （0.01mm） 5.2 各層材料的容許底層拉應(yīng)力 計(jì)算各層材料的容許底層拉應(yīng)力的公式為： 本式中：指路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力； 指結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強(qiáng)度； 指抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，對(duì)于瀝青混凝土面層：、 對(duì)于水泥碎石：，對(duì)于石灰土：。 所以有： 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土: 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土: 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土:

19、 水泥碎石： 石灰土： 6 設(shè)計(jì)資料總結(jié) 設(shè)計(jì)彎沉值為24.98（0.01mm）,相關(guān)設(shè)計(jì)資料匯總?cè)缦卤恚? 材料名稱 h(cm) 模量（MPa） 容許拉應(yīng)力（Mpa） 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 4 1400 0.471 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 6 1200 0.337 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 7 1000 0.245 水泥碎石 25 1500 0.260 石灰土 待定 550 0.0911 土基 -- 30 -- 7 確定石灰土層的厚度 將各層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為下圖，即多層體系轉(zhuǎn)化為三

20、層體系： 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 h1=4cm E1=1400MPa 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 h2=6cm E2=1200MPa 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 h3=7cm E3=1000MPa 水泥碎石 h4=25cm E4=1500MPa 石灰土 h5=? E5=550MPa E0=30Mpa 轉(zhuǎn)化為： 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 h1=4cm E1=1400MPa 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 h2=? E2=1200MPa E0=30MPa 換算時(shí)，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

21、量，厚底轉(zhuǎn)化為等效厚度。即，變成一個(gè)彎沉等效的三層體系。 轉(zhuǎn)化時(shí)，采用BZZ-100為標(biāo)準(zhǔn)。 因?yàn)?，? 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有 。 又有， 同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有 。 因?yàn)椋? 其中，，,而， 對(duì)于BZZ-100為標(biāo)準(zhǔn)來說，,則有 （mm） 所以可以得出 由，，，則可以在三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D中查出。 所以有：（cm） 然后，由有， ，計(jì)算得出（cm） 即，石灰土的厚度為18.45cm，設(shè)計(jì)時(shí)為了方便施工，設(shè)計(jì)石灰土厚度為40cm。 8 計(jì)算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值

22、（理論彎沉值） 根據(jù)上個(gè)步驟設(shè)計(jì)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。 即由有， （cm） 用圖表示為如下： h1=4cm E1=1400MPa h2=6cm E2=1200MPa h3=7cm E3=1000MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30MPa 因?yàn)?，? 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有 。 又由， 同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有 。 又由， 同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普?qǐng)D有 。 則有，輪隙彎沉值（理論彎沉值）為： （mm） 9 驗(yàn)算各層層

23、底拉應(yīng)力 9.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算 這里說的上層是換算為三層體系之后的上層，當(dāng)計(jì)算第i層面的彎拉壓力時(shí)，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：，將第i+1層至n-1層換算為模量、厚度為H的一層即為中層，換算公式為：。換算后，查出三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定驗(yàn)算是否符合要求。 9.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算 有，上層：h=， 中層： cm 所以有，，，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有，則滿足的要求。 圖示如下： h1=4cm E1=1400MPa == h1=4cm

24、E1=1400MPa h2=6cm E2=1200MPa h3=7cm E3=1000MPa h2=60.56cm E2=1200MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30Mpa E0=30Mpa 9.1.2 第二層地面拉應(yīng)力驗(yàn)算 有，上層：cm 中層： cm 所以有，，，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有，則滿足的要求。 圖示如下： h1=4cm E1=1400MPa == h1=10.32cm E1=1200MPa h2=6cm E2=12

25、00MPa h3=7cm E3=1000MPa h2=62.84cm E2=1000MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30Mpa E0=30Mpa 9.1.3 第三層換算 有，上層：cm 中層： cm 所以有，，，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有，則滿足的要求。 圖示如下： h1=4cm E1=1400MPa == h1=18.03cm E1=1000MPa h2=6cm E2=1200MPa h3=7cm E3=1000MPa h

