1、郑 州 大 学水利与环境学院路基路面工程课程设计（2011 2012 年度第一学期）姓 名： 学 号： 专业班级： 道路桥梁与渡河工程二班 任课教师： 张 天 航 2011 年 12 月 20 日2目录1 设计资料 41.1 设计任务书要求 41.2 气象资料 41.3 地质资料与筑路材料 .41.4 交通资料 51.5 设计标准 52 路基设计 52.1 路基设计的一般要求 .52.2 路基横断面形式 62.3 确定自然区划和路基干湿类型 .62.4 路基横断面尺寸 62.4.1 路基宽度 62.4.2 路基高度 72.4.3 路基边坡坡度 72.4.4 路基压实 82.4.5 路基附属设施
2、 93 排水设计 93.1 路基排水设计 93.1.1 边沟设计 93.1.2 截水沟设计 93.1.3 排水沟设计 103.2 路面排水设计 104 沥清路面设计 114.1 确定标准轴载累计交通量 .114.2 初步拟定路面结构 124.3 方案 1 结构设计 124.3.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算 .124.3.2 新建路面结构厚度计算 134.3.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 144.4 方案 2 构设计 164.4.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算 .164.4.2 新建路面结构厚度计算 164.3.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 184.5
3、方案 3 构设计 1934.5.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算 .194.5.2 新建路面结构厚度计算 204.5.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 224.6 方案 4 构设计 234.6.1 路面材料与参数 234.6.2 新建路面结构厚度计算 244.6.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 265 水泥混凝土路面 .275.1 轴载换算 275.1.1 公路技术等级与设计基准期 275.1.2 可靠度系数 275.1.3 车辆轮迹横向分布系数 285.1.4 交通量车道分配系数 285.1.5 近期交通信息 285.1.6 轴载换算结果 295.2 初拟路面结构 305.
4、2.1 面层 305.2.2 基（垫）层与材料参数 305.3 参数确定 305.3.1 水泥混凝土的弯拉强度 305.3.2 混凝土弯拉模量 315.3.3 最大温度梯度 315.3.4 接缝应力折减系数 315.3.5 最小防冻厚度 315.4 计算结果 325.4.1 基混凝土面层设计厚度 325.4.2 验算路面防冻厚度 335.5 调整后厚度 335.6 新建基(垫)层及土基顶面竣工验收弯沉值 .346 参考书目 357 附图 .3541 设计资料1.1 设计任务书要求河南某公路设计等级为高速公路，设计基准年为 2010 年，设计使用年限为 15 年，拟比选采用沥青路面结构或水泥混凝
5、土路面，需进行路面结构设计。1.2 气象资料该公路处于 5区，属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年气温平均在 1414.5，一月份气温最低，月平均气温为-0.20.4，七月份气温 27左右，历史最高气温为 40.5，历史最低气温为-17，年平均降雨量为 525.4 毫米658.4 毫米，雨水多集中在 69 月份，约占全年降雨量 50%以上。平均初霜日在 11 月上旬，终霜日在次年 3 月中下旬，年均无霜日为 220 天266 天。地面最大冻土深度位 20 厘米，夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在 3.0 米/秒左右。1.3 地质资料与筑路材料路线位于平原微丘区，调查及勘探中发
6、现，该地区属第四系上更新统（Q3al+pl），岩性为黄土状粘土，主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲积、倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂隙发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性。应注意发生不均匀沉陷的可能。其它未发现有影响工程稳定的不良工程地质现象。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，可考虑用水泥稳定石屑作基层，路段所处的土基强弱悬殊，其计算回弹模量E0有两个代表值分别为 30 MPa 和 60MPa。沿线有多个石灰厂，产量大质量5好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设，本项目所在地域较缺乏砂砾。1.4 交通资料根据工程可行性研究报告得知近期交通组成与交通量如表一所示
7、，交通量年增长率如表二所示，不同车型的交通量参数见下表。近期交通组成与交通量 表 1.1车型 交通量（辆/日） 车型 交通量（辆/日）三菱 FR415 400600 江淮 HF150 580750五十铃 NPR595G 500650 东风 SP9135B 560700江淮 HF140A 510650 五十铃 EXR181L 520700东风 M340 520660交通量年增长率 表 1.2期限 增长率 （） 期限 增长率 （）20112015 8.0 20212025 5.520162020 6.51.5 设计标准高速公路全线按六车道高速公路标准设计行车道、路缘带、中间带、硬路肩和土路肩。路基
8、宽度 35.0 米，双向三行车道 233.75 米，中间分隔带宽 3.0 米，左侧路缘带 0.75 米，右侧硬路肩总宽 3.25 米，土路肩宽0.75 米。计算行车速度 100Km/h，全线全封闭全立交。2 路基设计2.1 路基设计的一般要求公路路基是路面的甚而，它承受头土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。6路基承受行车荷载作用，主要是在应力区，其深度一般在路基顶面以下0.8m 以内。此部分路基可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，应根据路基路面综合设计的原则确定。坚固的路基，不公是路面强度与稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿
9、命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至为重要。2.2 路基横断面形式根据填挖情况不同，路基横断面的形式有：路堤、路堑和填挖结合；根据公路曲线的超高、加宽又有两种路基横断面形式(见附图)。本设计主要才用一般路堤形式，按照标准横断面形式进行设计。2.3 确定自然区划和路基干湿类型由已知资料，根据公路自然区划标准可知：该高速公路路线位于平原微丘区，处于5 区，属于东部温润季冻区；路基土质为粘性土。由路基路面工程（P17）可得路基湿类型为干燥或中湿状态。2.4 路基横断面尺寸2.4.1 路基宽度高速公路全线按六车道高速公路标准设计行车道、路缘带、中间带、硬路肩和土路肩。路基宽度 35.0 米，双向三
