《《瀝青路面設(shè)計(jì)》word版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《瀝青路面設(shè)計(jì)》word版（24頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、8路面設(shè)計(jì) 瀝青路面設(shè)計(jì)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(jì)、各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的測試與選定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)層厚度驗(yàn)算以及路面結(jié)構(gòu)方案的比選等。 8.1 瀝青混凝土路面概述 （1）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 ①路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將路面作為一個(gè)整體考慮，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。 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(hù)、節(jié)約投資”的原則進(jìn)行路面設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠的方案。 ③應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐基礎(chǔ)，積極推廣成熟的科研成果，積極、慎重地運(yùn)用行之有

2、效的新材料、新工藝、新技術(shù)。 ④路面設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮沿線環(huán)境保護(hù)、自然生態(tài)的平衡，有利于施工、養(yǎng)護(hù)工作人員的健康與安全。 ⑤為確保工程質(zhì)量，應(yīng)盡可能選擇有利于機(jī)械化、工廠化施工的設(shè)計(jì)方案。（2）瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法 ①世界各國的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，可分為經(jīng)驗(yàn)法和力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法兩大類。經(jīng)驗(yàn)法主要通過對(duì)實(shí)驗(yàn)路或使用道路的實(shí)驗(yàn)觀測，建立路面結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)層組合、厚度和材料性質(zhì)）、車輛荷載（軸載大小和作用次數(shù)）和路面使用性能三者之間的關(guān)系，如美國的加州承載比（CBR）法和美國各州公路和運(yùn)輸工作協(xié)會(huì)（AASHTO）法。力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)用于力學(xué)原理分析路面結(jié)構(gòu)在荷載與環(huán)境作用下的力學(xué)響應(yīng)量（應(yīng)力、

3、應(yīng)變、位移），建立力學(xué)響應(yīng)量與路面使用性能之間的關(guān)系模型，路面設(shè)計(jì)按使用要求，運(yùn)用關(guān)系模型完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我國現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)方法、美國的瀝青學(xué)會(huì)（AI）法和殼牌（Shell）法均為力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法。 ②我國現(xiàn)行的《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2011）采用彈性層狀體系作力學(xué)分析基礎(chǔ)理論，以雙圓垂直均布荷載作用下的路面整體沉降（彎沉）和結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，以疲勞效應(yīng)為基礎(chǔ)，處理軸載標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換與軸載多次重復(fù)作用效應(yīng)。 8.2瀝青路面的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)交通資料（見下表8.1）： 表8.1路面設(shè)計(jì)交通資料 序號(hào) 車型名稱 前軸重（KN） 后軸重（KN） 后軸

4、數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距 交通量（輛/晝夜） 1 小客車 11.8 28 1 雙輪組 1617 2 中客車 SH130 25.55 55.1 1 雙輪組 850 3 大客車CA50 28.7 68.2 1 雙輪組 133 4 小貨車BJ130 13.55 27.2 1 雙輪組 1817 5 中貨車CAD50 24.5 68.6 1 雙輪組 692 6 中貨車EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 102 7 大貨車JN150 49 101.6 1 雙輪組

5、 245 注：?設(shè)計(jì)年限為12年?車道系數(shù)為=0.7 ?交通量年平均增長值r=8.0％。 軸載分析： 路面設(shè)計(jì)以BZZ—100作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。 ① 軸載換算 軸載換算公式： 式中：——以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）； ——被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/日）； ——標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）； ——被換算車型的各級(jí)軸載（kN）； ——被換算車型的軸載系數(shù)； ——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38； ——被換算車型的軸載級(jí)別。 當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按

6、單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下列公式計(jì)算： 式中：——軸數(shù) 軸載換算結(jié)果如下表8.2所示： 表8.2軸載換算結(jié)果 序號(hào) 車型 1 小客車 前軸 11.8 1 6.4 1617 1 后軸 28 1 1 1617 7 2 中客車SH130 前軸 25.55 1 6.4 850 15 后軸 55.1 1 1 850 64 3 大客車CA50 前軸 28.7 1 6.4 133 4 后軸 68.2 1 1 133 26 4 小貨車BJ130

