路基路面課程設(shè)計---一級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　公路自然區(qū)劃Ⅳ區(qū)一級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　The Design On The Road Surface Structure Of A Class-A Highway In Ⅳ Rank Nature Division For Highway </p><p>　　作 者 姓 名： </p><p>

2、　　專業(yè)、班級 ： </p><p>　　學(xué) 號 ： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　設(shè) 計 時 間： 2012-6-10 </p><p><b>　　目 錄</b&g

3、t;</p><p><b>　　1 引 言2</b></p><p>　　2 新建瀝青路面設(shè)計及計算2</p><p>　　2.1 基本資料2</p><p>　　2.1.1 自然地理條件2</p><p>　　2.1.2 土基回彈模量2</p><p>　　2

4、.1.3 交通量及其年增長率和設(shè)計年限2</p><p>　　2.1.4 設(shè)計軸載2</p><p>　　2.2 初擬路面結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.3 路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定5</p><p>　　2.3.1 試驗材料的確定5</p><p>　　2.3.2 路面材料配合比設(shè)計(略)5&l

5、t;/p><p>　　2.3.3 路面材料抗壓回彈模量的確定6</p><p>　　2.3.4 路面材料劈裂強度測定6</p><p>　　2.4 路面結(jié)構(gòu)層厚度確定7</p><p>　　2.4.1 方案一的結(jié)構(gòu)厚度計算7</p><p>　　2.4.2驗算防凍厚度9</p><p>　

6、　2.4.3計算機計算過程對比9</p><p>　　3、新建普通混凝土路面設(shè)計及計算13</p><p>　　3.1 基本資料13</p><p>　　3.1.1 自然地理條件13</p><p>　　3.1.2 土基回彈模量13</p><p>　　3.1.3 交通量及其年增長率和設(shè)計年限13</

7、p><p>　　3.1.4 設(shè)計軸載13</p><p>　　3.2 初擬路面結(jié)構(gòu)15</p><p>　　3.3 路面材料參數(shù)確定16</p><p>　　3.4 荷載疲勞應(yīng)力17</p><p>　　3.5 溫度疲勞應(yīng)力17</p><p>　　3.6 可靠度系數(shù)確定18</p

8、><p>　　3.7 極限狀態(tài)方程驗算18</p><p><b>　　附 圖19</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p>　　參 考 文 獻22</p><p>　　公路自然區(qū)劃IV區(qū)一級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p

9、><b>　　1 引 言</b></p><p>　　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)。有關(guān)資料如下：</p><p>　　1.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。<

10、/p><p><b>　　表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：γ= 6%。</p><p>　　擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)和混凝土路面結(jié)構(gòu)兩種路面類型進行施工圖設(shè)計。</p><p>　　2 新

11、建瀝青路面設(shè)計及計算</p><p><b>　　2.1 基本資料</b></p><p>　　2.1.1 自然地理條件</p><p>　　新建一級公路地處IV區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進行施工圖設(shè)計；沿線土質(zhì)為粉質(zhì)土，屬中濕狀態(tài)。</p><p>　　2.1.2 土基回彈模量</p><

12、p>　　設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)土，土基的稠度為1.10，根據(jù)室內(nèi)實驗法確定土基回彈模量設(shè)計值為36MPa。</p><p>　　2.1.3 交通量及其年增長率和設(shè)計年限</p><p>　　根據(jù)工程可行性研究報告可知該路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見表2-1。預(yù)測交通量增長率為6.0%。瀝青路面累計標準軸次按15年計。</p><p>　　

13、表2-1 近期交通組成與交通量</p><p>　　2.1.4 設(shè)計軸載</p><p>　?。?）當以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標時，按P378, 式N=計算：</p><p>　　式中：N——————標準軸載的當量軸次(次/日)</p><p>　　—————— 各種被換算車輛的作用次數(shù)(次/日)</p><p

14、>　　Pi ——————各種被換車型的軸載（kN）</p><p>　　P ——————標準軸載（kN）</p><p>　　—————— 軸數(shù)系數(shù)</p><p>　　——————輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38。</p><p>　　N1前=1×6.4×750×=12.69，N