10、行车道 233.75 米，中间分隔带宽 3.0 米，左侧路缘带 0.75 米，右侧硬路肩总宽 3.25 米，土路肩宽0.75 米。计算行车速度 100Km/h，全线全封闭全立交。72.4.2 路基高度由公路路基设计规范(JTG D302004)，设有中央分隔带的高速公路，路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘高程。该高速公路路线位于平原微丘区，处于5 区，在该设计中采用最小填土高度为 1.50m。查路基临界高度参考值可知，最小填土高度和临界高度相比，处于5 区的粘性土均处于干燥或中湿情况，则选用 1.50m 作为填土高度合适。2.4.3 路基边坡坡度(1) 路提边坡路堤边坡坡度 表 2.1 边坡坡
11、率填料类别 上部高度 h小于等于 8m下部高度 h小于等于 12m细粒土 1：1.5 1：1.75粗粒土 1：1.5 1：1.75巨粒土 1：1.3 1：1.5由资料知本地填料为砂类及粘性土，边坡的最大高度全部高度为 20m,上部高度 8m，下部高度 12m。边坡坡度上部高度 1：1.5，下部高度1：1.75。(2)路堑边坡8土质挖方边坡坡度表 表 2.2土的类别 边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于 3 的粉土 1：1中密以上的中砂、粗砂、砾砂 1：1.5胶结和密实 1：0.75卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土 中密 1：1根据设计资料，本路线位于平原微丘区，调查及勘探中发现，该地区属第四系上
12、更新统（Q3al+pl），岩性为黄土状粘土，则路堑边坡坡率选为 1：12.4.4 路基压实路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实祝英台。土质路堑开挖至设计高程后，需检验路基顶面上工作区内天然状态土的密实度。必要是，应在挖开后再分层压实，使之达到一定的密实度。根据我国公路路基设计规范（JTG D30_2004）对高等级公路的压实度要求标准，以下为有重型击实方法得到的路床土最小强度和压实度：路床土最小强度和压实度表 2.3项目分类 路面底面一下深度（m）路床土最小强度（CBR）(%)压实度(%)00.3 8 96填方路基0.30.8 5 9600.3 8 96零填及挖方路基0.30.8 5 96公
13、路路堤除了 80cm 深度的路床土这外，以下部分的路基一律按重型击实实验法求得的最在干密度控制压实度。9路堤压实度及路堤填土最小强度要求 表 2.4类别 路床底一下深度（m）压实度（%） 填土最小强度（CBR）(%)上路堤 0.801.50 94 4下路堤 1.50 以下 93 32.4.5 路基附属设施为了确保路基的强度 、稳定性和行车安全，与一般路基工程有关的设施有：取土坑、弃土堆、护坡道、堆料坪及错车等。3 排水设计3.1 路基排水设计3.1.1 边沟设计边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡为 1：1.0，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽与深度取 0.5m。3.1.2 截水
14、沟设计路堑段挖方边坡上设置的截水沟，截水沟最内侧至外边坡的的距离 d取 5-10m，特殊地带可能取更大。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，并做成顶部向沟倾斜 2%的土台。由坡填方路段设置截水沟时，截水色与坡脚之间，要有不小于 2.0m 的间距，并做成 2%的铅沟倾斜横坡。10截水沟的断面采用梯形，沟的边坡坡度，根据当地地质资料选用1：1.5 的坡度。沟底宽度 b 取 0.6m，沟深初选 0.6m，沟底具有 0.3%的纵坡，沟底各沟壁平整密实，不滞流、不渗水。截水沟的长度按地形取 200-500m不等。3.1.3 排水沟设计排水沟的横断面，采用梯形，尺寸暂时不确定。用于边沟、截水沟及取土坑出水口
15、的排水沟，梯形底宽与深度设置大于 0.5m，土沟边坡坡度根据地形约取为 1：1-1：1.5。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形条件，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于 2m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦尽量圆顺，做成弧形，半径不小于 10-20m，连续长度宜短，不超过500m.排水沟流注入其它沟渠时，使排水沟与原水道两者成锐角相交，有条件可用半么 R=10b（b 为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其他水道相接。排水沟纵坡一般情况下，可取 0.5%-1.0%,不小于 0.3%，亦不大于 3%。3.2 路面排水设计路面排水采用集中排水方式，路面雨雪水流随拦水带汇集，每 30-40 米在路基一侧设置
16、水簸箕将路面积水引至路侧排水沟。超高路段路面排水在中央分隔带设置排水沟，弯道外侧的半幅路面水汇入排水沟，通过跌水井和横向排水管道将路面积水沟内的水引入路侧排水沟。拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，也可由水泥混凝土预制块铺砌而成。拦水带的顶高略高于水断面的设计水面高。113.3 中央分隔带排水中央分隔带用 5cm 厚水泥混凝土密封表面做成与路面相同的横坡，将水引入路侧排水沟。4 沥清路面设计4.1 确定标准轴载累计交通量表 4.1序号 车型名称 轴重(kN) 后轴重 (kN) 后轴数 后轴轮 组数 后轴距 (m) 交通 量1 三菱 FR415 30 51 1 双轮组 5002 江淮 HF150 45
17、.1 101.5 1 双轮组 6503 五十铃 NPR595 23.5 44 1 双轮组 6004 东风 SP9135B 20.1 72.6 2 双轮组 3 6005 江淮 HF140A 18.9 41.8 1 双轮组 6006 五十铃 EXR181 60 100 3 双轮组 3 6007 东风 KM340 24.6 67.8 1 双轮组 600设计年限 15车道系数 0.4表 4.2序号 分段时间(年) 交通量年增长率1 5 8%2 5 6.50%3 5 5.50%当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 3545 设计年限内一个车道上累计当量轴次
18、: 1.29866107当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2863 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1.048819107124.2 初步拟定路面结构由已知资料知道当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，路段所处的土基强弱悬殊，其计算回弹模量 E0 有两个代表值分别为 30 MPa 和 60MPa。沿线有多个石灰厂，产量大质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设，本项目所在地域较缺乏砂砾。现初步拟定以下沥清路面结构: 方案 1:柔性基层沥青路面,地基回弹模量 ；0=30 MPa方案 2:柔性基层沥青路面,地基回弹模量 ；0=60 MP