7、前軸 13.55 1 6.4 1817 2 后軸 27.2 1 1 1817 7 5 中貨車CAD50 前軸 24.5 1 6.4 692 10 后軸 68.6 1 1 692 135 6 中貨車EQ140 前軸 23.7 1 6.4 102 2 后軸 69.2 1 1 102 21 7 大貨車JN150 前軸 49 1 6.4 245 71 后軸 101.6 1 1 245 263 后軸 100 3 1 79 237 628 ②累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算 路面竣工后第一年日平

8、均當(dāng)量軸次：= 628 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次： 查表可得交通等級(jí)為中等交通。 方案一： 路面各層結(jié)構(gòu)及其力學(xué)參數(shù)（見下表8.3） 表8.3路面結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù) 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度（cm） 抗壓模量（M Pa）20℃ 劈裂強(qiáng)度（M Pa） 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 6 1400 1.2 2 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 0.8 3 水泥穩(wěn)定碎石 25 1500 0.6 4 天然砂礫 待定 200 — ① 土基回彈模量確定： 該路段處于Ⅳ5區(qū)，為亞砂土和亞粘土，干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài)，稠度為1.0，查得土基回彈模量為32.5

9、。 ②設(shè)計(jì)指標(biāo)確定： 本二級(jí)公路的設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行層底拉應(yīng)力計(jì)算。 ③按彎沉指標(biāo)要求計(jì)算天然砂礫層厚度 本公路為二級(jí)公路，根據(jù)規(guī)范，公路等級(jí)系數(shù)，面層為瀝青混凝土面層，基層為半剛性基層，基層類型系數(shù)。 土基 土基 （2）設(shè)計(jì)彎沉值： 由和查諾謨圖得，由和查諾莫圖得。 令 則彎沉綜合修正系數(shù)： 聯(lián)立上面兩式得： 由、和查諾謨圖得 則可反算出：代入當(dāng)量厚度換算公式得， 解得，取 （3）各層材料的容許層底拉應(yīng)力： ① 細(xì)粒式密級(jí)配瀝

10、青混凝土 ②粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 ③ 水泥穩(wěn)定碎石 設(shè)計(jì)資料總結(jié)： 設(shè)計(jì)彎沉值為33.33（0.01mm），相關(guān)資料匯總?cè)缦卤?.4： 表8.4設(shè)計(jì)資料匯總表 材料名稱 H(cm) 20℃抗壓模量 15℃容許拉應(yīng)力（） 細(xì)粒式瀝青混凝土 6 1400 0.550 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 0.458 水泥穩(wěn)定碎石 25 1500 0.365 天然砂礫 18 200 — 土基 — 32.5 — （4）彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算 由于水泥穩(wěn)定碎石下層有天然砂礫，故天然砂礫作為中層，以上作為上層。 ①細(xì)粒式瀝青混凝土： `` 查諾謨圖

11、發(fā)現(xiàn)為壓應(yīng)力，故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ②粗粒式瀝青混凝土 查諾謨圖得： 則：故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ③水泥穩(wěn)定類碎石 查諾謨圖得： 則： 故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ④天然砂礫 查諾謨圖得： 則： 符合設(shè)計(jì)要求。 方案二： （1） 設(shè)計(jì)資料（見表8.1和表8.2） 路面各層結(jié)構(gòu)及其力學(xué)參數(shù)（見下表8.5） 表8.5路面結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù) 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度（cm） 抗壓模量 （M Pa）20℃ 劈裂強(qiáng)度（M Pa） 1 細(xì)粒式瀝青混凝土 6 1400 1

12、.2 2 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 0.8 3 碎石灰土 25 900 0.35 4 級(jí)配碎石 待定 200 — ①土基回彈模量確定： 該路段處于Ⅳ5區(qū)，為亞砂土和亞粘土，稠度為1.0，查得土基回彈模量為32.5. ②設(shè)計(jì)指標(biāo)確定： 本二級(jí)公路的設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行層底拉應(yīng)力計(jì)算。 ③按彎沉指標(biāo)要求計(jì)算天然砂礫層厚度 本公路為二級(jí)公路，根據(jù)規(guī)范，公路等級(jí)系數(shù)，面層為瀝青混凝土面層，基層為半剛性基層，基層類型系數(shù) 土基 土基