26、2=41.81cm E2=1500MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30Mpa E0=30Mpa 9.1.4 第四層換算 有，上層：cm 中層： 所以有，，，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普?qǐng)D有，又可以由， ，查出1.35 0.7 所以有，<0.2480=，滿足要求。 圖示如下： h1=4cm E1=1400MPa == h1=39.95cm E1=1500MPa h2=6cm E2=1200MPa h3=7cm E3=1000MPa h2=40cm E2=5

27、50MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30Mpa E0=30Mpa 9.2 計(jì)算中層底面彎拉應(yīng)力。 此時(shí)即為計(jì)算路基之上的n-1層的彎拉應(yīng)力，就是中層為，而上層則為n-2層以上各層換算模量的換算厚度，換算公式為： 有，上層：cm 中層： 所以有，，， 又可以由， ，查出 ，所以有： ，滿足要求。 圖示如下： h1=4cm E1=1400MPa == h1=40.93cm E1=1500MPa h2=6cm E2=1200MPa h3=7cm E3=1000MPa h2=

28、40cm E2=550MPa h4=25cm E4=1500MPa h5=40cm E5=550MPa E0=30Mpa E0=30Mpa 水泥路面設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)資料 1.1 公路等級(jí)情況及周邊情況 本公路設(shè)計(jì)為高速公路，共有4車道，路面寬度為2×7.50m，設(shè)計(jì)年限為30年。交通量年平均增長(zhǎng)率為6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。 1.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表: 序號(hào) 汽 車 型 號(hào) 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（

29、輛/日） 1 解放CA15 91.35 50.00 20.97 70.38 1 雙 800 2 東風(fēng)EQ140 92.90 50.00 23.70 69.20 1 雙 1200 3 吉爾130 85.25 40.00 25.75 59.50 1 雙 500 4 尼桑CK20L 149.85 85.25 49.85 100.00 1 雙 600 5 依土茲TD50 132.20 76.65 42.20 80.00 1 雙 300 6 瑪斯200 137.00 72.00 36.

30、00 101.00 1 雙 100 1.3 沿線地理特征 該公路位于區(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(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)范規(guī)定以汽車車軸重為100KN的雙輪組單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)判斷道路的交通繁重程度。對(duì)于前、后軸載大于40KN的軸數(shù)均應(yīng)換算成為標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)。對(duì)于軸載小于或等于40KN的軸載，應(yīng)為它在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力很小，引起的疲勞損傷也很輕微，因此可以忽略不計(jì)。

31、 軸載的換算公式為： 式中：Ns——100KN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)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(jí)軸載的總重（KN）； ——軸型和軸載級(jí)位數(shù)； ——各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)； ——軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪時(shí)，=1；雙軸-雙輪時(shí)， 。 小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計(jì)。 根據(jù)公式求出的換算標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)見下表： 車型 軸名 軸載(KN) 計(jì)算軸載Pi(KN) 解放CA15 前軸 20.97 0 1 800 0 后軸 70.38 70.38 1 800 2.90

32、 東風(fēng)EQ140 前軸 23.70 0 1 1200 0 后軸 69.20 69.20 1 1200 3.32 吉爾130 前軸 25.75 0 1 500 0 后軸 59.50 59.50 1 500 0.12 尼桑CK20L 前軸 49.85 49.85 1 600 0.01 后軸 100.00 100.00 1 600 600 依土茲TD50 前軸 42.20 42.20 1 300 0 后軸 80.00 80.00 1 300 8.44 瑪斯200 前軸 36.00 0 1

33、 100 0 后軸 101.00 101.00 1 100 117.26 732.05 注：小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計(jì) 2.2 交通分級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限，和累計(jì)作用次數(shù) 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道累計(jì)作用次數(shù) 可以按照下式計(jì)算確定設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)。公式為：。 本式中：表示交通量在設(shè)計(jì)使用年限的平均增長(zhǎng)率，為6%。 t表示公路的設(shè)計(jì)使用年限，為30年。 表示使用初期設(shè)計(jì)車道的日標(biāo)準(zhǔn)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： 次。

