《路基路面工程》課程設(shè)計說明書

1、<p>　　《路基路面工程》課程設(shè)計說明書</p><p>　　Roadbed engineering course design specification</p><p>　　作 者 姓 名： </p><p>　　專業(yè)、班級 ： 道橋08-3班 </p><p&g

2、t;　　學(xué) 號 ： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　設(shè) 計 時 間： 2011年6月25日 </p><p><b>　　第1章 設(shè)計概述</b></p><p><b>　　1.1目的和要

3、求</b></p><p>　　《路基路面工程》課程設(shè)計是對路基路面工程課堂教學(xué)的必要補充和深化，通過設(shè)計讓我們可以更加切合實際地和靈活地掌握路基路面的基本理論，設(shè)計理論體系，加深對路基路面設(shè)計方法和設(shè)計內(nèi)容的理解，進而提高和培養(yǎng)我們分析、解決工程實際問題的能力。</p><p>　　本次課程設(shè)計為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。以老師提供的設(shè)計資料為主，學(xué)生在查閱相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)?/p>

4、的氣候條件、地質(zhì)條件、水文條件以及給定的交通條件，擬定路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，對路面結(jié)構(gòu)厚度進行計算和驗算。課程設(shè)計要求設(shè)計計算條理清晰，計算的方法和結(jié)果能符合我國現(xiàn)階段路面設(shè)計規(guī)范的要求。</p><p><b>　　1.2設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院道路和橋梁工程方向《路基路面課程設(shè)計》課程設(shè)計大綱。</p><

5、;p>　　1.3設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)</p><p>　　1.3.1 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；</p><p>　　1.3.2 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；</p><p>　　1.3.2 雙層混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　1.4路基路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定</p><p>　　1.4.1 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求設(shè)計資料

6、：</p><p>　　1.某地（IV區(qū)）擬建一級公路，設(shè)計年限為15年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，回彈模量取36MPa，路基干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)。</p><p>　　初始條件：在雙輪組（或多輪組）貨車型號中自行選取，型號不少于7種（如表1），日交通量自擬，保證計算的交通等級屬于重交通或特重交通。</p><p><b>　　表1.1 交通組

7、成</b></p><p>　　2．公路技術(shù)等級為一級，為雙向四車道。</p><p>　　3．交通組成如表1（示例）所示，交通量年增長率：前五（十）年：γ= 8%；中間五（十）年：γ= 7%；后五（十）年：γ= 6%。</p><p>　　1.4.2 設(shè)計執(zhí)行的部頒標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范有：</p><p>　　《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JT

8、G_D50_2006</p><p>　　《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》JTGD40_2002</p><p>　　第2章瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1 瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容</p><p>　　瀝青路面設(shè)計包括原材料的調(diào)查與選擇、瀝青混合料配合比以及基層材料配合比設(shè)計、各項設(shè)計參數(shù)的測試與選定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)層

9、厚度驗算以及路面結(jié)構(gòu)方案的比選等。</p><p>　　2.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則</p><p>　　1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙嵺`經(jīng)驗，將路基路面作為一個整體考慮，進行綜合設(shè)計。</p><p>　　2 在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循“因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護、節(jié)約投資”的原則進行路面設(shè)計方案的技

10、術(shù)經(jīng)濟比較，選擇技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠的方案。</p><p>　　3 應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嵺`基礎(chǔ)，積極推廣成熟的科研成果，積極、慎重地運用行之有效的新材料、新工藝、新技術(shù)。</p><p>　　4 路面設(shè)計方案應(yīng)充分考慮沿線環(huán)境的保護、自然生態(tài)的平衡，有利于施工、養(yǎng)護工作人員的健康與安全。</p><p>　　5 為確保工程質(zhì)量，應(yīng)盡可能選擇有利于機械化、工廠化施工

11、的設(shè)計方案。</p><p>　　2.3 設(shè)計理論與方法</p><p><b>　　2.3.1 經(jīng)驗法</b></p><p>　　原理：通過試驗路或?qū)κ褂玫缆返脑囼炗^測建立路面結(jié)構(gòu)、車輛荷載、路面使用性能三者關(guān)系，進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　以美國的CBR法、AASHTO法為代表。</p>