15、1后=1×1×750×=56.11；</p><p>　　N2前=1×6.4×1300×=408.69，N2后=1×1×1300×=1561.28；</p><p>　　N3前=1×6.4×1500×=300.57，N3后=1×1×1500×

16、=1600.36；</p><p>　　N4前=1×6.4×960×=30.35，N4后=2.2×1×960×=27.14；</p><p>　　N5前=1×6.4×800×=8.73，N5后=2×[1×1×800×]=411.85；</p>&l

17、t;p>　　N6前=1×6.4×335×=159.15，N6后=1×1×335×=740.43；</p><p>　　N7前=1×6.4×450×=213.78，N7后= 2.2×1×450×=164.42</p><p><b>　　N=+=5696&l

18、t;/b></p><p>　　查P379,表14-3，取車道系數(shù)η=0.45，按式Ne=×365·N·η計算：</p><p>　　式中：Ne ——————設(shè)計年限內(nèi)一個車道通過的累積標準當量軸次（次）</p><p>　　t ——————設(shè)計年限（年）</p><p>　　N ——————路面營運第一年

19、雙向且平均當量軸次</p><p>　　r ——————設(shè)計年限內(nèi)交通量平均增長率（%）</p><p>　　η ——————與車道數(shù)有關(guān)的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車道系數(shù)</p><p>　　15年累計當量軸次： </p><p>　　Ne=×365×5696×0.45=21776252.59≈2178萬<

20、;/p><p>　　當以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標時，按P379, 式N=計算：</p><p>　　式中：N——————標準軸載的當量軸次(次/日)</p><p>　　—————— 各種被換算車輛的作用次數(shù)(次/日)</p><p>　　Pi ——————各種被換車型的軸載（kN）</p><p>　　P

21、——————標準軸載（kN）</p><p>　　—————— 軸數(shù)系數(shù)</p><p>　　——————輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。</p><p>　　N1前=1×18.5×750×=0.25，N1后=1×1×750×=6.37；</p><p>

22、;　　N2前=1×18.5×1300×=94.25，N2后=1×1×1300×=1820.61；</p><p>　　N3前=1×18.5×1500×=47.50，N3后=1×1×1500×=1689.73；</p><p>　　N4前=1×18.5×

23、960×=5.25，N4后=3×1×960×=0.96；</p><p>　　N5前=1×18.5×800×=0.12，N5后=2×[1×1×800×]=131.89；</p><p>　　N6前=1×18.5×335×=51.89，N6后=1

24、5;1×335×=1440.44；</p><p>　　N7前=1×18.5×450×=69.71，N7后= 3×1×450×=48.61</p><p><b>　　N=+=5408</b></p><p>　　查P379,表14-3，取車道系數(shù)η=0.45 。按

25、式Ne=×365·N·η計算可得：</p><p>　　15年累計當量軸次：</p><p>　　Ne1=×365×5408×0.45=20675206.11≈2068萬</p><p>　　1.2×10＜2178萬/2068萬＜2.5×10，屬于重交通。</p><

26、p>　　累計軸次計算結(jié)果見表2-2。</p><p>　　表2-2 軸載換算與累計軸次</p><p>　　2.2 初擬路面結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)驗與典型結(jié)構(gòu)，擬定了三個結(jié)構(gòu)組合方案。按計算法確定方案一、方案二的路面厚度；按驗算法驗算方案三的結(jié)構(gòu)厚度。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具功能等因素，初

27、步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：</p><p>　　方案一：4cm細粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+7cm粗粒式瀝青混凝土+40cm水泥石灰沙礫土+？水泥穩(wěn)定碎石層，以水泥穩(wěn)定碎石層為設(shè)計層。</p><p>　　方案二： 4cm 細粒式瀝青混凝土+7cm中粒式瀝青混凝土+18cm密級配瀝青碎石+？水泥穩(wěn)定砂礫+20cm級配礫石墊層，以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計層。</p>