13、 （2）設(shè)計(jì)彎沉值： 由和查諾謨圖得，由和查諾莫圖得。 令 則彎沉綜合修正系數(shù)： 聯(lián)立上面兩式得： 由、和查諾謨圖得 則可反算出：代入當(dāng)量厚度換算公式得， 解得，取 （3）各層材料的容許層底拉應(yīng)力。 用方案一求解方法可得各層材料容許拉應(yīng)力要素如下表8.6： 8.6各層材料及容許拉應(yīng)力要素表 材料名稱 H(cm) 20℃抗壓模量 15℃容許拉應(yīng)力（） 細(xì)粒式瀝青混凝土 6 1400 0.550 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 0.458 碎石灰土 25 900 0.213 級(jí)配碎石 18 200 — 土基 — 32.

14、5 — （4）彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算 由于水泥穩(wěn)定碎石下層有天然砂礫，故天然砂礫作為中層，以上作為上層。 ①細(xì)粒式瀝青混凝土： `` 查諾謨圖發(fā)現(xiàn)為壓應(yīng)力，故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ②粗粒式瀝青混凝土 查諾謨圖發(fā)現(xiàn)為壓應(yīng)力，故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ③碎石灰土 查諾謨圖得： 則： 故應(yīng)力驗(yàn)算通過。 ④級(jí)配碎石 查諾謨圖得： 則： 符合設(shè)計(jì)要求 。 方案比選（見下表8.7）： 表8.7方案比選表 比較要素 方案一 方案二 材料性能 水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度相對(duì)較大

15、。 碎石灰土抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度相對(duì)較小。 經(jīng)濟(jì)性 水泥穩(wěn)定碎石和天然砂礫成本較低，且材料易取得。 碎石灰土和級(jí)配碎石成本較高。 施工工藝 施工簡單，方便。 需注意水對(duì)材料的影響 安全系數(shù) 各層基底拉應(yīng)力安全系數(shù)較高。 第二層基底拉應(yīng)力安全系數(shù)偏低。 綜合比較后，認(rèn)為方案一的設(shè)計(jì)更為合理，故采用方案一作為瀝青路面設(shè)計(jì)方案。 8 路面設(shè)計(jì) 路面是用各種材料混合料鋪筑在路基上供車輛行駛的層狀結(jié)構(gòu)物。路面按面層的使用品質(zhì)，材料組成類型以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，路面可分為四個(gè)等級(jí)，即高級(jí)路面，次高級(jí)路面，中級(jí)路面和低級(jí)路面。從力學(xué)性能來分路面可分為柔性路面、剛性路面和半剛性路面三類

16、。本二級(jí)公路可選的路面結(jié)構(gòu)主要是瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，下面將主要計(jì)算這兩種路面。 8.1瀝青混凝土路面 瀝青路面是用瀝青材料作結(jié)合料粘結(jié)礦料修筑面層與各類基層和墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)，是在柔性基層、半剛性基層上鋪筑一定厚度的瀝青混合料作面層的路面結(jié)構(gòu)。 瀝青路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(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?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)，使之能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用，在預(yù)定的使用期限滿足各級(jí)公路相應(yīng)的承載能力、耐久性、舒適性、安全性的要求。路面設(shè)計(jì)包括原材料的選擇、混合料配合比設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)的測試與確定、路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計(jì)算，以及路面結(jié)構(gòu)的方案