12、<p>　　2.3.2力學(xué)－經(jīng)驗法</p><p>　　原理：通過力學(xué)原理分析路面結(jié)構(gòu)在荷載和環(huán)境作用下的力學(xué)響應(yīng)，建立力學(xué)響應(yīng)量與路面使用性能的關(guān)系，進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　以美國Shell法、AI法、前蘇聯(lián)運輸工程部方法以及我國瀝青路面設(shè)計方法為代表。 </p><p>　　2.4 瀝青混凝土路面設(shè)計</p><p&

13、gt;　　2.4.1 設(shè)計資料</p><p>　　1.IV區(qū)擬建一級公路，設(shè)計年限為15年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，回彈模量取36MPa，路基干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)。</p><p>　　初始條件：在雙輪組（或多輪組）貨車型號，型號7種（如表1），計算的交通等級屬于重交通或特重交通。</p><p><b>　　表2.1 交通組成</b

14、></p><p>　　2．公路技術(shù)等級為一級，為雙向四車道。</p><p>　　3．交通組成如表1（示例）所示，交通量年增長率：前五（十）年：γ= 8%；中間五（十）年：γ= 7%；后五（十）年：γ= 6%。</p><p>　　2.4.2 設(shè)計算例</p><p>　?。?）、當(dāng)以彎沉值和瀝青的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，按式1完成當(dāng)

15、量換算：</p><p>　　N= (1)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　N—標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日；</p><p>　　n1—被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日；</p><

16、;p>　　PS—標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN； </p><p>　　Pi—被換算車輛的各級軸載，KN；</p><p>　　k—被換算車輛的類型數(shù)；</p><p>　　C1—軸載系數(shù)， C1=1+1.2(m-1),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時，按單獨的一個軸載計算，當(dāng)間距小于3米時，按雙軸或多軸計算；</p><p>　　C2—輪組系數(shù)，單輪

17、組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。</p><p>　?。?）、當(dāng)以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，按式（2）完成軸載當(dāng)量換算：</p><p>　　N= (2)</p><p>　　——軸載系數(shù)， C1=1+2（m-1),m是軸數(shù)；</p><p&g

18、t;　　——輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1.0，四輪組為0.09；</p><p>　?。?）、 設(shè)計年限累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)</p><p>　　設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次數(shù)Ne按式（3）計算：</p><p><b>　　Ne=*N1*?</b></p><p><b>　　式中<

19、/b></p><p>　　Ne—設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次；</p><p>　　t—設(shè)計年限（年）；</p><p>　　Nt—路面運營第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/日）；</p><p>　　r—設(shè)計年限內(nèi)交通量平均增長率（％）；</p><p>　　?—與車道數(shù)有關(guān)的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車

20、道系數(shù)，見表2.2。</p><p>　　表2.2 車道系數(shù)表</p><p>　?。?）、以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)。</p><p><b>　　N=</b></p><p><b>　　Ne=*N1*?</b></p><p><b>　　累計標(biāo)準(zhǔn)

21、軸次計算：</b></p><p><b>　　前軸軸次數(shù)Na：</b></p><p>　　Na=*6.4 = 1589.08</p><p><b>　　后軸軸次數(shù)Nb：</b></p><p>　　Nb== 5602.88</p><p>　　第一年日

22、平均當(dāng)量軸次N1：</p><p>　　N1=Na+Nb=1589.08+5602.88=7191.967192(次)</p><p>　　設(shè)計年限前5年累計當(dāng)量軸次Ne1：</p><p>　　Ne1==7700148.42(次)</p><p>　　第6年日平均當(dāng)量軸次N6：</p><p>　　N6==10469

23、.56(次)</p><p>　　設(shè)計年限中間5年累計當(dāng)量軸次Ne2：</p><p>　　Ne2==10987906.55(次)</p><p>　　第11年日平均當(dāng)量軸次N11：</p><p>　　N11==14546.87(次)</p><p>　　設(shè)計年限后5年累計當(dāng)量軸次Ne3：</p>&l

24、t;p>　　Ne3==14965375.67(次)</p><p>　　設(shè)計年限15年累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne：</p><p>　　Ne= Ne1+ Ne2 +Ne3=3.365343* (次)>2.5* (次)</p><p>　　因此，屬于特種交通等級。</p><p>　　（2）、以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)。&l