28、<p>　　方案三：4cm細粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+2×13cm密級配瀝青碎石+35cm級配碎石。</p><p>　　2.3 路面材料配合比設(shè)計與設(shè)計參數(shù)的確定</p><p>　　2.3.1 試驗材料的確定</p><p>　　半剛性基層所用集料取自沿線料場，結(jié)合料瀝青選用A級90號，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標據(jù)符

29、合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—204）相關(guān)規(guī)定。</p><p>　　2.3.2 路面材料配合比設(shè)計(略)</p><p>　　2.3.3 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作，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)程》（JTJ 0

30、57—94）中規(guī)定的項目頂面法測定半剛性材料的抗壓回彈模量。</p><p>　　（2）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)見表2-3和表2-4。</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>　

31、　表2-4 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>　　2.3.4 路面材料劈裂強度測定</p><p>　　根據(jù)設(shè)計配合比，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)果見表2-5。</p><p>　　表2-5 路面材料劈

32、裂強度</p><p>　　2.4 路面結(jié)構(gòu)層厚度確定</p><p>　　2.4.1 方案一的結(jié)構(gòu)厚度計算</p><p>　　該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的公路等級系數(shù)為1.0，面層類型系數(shù)為1.0，基層類型系數(shù)為1.0，用式計算設(shè)計彎沉值可得：</p><p>　　式中:—設(shè)計彎沉值（0.01mm）</p><p&g

33、t;　　—設(shè)計年限內(nèi)一個車道累積當量標準軸載通行次數(shù)；</p><p>　　—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>　　—面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；</p><p>　　—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

34、.0，柔性基層瀝青路面為1.6。若基層由半剛性材料層與柔性材料層組合而成，則其介于兩者之間總過線性內(nèi)插決定。</p><p>　　=600=600×21776252.59×1.0×1.0×1.0=20.44（0.01mm）</p><p>　　故設(shè)計彎沉值為20. 44（0.01mm）。</p><p><b>　　

35、用式</b></p><p><b>　　(瀝青混凝土面層)</b></p><p>　?。o機結(jié)合料穩(wěn)定集料）</p><p>　?。o機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土）</p><p>　　式中：—路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強度（Mpa），由實驗室按標準試驗方法測得；</p><p>　　—路面結(jié)構(gòu)

36、材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計年限Ne 次加載的疲勞彎拉應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　—抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)。</p><p>　　計算容許拉應(yīng)力可得：

37、

38、 </p><p><b>　　細粒式瀝青混凝土：</b></p>&l

39、t;p>　　====0.32（MPa）</p><p><b>　　中粒式瀝青混凝土：</b></p><p>　　====0.27（MPa）</p><p><b>　　粗粒式瀝青混凝土：</b></p><p>　　====0.22（MPa）</p><p><

40、;b>　　水泥石灰沙礫土：</b></p><p>　　=== =0.14（MPa）</p><p><b>　　水泥穩(wěn)定碎石層：</b></p><p>　　====0.27（MPa）</p><p>　　計算機計算過程如圖2-2所示：</p><p>　　利用設(shè)計程序計算出滿

41、足設(shè)計彎沉指標要求的水泥石灰沙礫土層厚度為15cm；滿足層底拉應(yīng)力要求的水泥石灰沙礫土層厚度為15cm。設(shè)計厚度取水泥石灰沙礫土層為15cm，路表計算彎沉為14.7（0.01mm）。</p><p>　　表2-6 結(jié)構(gòu)厚度計算結(jié)果</p><p>　　2.4.2驗算防凍厚度</p><p>　　因所設(shè)計路面結(jié)構(gòu)位于公路自然區(qū)劃Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)，氣溫高，熱季長，不會

42、出現(xiàn)凍脹和翻漿現(xiàn)象，故不需進行防凍厚度驗算。</p><p>　　2.4.3計算機計算過程對比</p><p>　　使用HPDS2003計算軟件計算結(jié)果：</p><p>　　**************************</p><p>　　*新建路面設(shè)計成果文件匯總*</p><p>　　**********