17、比選等內(nèi)容。路面設(shè)計(jì)除行車道部分的路面外，對(duì)高速公路、一級(jí)公路還應(yīng)包括路緣帶、硬路肩、加減速車道、緊急停車帶、收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的場面設(shè)計(jì)及路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)其他各級(jí)公路應(yīng)包括路肩加固、路緣石和路面排水設(shè)計(jì)。 8.2 瀝青路面的計(jì)算設(shè)計(jì) 608.2.1 交通量的確定 作為路面設(shè)計(jì)的重要參照，交通量組成是設(shè)計(jì)的咽喉，有關(guān)交通量資料如下表8.1所示： 表8.1路面設(shè)計(jì)交通資料 序號(hào) 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 交通量（輛/晝夜） 1 小客車 11.8 28 1 雙輪組 1500 2 中客車 SH130

18、 25.55 55.1 1 雙輪組 2400 3 大客車CA50 28.7 68.2 1 雙輪組 180 4 小貨車BJ130 13.55 27.2 1 雙輪組 1500 5 解放CAD50 24.5 68.6 1 雙輪組 700 6 東風(fēng)EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 200 7 黃河JN150 49.0 101.6 1 雙輪組 200 8 特大車日野KB222 50.2 104.3 1 雙輪組 160 9 拖掛車五十鈴 60 300 1 雙輪組

19、 40 注：?設(shè)計(jì)年限為12年?車道系數(shù)為=0.7 ?交通量年平均增長值r=8.0％。 軸載分析： 路面設(shè)計(jì)以BZZ—100作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。 ① 軸載換算 軸載換算公式： 式中：——以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）； ——被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/日）； ——標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）； ——被換算車型的各級(jí)軸載（kN）； ——被換算車型的軸載系數(shù)； ——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38； ——被換算車型的軸載級(jí)別。 當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按

20、單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下列公式計(jì)算： 式中：——軸數(shù) 軸載換算結(jié)果如下表8.2所示： 表8.2軸載換算結(jié)果 序號(hào) 車型 1 小客車 前軸 11.8 1 6.4 1617 1 后軸 28 1 1 1617 7 2 中客車SH130 前軸 25.55 1 6.4 850 15 后軸 55.1 1 1 850 64 3 大客車CA50 前軸 28.7 1 6.4 133 4 后軸 68.2 1 1 133 26 4 小貨車BJ130 前軸

21、13.55 1 6.4 1817 2 后軸 27.2 1 1 1817 7 5 解放CAD50 前軸 24.5 1 6.4 692 10 后軸 68.6 1 1 692 135 6 東風(fēng)EQ140 前軸 23.7 1 6.4 102 2 后軸 69.2 1 1 102 21 7 黃河JN150 前軸 49 1 6.4 245 71 后軸 101.6 1 1 245 263 8 特大車日野KB222 前軸 49 1 6.4 245 71 后軸 101.6 1 1 24

22、5 263 9 拖掛車五十鈴 前軸 49 1 6.4 245 71 后軸 101.6 1 1 245 263 628 ②累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算 路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次：= 628 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次： 查表可得交通等級(jí)為中等交通。 8.2.3 結(jié)構(gòu)組合與材料選取 由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為85萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（15cm）、基層采用水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定）、底基層采用石灰土24cm。 8.2.4 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度的確定 查有關(guān)資料的

23、表格得各層材料抗壓模量（20℃）與劈裂強(qiáng)度，如下表3.4所示： 表3.4 各層材料抗壓模量與劈裂強(qiáng)度表 材料名稱 H(mm) 20℃抗壓模量 劈裂強(qiáng)度 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 4 1400MPa 1.4MPa 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 5 1200MPa 1.0MPa 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 6 1000MPa 0.8MPa 水泥穩(wěn)定碎石 待定 1500MPa 0.5MPa 石灰土碎石 24 500MPa 0.225MPa 土基回彈模量的確定 查得土基回彈模量為80MPa。 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 對(duì)于二級(jí)公路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎

24、沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。 設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算公式為： 其中，——設(shè)計(jì)年限內(nèi)的一個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量軸次； ——公路等級(jí)系數(shù)，三、四級(jí)公路為1.2； ——面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層取值為1.0； ——路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0。 代入數(shù)據(jù)， 設(shè)計(jì)資料總結(jié) 設(shè)計(jì)彎沉值為40.96（0.01mm）相關(guān)資料匯總?cè)缦卤?.5： 表3.5 各層資料數(shù)據(jù)表 材料名稱 H/cm 20℃抗壓模量 容許拉應(yīng)力 細(xì)粒式密級(jí)配 瀝青混凝土 4 1400MPa 0.855MPa 中粒式密級(jí)配 瀝青混凝土 5 12