25、t;/p><p><b>　　N=</b></p><p><b>　　Ne=*N1*?</b></p><p><b>　　累計標(biāo)準(zhǔn)軸次計算：</b></p><p><b>　　前軸軸次Na：</b></p><p>　　Na=*1

26、8.5 = 533.98(次)</p><p><b>　　后軸次數(shù)Nb：</b></p><p>　　Nb=6565.38(次)</p><p>　　第一年日平均當(dāng)量軸次N1：</p><p>　　N1= Na+ Nb6565.38=7099</p><p>　　設(shè)計年限前5年累計當(dāng)量軸次N

27、e:</p><p>　　Ne==760057.54(次)</p><p>　　第6年日平均當(dāng)量軸次N6：</p><p>　　N6==10334.18(次)</p><p>　　設(shè)計年限中間5年累計當(dāng)量軸次Ne2：</p><p>　　Ne2==10845823.90(次)</p><p>　

28、　第11年日平均當(dāng)量軸次N11：</p><p>　　N11==14358.76(次)</p><p>　　設(shè)計年限后5年累計當(dāng)量軸次Ne3：</p><p>　　Ne3==14771853.85(次)</p><p>　　設(shè)計年限15年累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne：</p><p>　　Ne= Ne1+ Ne2 +Ne3=3

29、.321826* (次)>2.5* (次)</p><p>　　因此，屬于特種交通等級。</p><p>　?。?）、路面設(shè)計彎沉值Ld。</p><p>　　Ld=600**Ac*As*Ab</p><p>　　式中：Ld—設(shè)計彎沉值;</p><p>　　Ne—設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載通行次數(shù)；&l

30、t;/p><p>　　Ae—公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2；</p><p>　　As—面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；</p><p>　　As—路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，剛性基層、半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基層為1.6.</p><p&

31、gt;　　解：Ld1=600·Ne^(-0.2)×Ac×As×Ab </p><p>　　=600×33653430^(-0.2)×1.0×1.0×1.0</p><p><b>　　=18.74mm</b></p><p>　　Ld2=600·Ne^(-

32、0.2)×Ac×As×Ab</p><p>　　=600600×33218260^(-0.2)×1.0×1.0×1.0</p><p><b>　　=18.79mm</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)層容許拉應(yīng)力：</b></p>&

33、lt;p><b>　　=</b></p><p>　　瀝青面層抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)K：</p><p><b>　　K=0.09/Ac</b></p><p>　　無機結(jié)合料穩(wěn)定集料抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)K：</p><p><b>　　K=0.35/Ac</b></p>

34、;<p>　　無機結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土K：</p><p><b>　　K=0.45/Ac</b></p><p>　　計算路面結(jié)構(gòu)表面彎沉值La以及結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力。</p><p><b>　　La=1000F</b></p><p>　　2.4.3 初擬路面結(jié)構(gòu)</p>

35、<p>　　根據(jù)本地區(qū)的錄用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)驗與典型結(jié)構(gòu)，擬定組合結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3cm細(xì)粒式瀝青混凝土+4cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+37cm水泥穩(wěn)定碎石+30cm石灰土。</p><p>　　2.4.4路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定</p><p>　　（1）、實驗材料的確定</p><p&g

36、t;　　半剛性基層所需集料取自沿線料場，結(jié)合料瀝青選用A級90號，上層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40_2004）相關(guān)規(guī)定。</p><p>　?。?）、路面材料抗壓回彈模量的確定</p><p>　　1、根據(jù)設(shè)計配合比，選取工程用各種原材料制件，測定設(shè)計參數(shù)。</p><p>　　按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)

37、程》（JTJ 057_94）中規(guī)定的項目頂面法測定剛性材料的抗壓回彈模量。</p><p>　　按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ 052_2000）中規(guī)定的方法測定瀝青混合料的抗壓回彈模量，測定20、15的抗壓回彈模量，各種材料的試驗結(jié)果與設(shè)計參數(shù)見下表。</p><p>　　表2.3 瀝青材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值</p><p>　　表2.4