43、****************</p><p>　　一、軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算</p><p>　　序號 車 型 名 稱 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</p><p>　　1 交通SH141 25.55 55.1 1 雙輪組

44、 750 </p><p>　　2 日野KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 1300 </p><p>　　3 江淮HF150 45.1 101.5 1 雙輪組 1500 &l

45、t;/p><p>　　4 解放CA30A 29.5 36.75 2 雙輪組 <3 960 </p><p>　　5 湘江HQP40 23.1 73.2 2 雙輪組 >3 800 </p><p&

46、gt;　　6 沃洛沃N8648 55 120 1 雙輪組 335 </p><p>　　7 黃河JN253 55 66 2 雙輪組 <3 450 </p><p>　　設(shè)計年限 15

47、 車道系數(shù) .45 交通量平均年增長率 6 ％</p><p>　　當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :</p><p>　　路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 5700 </p><p>　　設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 2.179154E+07 </p><p>　　當進行半剛性基層層底

48、拉應(yīng)力驗算時 :</p><p>　　路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 5406 </p><p>　　設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 2.066756E+07 </p><p>　　公路等級 一級公路</p><p>　　公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 </p>

49、<p>　　路面設(shè)計彎沉值 : 20.4 (0.01mm)</p><p>　　層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa)</p><p>　　1 細粒式瀝青混凝土 1.2 .32 </p><p>　　2 中粒式瀝青混凝土

50、 1 .27 </p><p>　　3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .2 </p><p>　　4 水泥石灰砂礫土 .4 .14 </p><p>　　5 水泥穩(wěn)定碎石

51、 .6 .27 </p><p>　　二、新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算</p><p>　　公 路 等 級 : 一級公路</p><p>　　新建路面的層數(shù) : 5 </p><p>　　標 準 軸 載 : BZZ-100</p><p>　　路面設(shè)計彎沉值 : 20.44 (

52、0.01mm)</p><p>　　路面設(shè)計層層位 : 5 </p><p>　　設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)</p><p>　　層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 容許應(yīng)力(MPa)</p><p>　　(20℃) (15℃)</p>

53、<p>　　1 細粒式瀝青混凝土 4 1991 2680 1.2 </p><p>　　2 中粒式瀝青混凝土 6 1425 2175 1 </p><p>　　3 粗粒式瀝青混凝土 7

54、 978 1320 .8 </p><p>　　4 水泥石灰砂礫土 40 1591 1591 .4 </p><p>　　5 水泥穩(wěn)定碎石 ? 3188 3188 .

55、6 </p><p>　　6 土基 36 </p><p>　　按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 :</p><p>　　LD= 20.44 (0.01mm)</p><p>　　H( 5 )= 15 cm LS= 14.7 (0.01mm)</p>&l

56、t;p>　　由于設(shè)計層厚度 H( 5 )=Hmin時 LS<=LD,</p><p>　　故彎沉計算已滿足要求 .</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(僅考慮彎沉)</p><p>　　按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 :</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)</p>

57、<p>　　H( 5 )= 15 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)</p>&l

58、t;p><b>　　路面設(shè)計層厚度 :</b></p><p>　　H( 5 )= 15 cm(僅考慮彎沉)</p><p>　　H( 5 )= 15 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)</p><p>　　驗算路面防凍厚度 :</p><p>　　路面最小防凍厚度 50 cm</p><p>

59、　　驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .</p><p>　　通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:</p><p>　　---------------------------------------</p><p>　　粗粒式瀝青混凝土 4 cm</p><p>　　------------------

60、---------------------</p><p>　　中粒式瀝青混凝土 6 cm</p><p>　　---------------------------------------</p><p>　　粗粒式瀝青混凝土 7 cm</p><p>　　--------------------------

61、-------------</p><p>　　水泥石灰砂礫土 40 cm</p><p>　　---------------------------------------</p><p>　　水泥穩(wěn)定碎石 15 cm</p><p>　　-----------------------------