25、00MPa 0.611MPa 粗粒式密級(jí)配 瀝青混凝土 6 1000MPa 0.489MPa 水泥穩(wěn)定碎石 待定 1500MPa 0.370MPa 石灰土 24 500MPa 0.128MPa 土基 — 32.5MPa — 確定水泥穩(wěn)定碎石層厚度（換算成三層體系） 令彎沉值等于設(shè)計(jì)彎沉值： 彎沉綜合修正系數(shù)F按下式計(jì)算： 其中：——設(shè)計(jì)彎沉值； ，——標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)和當(dāng)量圓半徑，取值為別為0.7MPa和10.65cm。 理論彎沉系數(shù)用以下公式計(jì)算： 細(xì)粒式密集配瀝青混凝土厚度 細(xì)粒式密

26、集配瀝青混凝土20℃抗壓模 中粒式密集配瀝青混凝土20℃抗壓模量 ∴查諾模圖得 ∴查表得 ∴ ∴查表得： ∴ 根據(jù)公式： 其中，石灰土厚度， 代入數(shù)據(jù)有 由公式可以算得 ，則取值。 綜上所述，該擬定方案可行，即路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（15cm）、基層采用水泥穩(wěn)定碎石（17cm）、底基層采用石灰土(24cm)。 3.3 水泥混凝土路面 水泥混凝土路面是指以水泥混凝土板做面層（配筋或不配筋）的路面，亦稱剛性路面，俗稱白色路面，它是一種高級(jí)路面。它是以混凝土路面板和基、墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)對(duì)材料的要求及組成分為：普

27、通混凝土路面（素混凝土路面 ）鋼筋混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面、鋼釬維混凝土路面、復(fù)合式混凝土路面、水泥混凝土預(yù)制路面等。其中素混凝土路面是指除局部范圍外面層內(nèi)不配筋的水泥混凝土路面。 水泥混凝土路面是一種剛度大、擴(kuò)散荷載應(yīng)力的能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和使用壽命長的路面結(jié)構(gòu)，它與其他路面相比，具有以下特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （1） 強(qiáng)度高。水泥混凝土路面具有較高的抗壓、抗彎拉力學(xué)強(qiáng)度和抗磨耗能力。 （2） 穩(wěn)定性好。水泥混凝土路面受到水的侵入和氣候溫度等自然因素影響時(shí)，引起的強(qiáng)度變化小，沒有像瀝青路面那樣的“老化”情況，也沒有像砂石路那樣的“衰變”現(xiàn)象，同時(shí)，抵抗侵蝕能力也較強(qiáng)。 （3） 耐久性好

28、。由于水泥混凝土路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性好，抗侵蝕能力強(qiáng)，所以它經(jīng)久耐用。一般能使用20~40年，而且它能通行包括履帶式車輛等在內(nèi)的各種運(yùn)輸工具。 （4） 養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小。與瀝青路面相比，水泥混凝土路面雖然一次修筑投資大，但由于使用年限長，并且每年所需養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用比較少，因此水泥混凝土路面的長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益較好。 （5） 抗滑性能好。水泥混凝土路面粗糙度好、抗滑，能保證車輛有較高的安全行駛速度，提高車輛行駛的穩(wěn)定性。 （6） 有利于夜間行車。水泥混凝土路面色澤鮮明，能見度好，有利于夜間行車。 缺點(diǎn)： （4） 水泥和水的需要量大，修筑20 cm厚、7 m寬水泥混凝土路面，每公里要消耗水泥約400～