38、 半剛性材料及其他材料抗壓回彈模量測定與參數(shù)取值</p><p>　　（3）、路面材料劈裂強度測定</p><p>　　根據(jù)配合比，選取工程用各種原材料，測定規(guī)定溫度和齡期的材料劈裂強度。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》與《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》中規(guī)定的方法進行測定，結(jié)果加下表。</p><p>　　表2.5 路面材料劈裂強度</p>

39、;<p>　　2.5路面結(jié)構(gòu)層厚度確定</p><p>　　2.5.1結(jié)構(gòu)厚度計算</p><p>　　該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0，設(shè)計彎沉值為18.74（0.01mm）。利用設(shè)計程序計算滿足設(shè)計彎沉值指標(biāo)要求水泥穩(wěn)定碎石的厚度為36.1mm；滿足層底拉應(yīng)力要求的水泥穩(wěn)定碎石層為37mm。各結(jié)構(gòu)層的驗算結(jié)果見下表。</p><p&g

40、t;　　表2.6 結(jié)構(gòu)厚度計算結(jié)果</p><p>　　2.5.2驗算防凍厚度</p><p>　　瀝青層厚度15cm，總厚度82cm。根據(jù)規(guī)定，最小防凍厚度為40~50cm。</p><p>　　第3章水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.1混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容</p><p><b>　　路面

41、結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計</b></p><p><b>　　混凝土面板厚度設(shè)計</b></p><p>　　混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計</p><p>　　混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計</p><p>　　3.2混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則</p><p>　　因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)

42、護、節(jié)約投資</p><p>　　3.3混凝土路面設(shè)計理論與方法</p><p>　　《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》JTG D40-2002:</p><p>　　以彈性半空間地基有限大矩形薄板模型為基礎(chǔ)，以100KN單軸雙輪標(biāo)準(zhǔn)軸載作用于矩形板縱向邊緣中部產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力控制設(shè)計。</p><p>　　3.4水泥混凝土路面設(shè)計</p

43、><p><b>　　3.4.1設(shè)計資料</b></p><p>　　1、IV區(qū)擬建一級水泥混凝土公路，設(shè)計年限為30年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，回彈模量取36MPa，路基干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)。</p><p>　　初始條件：在雙輪組（或多輪組）貨車型號，型號7種（表3-1），計算的交通等級屬于重交通或特重交通。</p>

44、<p><b>　　表3.1 交通組成</b></p><p>　　2、公路技術(shù)等級為一級，為雙向四車道。</p><p>　　3、交通組成如表1（示例）所示，交通量年增長率：前十年：γ= 8%；中間十年：γ= 7%；后十年：γ= 6%。</p><p>　　3.4.2混凝土路面設(shè)計基準(zhǔn)期</p><p>　

45、　表3-2公路混凝土路面設(shè)計基準(zhǔn)期參考值</p><p>　　3.4.3標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載當(dāng)量換算</p><p>　　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以100KN單軸—雙輪組荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸—輪型和軸載的作用次數(shù)，應(yīng)按式（3—1）換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的走用次數(shù)。</p><p><b>　　Ns=</b></p><p><b

46、>　　式中：</b></p><p>　　Ns—100KN的單軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)；</p><p>　　Pi—各類軸—輪型i級軸載的總重（KN）；</p><p>　　n—軸型和軸載級位數(shù)；</p><p>　　—各類軸—輪型i級軸載的通行次數(shù)；</p><p><b>　　—軸—

47、輪型系數(shù)。</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne：</p><p><b>　　Ne=</b></p><p>　　式中：Ne—標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)；</p><p>　　t—設(shè)計基準(zhǔn)期（年）；</p><p>　　Gr—交通量年平均增長率；</p>

48、<p>　　—臨界荷位處得車輛輪跡橫向分布系數(shù)。</p><p>　　表3-3混凝土路面臨界荷位處得車輛輪跡橫向分布系數(shù)</p><p>　　單軸—單輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns1：</p><p>　　Ns1=2.22*=173.46</p><p>　　單軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns2：</p><p&

49、gt;　　Ns2==13440.76</p><p>　　雙軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns3：</p><p>　　Ns3=1.07**926*=2.6*</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns：</p><p>　　Ns= Ns1+ Ns2+ Ns3=13614（次）</p><p>　　設(shè)計期限前10年累計當(dāng)