62、----------</p><p><b>　　土基</b></p><p>　　三、 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算</p><p>　　公 路 等 級 : 一級公路</p><p>　　新建路面的層數(shù) : 5 </p><p>　　標 準 軸 載 : BZZ-100<

63、/p><p>　　層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) 抗壓模量(MPa) 計算信息</p><p>　　(20℃) (15℃)</p><p>　　1 細粒式瀝青混凝土 4 1991 2680 計算應(yīng)力</p><

64、p>　　2 中粒式瀝青混凝土 6 1425 2175 計算應(yīng)力</p><p>　　3 粗粒式瀝青混凝土 7 978 1320 計算應(yīng)力</p><p>　　4 石灰粉煤灰碎石 40 15

65、91 1591 計算應(yīng)力</p><p>　　5 石灰土 25 3188 3188 計算應(yīng)力</p><p>　　6 土基 36 </p><p>　　計算新建路面各結(jié)構(gòu)

66、層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :</p><p>　　第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 12.3 (0.01mm)</p><p>　　第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 13.2 (0.01mm)</p><p>　　第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 14.3 (0.01mm)</p><p>　　第 4 層路面頂面竣工

67、驗收彎沉值 LS= 15.6 (0.01mm)</p><p>　　第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 47.6 (0.01mm)</p><p>　　土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式)</p><p>　　LS= 258.8 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式)</p>

68、<p>　　計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :</p><p>　　第 1 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 1 )=-.169 (MPa)</p><p>　　第 2 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 2 )= .022 (MPa)</p><p>　　第 3 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 3 )=-.027 (MPa)</p><p>　　第 4 層

69、底面最大拉應(yīng)力 σ( 4 )= .004 (MPa)</p><p>　　第 5 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 5 )= .121 (MPa)</p><p>　　3、新建普通混凝土路面設(shè)計及計算</p><p><b>　　3.1 基本資料</b></p><p>　　3.1.1 自然地理條件</p><

70、p>　　新建一級公路地處IV區(qū)，為雙向四車道，擬采用普通混凝土路面結(jié)構(gòu)進行施工圖設(shè)計；沿線土質(zhì)為粉質(zhì)土，屬中濕狀態(tài)。</p><p>　　3.1.2 土基回彈模量</p><p>　　設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)土，土基的稠度為1.10，根據(jù)室內(nèi)實驗法確定土基回彈模量設(shè)計值為36MPa。</p><p>　　3.1.3 交通量及其年增長率和設(shè)計年限&

71、lt;/p><p>　　根據(jù)工程可行性研究報告可知該路段所在地區(qū)近期交通組成與交通量，見表3-1.預(yù)測交通量增長率前十年為8.0%，中十年為7.0%，后十年為6.0%。混凝土路面累計標準軸次按30年計。</p><p>　　表3-1 近期交通組成與交通量</p><p>　　3.1.4 設(shè)計軸載</p><p>　?。?）按P457, 式 <

72、;/p><p>　　式中：—100kN的單軸—雙輪組標準軸載的通行次數(shù)；</p><p>　　—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—輪型系數(shù)。</b></p

73、><p>　　單軸—雙輪組： =1,0</p><p>　　單軸—單輪組： =2.2×</p><p>　　雙軸—雙輪組： =1.07×</p><p>　　三軸—雙輪組： =2.24×</p><p><b>　　計算可得：</b></p><

74、;p>　　N1前=（2.22×10×25.55）×750×=3.8×10，</p><p>　　N1后=1×750×=5.4×</p><p>　　N2前=（2.22×10×50.20）×1300×=8.7，</p><p>　　N2后=1&

75、#215;1300×=2549.7；</p><p>　　N3前=（2.22×10×45.1）×1500×=1.9，</p><p>　　N3后=1×1500×=1903.5；</p><p>　　N4前=（2.22×10×29.50）×960×=1.6&#