29、500 t 和水約250 t，尚且不包括養(yǎng)生用水，這給水泥不足和缺水地區(qū)帶來較大的困難。 （5） 接縫較多。水泥混凝土路面建造許多接縫，這些接縫不但增加施工和養(yǎng)護(hù)的復(fù)雜性，而且容易引起行車跳動(dòng)，其剛度大、減震效果差，噪聲大、影響行車的舒適性。接縫處混凝土面層板的板邊和角隅部位是薄弱點(diǎn)，如處理不當(dāng)易發(fā)生破壞。 （6） 開放交通較遲。水泥混凝土路面鋪筑后，一般需經(jīng)2～3個(gè)星期濕治養(yǎng)生后，使強(qiáng)度的增長滿足行車要求才能開放交通。 （7） 養(yǎng)護(hù)修復(fù)難。水泥混凝土路面使用中的局部破壞處，在修復(fù)過程中開挖困難，有時(shí)修復(fù)的工作量大，且影響交通。這對(duì)于有地下管線的城市道路、交通量大的高等級(jí)公路會(huì)帶來較大困

30、難。 3.4 水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)計(jì)算 交通量的確定 作為路面設(shè)計(jì)的重要參照，交通量組成是設(shè)計(jì)的咽喉，有關(guān)交通量資料如下表3.6所示，其平均增長率為4.5%: 表3.6 交通量資料 車型 交通量（輛/晝夜） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 小客車 1200 1500 1700 1600 1700 1400 2100 1900 1700 1500 1300 1800 中客車SH130 1300 1100 900 700 600 500 600 700 800 900 1000 110

31、0 大客車CA50 160 150 130 120 130 110 100 110 140 130 180 130 小貨車BJ130 2100 2400 1800 2000 1600 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 中貨車CAD50 600 750 700 900 1000 900 800 700 600 500 450 400 中貨車EQ140 100 110 150 180 80 70 75 80 85 90 95 100 大貨車JN150 20

32、0 300 250 300 220 230 300 220 210 240 270 190 特大車日野 KB222 160 140 120 100 90 70 80 90 60 50 40 45 拖掛車五十鈴 40 60 90 120 100 80 85 90 75 70 65 65 交通量年平均增長率（%） 4.5 5.5 5.0 6.5 6.0 7.5 7.0 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 換算可得下3.7表： 表3.7 軸載簡化表 車型 前軸重 后軸重 后軸數(shù)

33、后軸輪組數(shù) 交通量 小客車 13.00 25.60 1 雙 1200 中客車SH130 16.50 23.00 1 雙 1300 大客車CA50 28.70 68.20 1 雙 160 小貨車BJ130 13.55 27.20 1 雙 2100 中貨車CAD50 24.70 68.20 1 雙 600 中貨車EQ140 23.70 69.20 1 雙 100 大貨車JN150 49.00 101.60 1 雙 200 日野車KB222 50.20 104.30 1 雙 160 拖掛車五十鈴 5

34、0.20 104.30 1 雙 40 跟據(jù)上面的資料進(jìn)行軸載換算以確定路面各層所需的厚度。 軸載分析 路面設(shè)計(jì)雙輪組單軸載100kN 以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算面層層底拉力中的累計(jì)當(dāng)量軸次。 （1） 軸載換算： 式中 ：——100kN的單軸—雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)； —單軸—單輪、單軸—雙輪組、雙軸—雙輪組或三軸—雙輪組軸型i級(jí)軸載的總重kN； ——各類軸型i級(jí)軸載的作用次數(shù)； ——-軸型和軸載級(jí)位數(shù)； ——標(biāo)準(zhǔn)軸載。 軸載換算結(jié)果如表3.8所示： 表3.8 軸載換算表

35、車型 大客車CA50 后軸 68.20 160 0.35 中貨車CAD50 后軸 68.20 600 1.31 中貨車EQ140 后軸 69.20 100 0.28 大貨車JN150 前軸 49.00 200 0.002 后軸 101.60 200 161.14 拖掛車五十鈴 前軸 50.20 40 0.001 后軸 104.30 40 78.45 日野車KB222 前軸 50.2 160 0.004 后軸 104.3 160 313.80 564.326 注：軸載小于40KN的