50、量作用次數(shù)Ne1：</p><p>　　Ne1===12237504.81（次）</p><p>　　設(shè)計期限第11年當(dāng)量作用次數(shù)N11；</p><p>　　N11=Ns* *（1+0.07）=29119.46（次）</p><p>　　設(shè)計期限中間10年累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne2：</p><p>　　Ne2===24

51、964421.61（次）</p><p>　　設(shè)計期限第21年當(dāng)量作用次數(shù)N21；</p><p>　　N21=Ns* **（1+0.06）=56747.04（次）</p><p>　　設(shè)計期限后10年累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne3：</p><p>　　Ne3===46411606.62（次）</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載累

52、計當(dāng)量作用次數(shù)Ne：</p><p>　　Ne= Ne1+ Ne2 +Ne3=83613533.04=8361.353*(次)</p><p><b>　　屬于重交通等級。</b></p><p>　　3.4.4初擬路面結(jié)構(gòu)</p><p>　　我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)按可靠度方法進行設(shè)計，不同等級公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等

53、級及相應(yīng)的設(shè)計基準(zhǔn)期、可靠度指標(biāo)和目標(biāo)可靠度見表3-4。</p><p>　　表3-4可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　混凝土面層的厚度決定于公路和交通等級，普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或連續(xù)配筋混凝土面層板所需的厚度可參考表3-5所示。</p><p>　　表3-5水泥混凝土面層厚度的參考范圍</p><p>　　由表3-4可知，安

54、全等級為二級的道路對應(yīng)變異水平等級為低級。根據(jù)一級公路、特重交通等級和低級變異水平等級，查表3-5，初擬普通混凝土面層厚度為0.26m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量6%），厚0.20m。墊層為0.18m，低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土的平面尺寸為寬4.5m、長5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。</p><p>　　3.4.5路面材料參數(shù)確定</p><p>　　取普通

55、混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa。相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。</p><p>　　路基回彈模量取36MPa。低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600 MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300 MPa.</p><p>　?。?）、計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：</p><p>　　Ex==（1300*0.2*0.2+600*0.18*0.18）

56、/(0.2*0.2+0.18*0.18)=986.74MPa</p><p>　　Dx==3.91MN.m</p><p>　　Hx= 362m.</p><p>　　a=6.22[1-1.51()]=6.22[1-1.51()]=4.103</p><p>　　b=1-1.44=1-1.44=0.767</p><p&

57、gt;　　則: ==*4.103=204MPa>100MPa</p><p>　　普通水泥混凝土面層的相對剛度半徑為：</p><p>　　r=0.537h=0.5370.26 =0.745m</p><p><b>　　計算荷載疲勞應(yīng)力</b></p><p><b>　　=0.955MPa</b

58、></p><p>　　因縱縫為設(shè)拉桿平縫，查表得到接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kr=0.87.考慮設(shè)計基準(zhǔn)內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)</p><p>　　根據(jù)公路等級，查表得到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)。</p><p>　　表3-6綜合系數(shù)Kc</p><p><b>　　則: 。</b

59、></p><p><b>　　計算溫度疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　表3-7最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg</p><p>　　該區(qū)最大溫度梯度查表取92℃/m板長5m，L/r=5/0.745=6.71圖得普通混凝土板厚h=0.26m，Bx=0.62。</p><p>　　溫度疲勞應(yīng)力: <

60、/p><p>　?。?）、溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)</p><p>　　表3-8回歸系數(shù)a、b和c</p><p>　　式中 a=0.841 b= 0.058 c= 1.323</p><p><b>　　溫度疲勞應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　（3）應(yīng)力驗算</b>

61、</p><p>　　高級公路的安全等級為一級，相應(yīng)的目標(biāo)可靠度查表可得為90%。由查表得目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表確定可靠度系數(shù)。</p><p><b>　　表3-9可靠系數(shù)</b></p><p>　　以下面公式判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求</p><p>　　因而，所選普通混凝土面層厚度（0.26m）可以承受設(shè)計基準(zhǔn)

62、期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用</p><p>　?。?）、防凍厚度檢驗</p><p>　　由規(guī)范知，水泥混凝土路面防凍厚度50cm, 路面總厚26cm+20cm+18cm=64cm50cm。 滿足要求。</p><p><b>　?。?）、接縫設(shè)計</b></p><p>　　為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，故在混