76、215;，</p><p>　　N4后=2×[（1.07×10×36.75）×960×]=1.0×；</p><p>　　N5前=（2.22×10×23.1）×800×=3.0×10，</p><p>　　N5后=2×[（1.07×10&

77、#215;73.2）×800×]=4.5×10；</p><p>　　N6前=（2.22×10×55.00）×335×=9.3，</p><p>　　N6后=1×335×=5193.6；</p><p>　　N7前=（2.22×10×55.00）×

78、450×=12.5，</p><p>　　N7后=2×[（1.07×10×66.00）×450×]=5.0×</p><p>　　由于公路通行車輛在橫斷面上分布是不均勻的，根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，車道數(shù)不同，分布概率也不一樣，為安全考慮，將分布概率集中的車道作為設(shè)計車道。因此，上述調(diào)查獲得的雙向年平均日貨車交通量，還應(yīng)乘以方向系數(shù)

79、（通常為0.5）和車道分布系數(shù)才能得到設(shè)計車道在設(shè)計基準期初期的年平均日貨車交通量。車道分布系數(shù)查P458，表16-2，取0.8。</p><p>　　=0.5×0.9×（+）=0.5×0.8×9679=3871.6</p><p>　　查P459,表16-3，取車道系數(shù)η=0.17，按式式中：—標準軸載累計當量作用次數(shù)；</p>&l

80、t;p><b>　　—設(shè)計基準期（年）</b></p><p>　　—交通量年平均增長率；</p><p>　　—臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)</p><p>　　計算可得：30年累計當量軸次： </p><p>　　=×365×3871.6×0.17=18992367.86&l

81、t;/p><p>　　由于100×10＜＜2000×10，故屬于重交通，累計軸次計算結(jié)果見表3-2。</p><p>　　表3-2 軸載換算與累計軸次</p><p>　　3.2 初擬路面結(jié)構(gòu)</p><p>　　由P479，表16-20可知，一級公路對應(yīng)的變異水平等級為低~中級。根據(jù)一級公路，重交通等級和低~中級變異水平等級

82、，查P477，表16-17，初擬普通混凝土面層厚度為0.242m?？紤]到排水需求，基層選用多孔隙水泥碎石，厚0.15m。墊層為0.16m天然砂礫。普通混凝土板的尺寸為寬4.5m，長5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。</p><p>　　3.3 路面材料參數(shù)確定</p><p>　　按P480，表16-23和P481，表16-25，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，

83、相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為31Gpa。</p><p>　　已知路基回彈模量為36 Mpa。查P482，表16-27多孔隙水泥碎石基層回彈模量取1450MPa，天然砂礫墊層回彈模量取160MPa。按P481，式16-53計算基層頂面當量回彈模量如下：</p><p>　　E===763.43Mpa</p><p><b>　　D=++（）</b>

84、</p><p><b>　　=++（） </b></p><p><b>　　=1.01MN·m</b></p><p>　　h===0.251（m）</p><p>　　a=6.22[1－1.51]=6.22×[1－1.51×]=3.84</p>&

85、lt;p>　　b=1－1.44=1－1.44×=0.732</p><p>　　E===484.76MPa</p><p>　　普通混凝土面層的相對剛度半徑按P481，式</p><p>　　式中：r —混凝土板的相對剛度半徑（m）；</p><p>　　h —混凝土板的厚度（m）；</p><p>　

86、　—水泥混凝土的彎拉彈性模量（Mpa）；</p><p>　　—基層頂面當量回彈模量，分新建公路與歸路改建兩類。</p><p><b>　　計算為</b></p><p>　　r =0.537h=0.537×0.242×=0.520m</p><p>　　3.4 荷載疲勞應(yīng)力</p>

87、<p><b>　　按P481，式，</b></p><p>　　式中：式— 標準軸載（Mpa）在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力。</p><p>　　標準軸載在臨界荷位處差生的荷載應(yīng)力計算為</p><p>　　=0.077=0.077×=0.89MPa</p><p>　　因縱縫為設(shè)拉桿平縫