36、軸載作用不計(jì)。 （2） 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次 根據(jù)表設(shè)計(jì)規(guī)范，三級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為15年，安全等級(jí)為三級(jí)，輪跡橫向分布系數(shù)取0.60， 交通量年平均增長率，則 其交通量在中，故屬重型交通。 初擬路面結(jié)構(gòu)橫斷面 由表，相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平為中~高。根據(jù)三級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，現(xiàn)初擬普通混凝土面層厚度為240mm，基層采用級(jí)配碎石粒料，厚20cm。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.5m，長4.0m。橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。 確定基層頂面當(dāng)量回彈模量 取路基回彈模量值為80MPa,取距地下水位2.0m時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù)0.8，則土基回彈模量取值，級(jí)配碎

37、石。 設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度：，，泊松比為0.15。 結(jié)構(gòu)層如下圖3.1： 圖3.1 路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度圖 按式（B.2.4）計(jì)算板底地基當(dāng)量回彈模量如下： 式中：——板底地基當(dāng)量回彈模量； ——路床頂面的綜合回彈模量， ——基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量， ——基層和底基層或墊層的回彈模量， ——基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度， ——基層和底基層或墊層的厚度。 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按式（B.1.3-2）計(jì)算為： 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力 按式（B.1.3），標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為： 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)?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷應(yīng)力累計(jì)

38、疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)： 其中，——與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土， 根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2考慮偏載和動(dòng)載等因素，對(duì)路面疲勞損失影響的綜合系數(shù) 按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為 最大荷載應(yīng)力為： 計(jì)算最大溫度應(yīng)力與溫度疲勞應(yīng)力 由表，Ⅳ區(qū)最大溫度梯度取90(℃／m)，板長4m ,則有： , 按式（B.3.2）計(jì)算最大溫度應(yīng)力： 其中，——水泥混領(lǐng)土線膨脹系數(shù)，選用的粗集料類型為花崗巖，取值為1090/℃； ——區(qū)域最大溫度梯度，取值90(℃／m)。 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)按式（B.3.4）計(jì)算。 其中，，，——回歸系數(shù)

39、，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表(B.3.4)確定,這里取值分別為0.841，1.323，0.058。 查表 ，三級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)安全等級(jí)的變異水平為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為80%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù) 再按式（B.3.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力： 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 三級(jí)公路，目標(biāo)可靠度為80%，中等變異水平條件下的可靠度系數(shù)經(jīng)查表可去1.04到10.07，這里取值得取1.05。 ∴所選普通混凝土面層厚度（24cm）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。取設(shè)計(jì)厚度為24cm。 3.5 路面結(jié)構(gòu)方案選定

40、比選原則 （1）.三級(jí)公路對(duì)路面平整度、行車舒適性要求比較高； （2）.當(dāng)?shù)赝粱鶑?qiáng)度較高，軟弱土基較少； （3）.交通量比較大，耐磨性要求高。 方案確定 下面分別列出兩種路面的特點(diǎn)： 水泥混凝土路面的特點(diǎn)：它是一種剛度大、擴(kuò)散荷載應(yīng)力的能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和使用壽命長的路面結(jié)構(gòu)，和其他路面結(jié)構(gòu)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，受水的漫入和氣候溫度等自然因素影響時(shí)，引起的強(qiáng)度變化小，耐久性好，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小，抗滑性能好，有利于夜間行車等。 瀝青路面具有表面平整，無接縫，行車舒適耐磨振動(dòng)小，噪音低，施工期短，養(yǎng)護(hù)維修簡便，適宜于分期修建等優(yōu)點(diǎn)。路面結(jié)構(gòu)直接曝露在大氣之中，瀝青路面的動(dòng)彈模量隨溫度的升高變化大，路基回彈模量隨濕度的增長而急劇下降。 經(jīng)兩種路面結(jié)構(gòu)的綜合比較和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的結(jié)合，水泥混凝土路面更適合本次所設(shè)計(jì)三級(jí)公路路面。 故確定水泥混凝土結(jié)構(gòu)為最終路面結(jié)構(gòu)方案。即路面結(jié)構(gòu)面層為普通混凝土面層，厚度為24cm，基層采用級(jí)配碎石粒料，厚度為2