63、凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫，此路為特重交通，故縫中設(shè)拉桿，拉桿長50cm，直徑22cm，每隔40cm設(shè)置一個。</p><p>　　1、橫向脹縫：縫隙寬0.2cm，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，套上約10cm的塑料套筒，筒底與桿端之間留有3cm的空隙，用木屑與彈性材料填充。</p><p>　　2、橫向縮縫：縮縫采用假縫，縮縫縫隙寬0.5cm，深度為

64、5cm。</p><p>　　3、施工縫：施工峰采用平口縫構(gòu)造形成，縫上部深為5cm，寬為0.5cm的溝內(nèi)澆灌填縫料。</p><p>　　4、橫縫的布置：縮縫間距為4.5m，在瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面間設(shè)置脹縫。</p><p>　　5、在平行于行車方向設(shè)置縱縫，縫間距3.75m，設(shè)置為企口縫帶拉桿形式，上部留有0.5cm的縫隙，其內(nèi)部澆填縫料，內(nèi)設(shè)拉桿。長

65、度如前縱縫與橫縫做成垂直正交，使混凝土板具有90°的角隅.</p><p>　　第4章雙層混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1混凝土路面設(shè)計基準(zhǔn)期</p><p>　　表4-1 公路混凝土路面設(shè)計基準(zhǔn)期參考值</p><p>　　4.2標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載當(dāng)量換算</p><p>　　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)

66、計以100KN單軸—雙輪組荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸—輪型和軸載的作用次數(shù)，應(yīng)按式（3—1）換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的走用次數(shù)。</p><p><b>　　Ns=</b></p><p>　　式中：Ns—100KN的單軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)；</p><p>　　Pi—各類軸—輪型i級軸載的總重（KN）；</p><p>　　

67、n—軸型和軸載級位數(shù)；</p><p>　　—各類軸—輪型i級軸載的通行次數(shù)；</p><p><b>　　—軸—輪型系數(shù)。</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne：</p><p><b>　　Ne=</b></p><p>　　式中：Ne—標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)

68、量作用次數(shù)；</p><p>　　t—設(shè)計基準(zhǔn)期（年）；</p><p>　　Gr—交通量年平均增長率；</p><p>　　—臨界荷位處得車輛輪跡橫向分布系數(shù)。</p><p>　　表4-2混凝土路面臨界荷位處得車輛輪跡橫向分布系數(shù)</p><p>　　單軸—單輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns1：</p>&

69、lt;p>　　Ns1=2.22*=173.46</p><p>　　單軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns2：</p><p>　　Ns2==13440.76</p><p>　　雙軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)Ns3：</p><p>　　Ns3=1.07**926*=2.6*</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載的通行次數(shù)

70、Ns：</p><p>　　Ns= Ns1+ Ns2+ Ns3=13614（次）</p><p>　　設(shè)計期限前10年累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne1：</p><p>　　Ne1===12237504.81（次）</p><p>　　設(shè)計期限第11年當(dāng)量作用次數(shù)N11；</p><p>　　N11=Ns* *（1+0.07）=

71、29119.46（次）</p><p>　　設(shè)計期限中間10年累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne2：</p><p>　　Ne2===24964421（次）</p><p>　　設(shè)計期限第21年當(dāng)量作用次數(shù)N21；</p><p>　　N21=Ns* **（1+0.06）=56747.04（次）</p><p>　　設(shè)計期限后10年

72、累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne3：</p><p>　　Ne3===46411606（次）</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)Ne：</p><p>　　Ne= Ne1+ Ne2 +Ne3=83613533.04=8361.353*(次)</p><p><b>　　屬于重交通等級。</b></p><

73、;p><b>　　4.3初擬路面結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)按可靠度方法進行設(shè)計，不同等級公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級及相應(yīng)的設(shè)計基準(zhǔn)期、可靠度指標(biāo)和目標(biāo)可靠度見表4-3.</p><p>　　表4-3可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　混凝土面層的厚度決定于公路和交通等級，普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或連

74、續(xù)配筋混凝土面層板所需的厚度可參考表4-4所示。</p><p>　　表4-4水泥混凝土面層厚度的參考范圍</p><p>　　由表4-4可知，安全等級為一級的道路對應(yīng)變異水平等級為低級。根據(jù)一級公路、特重交通等級和低級變異水平等級，查表，初擬普通混凝土面層厚度為0.24m，碾壓混凝土基層0.16m，基層選用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量6%），厚0.18m。墊層為0.15m，低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定