88、，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)K=0.87?？紤]荷載基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)K==（1.21×10）=2.533。根據(jù)公路等級，由P481，表16-24，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)K=1.25。</p><p>　　按P481，式16-49，荷載疲勞應(yīng)力計算為</p><p>　　=KKK=0.87×2.533×1.25&

89、#215;0.89=2.45 MPa</p><p>　　3.5 溫度疲勞應(yīng)力</p><p>　　由P483，表16-28，IV區(qū)最大溫度梯度取92（℃/m）。板長5m，l/r =5/0.833=6.00，由P483，圖16-14可查普通混凝土板厚0.22m，=0.6。按P483，式，</p><p>　　式中：— 混凝土的溫度線膨脹系數(shù)（1/℃），通常可取為1/

90、℃；</p><p>　　T— 最大溫度梯度；</p><p>　　— 綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可按和h查圖得；</p><p>　　— 板長，即橫縫間距（m）</p><p>　　最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為</p><p>　　===2.07 MPa</p><

91、p>　　溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)K，按P483，式16-57計算，查P484，表16-29可得，自然區(qū)劃為IV區(qū)，式中a=0.841，b=0.058，c=1.323，K為</p><p><b>　　K===0.49</b></p><p><b>　　再由P483，式 </b></p><p>　　式中：— 臨界荷位處的溫

92、度疲勞應(yīng)力（Mpa）</p><p>　　— 最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力（Mpa），</p><p>　　— 考慮溫度應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)</p><p><b>　　計算溫度疲勞應(yīng)力為</b></p><p>　　=K=0.49×2.07=1.01 MPa</p><p

93、>　　3.6 可靠度系數(shù)確定</p><p>　　查P479，表16-20，公路一級的安全等級為二級，相當于二級安全等級的變異水平系數(shù)為低~中級，目標可靠度為90%。再查P480，16-22，確定可靠度系數(shù)=1.21。</p><p>　　3.7 極限狀態(tài)方程驗算</p><p>　　按P480，式16-48有</p><p>　?。?

94、）=1.21×（2.45+1.01）=4.19MPa≤=5.0 Mpa</p><p>　　式中：— 可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標可靠度及變異水平等級按P480 表16-22確定；</p><p>　　—行車荷載疲勞應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　—溫度梯度疲勞應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　— 水泥混凝土彎拉強度標準值（M

95、pa）。</p><p>　　因此，所選普通混凝土面層厚度（0.242m）可以承受設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。故所設(shè)計方案可以采用。</p><p><b>　　附 圖</b></p><p>　　新建瀝青路面—結(jié)構(gòu)層設(shè)計圖</p><p><b>　　圖1</b></p&g

96、t;<p><b>　　水泥路面結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　1、本圖尺寸以cm計</p><p>　　2、水泥穩(wěn)定粒料水泥劑量為5%</p><p><b>　　圖2</b></p><p&g

97、t;<b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次課程設(shè)計撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。</p><p>　　首先我要感謝xx老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次課程設(shè)計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了很多理論上的難題，讓我把設(shè)計做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己將理論運用

98、于實踐中的能力。</p><p>　　其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計上的難題。</p><p>　　最后，再一次感謝所有幫助過我的良師益友和同學(xué)。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 鄧學(xué)鈞，《路基路面工程》，人民交通出版社，2005；<

99、;/p><p>　　[2] 嚴家伋，《道路建筑材料》，人民交通出版社，2003；</p><p>　　[3] 交通部行業(yè)標準，《瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JTGD50-2004，人民交通出版社，1997；</p><p>　　[4] 交通部行業(yè)標準，《公路工程技術(shù)標準》JTG B01-2003，人民交通出版社，2004；</p><p>　　[5] 交通

100、部行業(yè)標準，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004，人民交通出版社，2005；</p><p>　　[6]交通部行業(yè)標準，《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》JTG D40-2002，人民交通出版社，2003；</p><p>　　[7]交通部行業(yè)標準，《公路路基設(shè)計規(guī)范》JTG D30-2004，人民交通出版社，2005；</p><p>　　[8]交通部