34、交通等級(jí)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(shè)計(jì)車道每日通過的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)可以分為4個(gè)等級(jí)。查取《路基路面工程》一書中的表16-4有，定出交通等級(jí)為重等級(jí)，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及施工的要求，參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，現(xiàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 由以上計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D40—2002》的要求規(guī)定，現(xiàn)將該道路的路面結(jié)構(gòu)由三個(gè)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3．O．1知，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為

35、低級(jí)。根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查《路基路面工程》表16－17，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(jī)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4m、3.5m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫向縮縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫。另外，修筑好符合設(shè)計(jì)規(guī)范的路肩和路面排水設(shè)施。 4 確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，查取相應(yīng)的表格數(shù)據(jù)有，在特重交通，水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MP

36、a，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。碾壓混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為27GPa。 4.1 基層頂面的當(dāng)量回彈模量與計(jì)算回彈模量 由于基層的，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： （MPa） 4.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度與相對(duì)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(fù)合式面層。此時(shí)ku=O，hx=O。 則復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度，按下式計(jì)算為： 復(fù)合式混凝土面層的相對(duì)剛度半徑，按按下式計(jì)算為：

37、 。 5 荷載應(yīng)力計(jì)算 5.1荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為： 普通混凝土面層，因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù) = O．87；碾壓混凝土基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)。水泥混凝土面層，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) ： 碾壓混凝土基層，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)： 根據(jù)公路等級(jí)，相關(guān)規(guī)范規(guī)定，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)后有=1．30。則普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為： 碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為

38、 5.2 溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算 由《路基路面工程》表16－28 區(qū)最大溫度梯度取90(℃／m)。普通混凝土面層板長(zhǎng)4m，則：， 在設(shè)計(jì)規(guī)范的附錄中，可由普通混凝土面層h01=O.26m，查得Bx=0.48 則，最大溫度梯度時(shí)普通混凝土上面層的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為： 普通混凝土面層的溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算式為： 式中，a、b、c、查回歸系數(shù)表，有地區(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(yīng)力系數(shù)為： 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為： 分離式復(fù)合式路面中碾壓混凝土基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計(jì)。 在規(guī)范中查

39、表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，目標(biāo)可靠度為95％，相應(yīng)的變異水平等級(jí)為低。再據(jù)此查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)。 則，普通混凝土面層 碾壓混凝土基層 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(fù)合式路面，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。 6 路面接縫處理 6.1 縱向接縫 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)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(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。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

40、，寬度為5mm，槽內(nèi)灌塞填縫料，基本構(gòu)造如下圖所示： 縱縫應(yīng)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(yīng)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(diǎn)處的寬度不應(yīng)小于1m。 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(dú)設(shè)計(jì)。 6.2 橫向接縫 根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，必須設(shè)置橫向施工縫，其位置應(yīng)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(shè)在脹縫處的施工縫,其構(gòu)造與脹縫相同

41、. 橫向縮縫等間距布置，采用設(shè)傳力桿假縫形式，其構(gòu)造如下圖所示。 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(shè)深20mm、寬8mm的淺槽口，其構(gòu)造如下圖所示。 6.2.4 傳力桿應(yīng)采用光面鋼筋。其尺寸和間距查表，根據(jù)面層厚度，應(yīng)該選用為傳力桿直徑32mm，傳力長(zhǎng)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(yīng)設(shè)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)捯砭壒ぷ咒摿航涌p形式

42、。 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(shè)計(jì) 本公路面層設(shè)計(jì)為連續(xù)配筋混凝土面層，其配筋計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)該采用以下3項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 1.混凝土面層橫向裂縫的平均間距為1.0-2.5m； 2.裂縫間隙最大寬度為1mm； 3.鋼筋拉應(yīng)力不超過鋼筋的屈服強(qiáng)度。 7.1 計(jì)算參數(shù) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，查表得混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=3.2(MPa)，粘結(jié)剛度系數(shù)=32(MPa／mm)，連續(xù)配筋混凝土干縮應(yīng)變=O.