75、土。水泥混凝土上層面板的平面尺寸長為4.0m、寬從中央分隔帶至路肩依次為4m、4m、3.75m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距長4m。</p><p>　　4.4 路面材料參數(shù)確定</p><p>　　取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa。相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。</p><p>　　路基回彈模量取

76、36MPa。低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600 MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300 MPa.</p><p>　　計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：</p><p>　　Ex=1013MPa</p><p>　　Dx=2.57（MN.m）</p><p>　　Hx= 0.312m.</p><p>　　a=

77、6.22[1-1.51()]=4.293</p><p>　　b=1-1.44=0.792</p><p>　　則: ==165MPa>100MPa</p><p><b>　　4.5荷載疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成成分離式復(fù)合式面層。此時Ku=0，hx=0。 復(fù)合式混凝

78、土面層的截面總剛度，按式計算為Dg=44.928MN。m。</p><p>　　復(fù)合式混凝土面層的相對剛度半徑rg=0.797，標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為ps1為0.927MPa，ps2為0.538MPa。普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計算為pr1為2.735MPa，碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力pr2為2.09MPa。</p><p>　　4.6計算溫度疲勞應(yīng)力&l

79、t;/p><p>　　溫度疲勞應(yīng)力為1.03MPa。</p><p>　　分離式復(fù)合路面中碾壓混凝土基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計。</p><p><b>　　普通混凝土面層</b></p><p>　　r（pr+tr）=1.33*（2.735+1.03）=5.0MPa5.0MPa</p><p>&

80、lt;b>　　碾壓混凝土基層</b></p><p>　　r（pr+tr）=1.33*（2.09+0）=2.78MPa5.0MPa</p><p>　　因而，擬定的由厚度0.24m的普通混凝土上面層和厚度0.16m的碾壓混凝土基層組成的分離式復(fù)合式路面，可承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。</p><p><b>　　附圖

81、1 </b></p><p>　　新建瀝青路面一結(jié)構(gòu)層設(shè)計圖</p><p>　　說明：本圖尺寸均以厘米計</p><p><b>　　附圖2</b></p><p>　　新建瀝青路面二結(jié)構(gòu)層設(shè)計圖</p><p><b>　　附圖3</b></p>

82、<p><b>　　水泥路面結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　附圖4</b></p><p><b>　　附圖5</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先,我要非常感謝xx老師對我的諄諄教誨，她工

83、作勤懇踏實，講課認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)。在她身上我不僅學(xué)到了很多專業(yè)知識還學(xué)到了很多人生道理。在大三期間，xx老師任教我們的<<路基路面工程>>，在她孜孜不倦的講解下我掌握了許多有關(guān)知識，這些知識都將使我終身受益。大三就要結(jié)束了，我感覺到自己的專業(yè)知識提高了很多。這不得不使我感激xx老師，是她給與我了這一生寶貴的財富。</p><p>　　在這次課程設(shè)計當(dāng)中xx老師對我的幫助和指導(dǎo)是極大的，她的每次指導(dǎo)

84、都讓我感到耳目一新，可以說沒有她老師就不會有我這次設(shè)計。雖然我的設(shè)計當(dāng)中還存在著一些弊端，但我相信，在xx老師的幫助和自己的努力下我會不斷的進步。</p><p>　　最后，讓我在此再一次由衷地感謝xx老師！同時也感謝給我?guī)椭耐瑢W(xué)和朋友們！</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《

85、公路瀝青混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（ JTG D40-2002）.北京：人民交通出版社，2002年 </p><p>　　2. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTGD40—2004）。北京：人民交通出版社，2004年 </p><p>　　3. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30—2004）北京：人</p><p>　　民交通出版社，

86、2004年 </p><p>　　4.《路基路面工程》（第二版）同濟大學(xué)出版社，1998年 </p><p>　　5. 《道路勘測設(shè)計》北京：人民交通出版社，2007年 </p><p>　　6. 《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》（第三版）北京：人民交通出版社，2002年 </p><p>　　7. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》JT