43、0003。選用HRB335螺紋鋼筋，直徑：16mm，查表得到彈性模量Es= 200GPa、屈服強(qiáng)度 =335MPa。 地區(qū)最高日平均氣溫與最低日平均氣溫之差為T=30℃。 7.2 橫向裂縫間距計(jì)算 混凝土的溫縮應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算式為： 初步擬定配筋率為，則鋼筋的貢獻(xiàn)率為： 。 在《路基路面工程》查取圖16－16不同值時(shí)系數(shù)b與系數(shù)的關(guān)系曲線有，b=5.3 則橫向裂縫間距為： 滿足橫向間距1.0-2.5m的要求。 7.3 裂縫寬度的計(jì)算 根據(jù)鋼筋貢獻(xiàn)率為和b=5.3，在在《路基路面工程》中查取圖16－17不同值時(shí)系數(shù)b與裂縫寬度系數(shù)的

44、關(guān)系曲線有，裂縫的寬度系數(shù)，則計(jì)算裂縫寬度為： 滿足規(guī)范的要求。 7.4 鋼筋應(yīng)力的計(jì)算 根據(jù)鋼筋貢獻(xiàn)率為和b=5.3，在在《路基路面工程》中查取表16－18不同值時(shí)系數(shù)b與鋼筋溫度應(yīng)力系數(shù)的關(guān)系曲線有，裂縫的寬度系數(shù)，則計(jì)算鋼筋應(yīng)力為： 滿足規(guī)范的要求。 7.5 鋼筋間距或根數(shù)的計(jì)算 因?yàn)樯鲜鲇?jì)算均滿足要求，則初擬的縱向鋼筋配筋率是合適的。 鋼筋間距為 所以取鋼筋間距為130mm。每1米縱向鋼筋根數(shù)為 在實(shí)際施工的過程中，取8根。 8 補(bǔ)強(qiáng)鋼筋的設(shè)計(jì) 8.1 邊緣鋼筋設(shè)計(jì) 邊緣鋼筋，設(shè)計(jì)用2根直徑為14m

45、m厚的螺紋鋼筋，設(shè)在板的下部板厚的處，即距板底的厚度為6.5cm，，距離邊緣為7cm，2根鋼筋的間距設(shè)為10cm。且縱向邊緣鋼筋設(shè)計(jì)在一塊板內(nèi)，不穿過縮縫，以免妨礙板的翹曲。為了加強(qiáng)錨固能力，鋼筋2端應(yīng)該向上彎起。且在橫脹縫兩側(cè)板邊緣以及混凝土路面的起終端處，為加強(qiáng)板的橫向邊緣，亦設(shè)置了橫向邊緣鋼筋。具體設(shè)計(jì)尺寸，布置方法見圖。 8.2 角隅鋼筋設(shè)計(jì) 角隅鋼筋，設(shè)置在脹縫兩側(cè)板的角隅處，使用2根直徑為13mm長(zhǎng)為2.4m的鋼筋彎制而成。角隅鋼筋布設(shè)在板的上部，距板頂面為距離為6cm，距脹縫和板的各邊緣為10cm，在交叉口處，對(duì)無法避免形成的銳角，設(shè)計(jì)成雙層鋼筋

46、網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)，以避免發(fā)生板角斷裂。鋼筋布置在板的上下部，距板頂（底）6cm。具體設(shè)計(jì)尺寸，方法見圖。 參考文獻(xiàn) 《路基路面工程》 主 編：鄧學(xué)鈞 出版社：人民交通出版社 《路面工程》 主 編：方福森 出版社：人民交通出版社 《道路路基與路面工程》 主 編：姚祖康 出版社：人民交通出版社 《Design of Pavement》 主 編: , 《道路建筑材料》 主 編: 嚴(yán)家及 出版社：人民交通出版社 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范，JTG D40－2002 》 交通部標(biāo)準(zhǔn) 《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，JTJ014-97》 交通部標(biāo)準(zhǔn)