19、a方案 3: 半刚性基层沥青路面,地基回弹模量 ；0=30 MPa方案 4: 半刚性基层沥青路面,地基回弹模量 0=60 MPa；4.3 方案 1 结构设计4.3.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算表 4.3公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1.6路面设计弯沉值 : 36.3 (0.01mm)层位 结构层材料名称 劈裂强(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.422 中粒式沥青混凝土 1 0.33 粗粒式沥青碎石4 级配碎石4.3.2 新建路面结构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路13新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载
20、 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 36.3 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)表 4.4层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa)(15) 容许应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.422 中粒式沥青混凝土 8 1200 1600 0.33 粗粒式沥青碎石 20 900 12004 级配碎石 ? 300 3005 土基 30按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD=36.3(0.01mm)H(4)=30cm LS=37.6(0.01mm)H(4)=35cm LS=34.9(0.01mm)H
21、(4)=32.4cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H(4)=32.4cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H(4)=32.4cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H(4)= 32.4 cm(仅考虑弯沉)H(4)= 32.4 cm(同时考虑弯沉和拉应力)14验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 40 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 4 cm-中粒式沥青混凝土 8 cm-粗粒式沥青碎石 20 cm-级配碎石 33 cm-土基4.3.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算表 4.5
22、公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 4标 准 轴 载 : BZZ-10015层位 结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15)计算信息1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应力2 中粒式沥青混凝土 8 1200 1600 计算应力3 粗粒式沥青碎石 20 900 1200 不算应力4 级配碎石 33 300 300 不算应力5 土基 30计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.9 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 40.8 (0.01mm)第 3 层路面顶面
23、竣工验收弯沉值 LS= 53.4 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 120.4 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 383.1 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS= 310.5 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.273 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.007 (MPa)164.4 方案 2 构设计4.4.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算表 4.6公路等级： 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层
24、类型系数 1.6路面设计弯沉值 :36.3 (0.01mm)层位 结构层材料名称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.422 中粒式沥青混凝土 1 0.33 粗粒式沥青碎石4 级配碎石4.4.2 新建路面结构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 36.3 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)表 4.7层位 结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15)容许应力(MPa)171 细粒式沥青混凝土 4 1400 20
25、00 0.422 中粒式沥青混凝土 8 1200 1600 0.33 粗粒式沥青碎石 20 900 12004 级配碎石 ? 300 3005 土基 60按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 36.3 (0.01mm)H( 4 )= 15 cm LS= 35.6 (0.01mm)由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin 时 LS=LD,故弯沉计算已满足要求 .H( 4 )= 15 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 15 cm(
26、仅考虑弯沉)H( 4 )= 15 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 40 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:18-细粒式沥青混凝土 4 cm-中粒式沥青混凝土 8 cm-粗粒式沥青碎石 20 cm-级配碎石 15 cm-土基4.3.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100表 4.8层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa)(15) 计算信息1 细粒
27、式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应力2 中粒式沥青混凝土 8 1200 1600 计算应力3 粗粒式沥青碎石 20 900 1200 不算应力4 级配碎石 15 300 300 不算应力5 土基 6019计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 35.6 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 41.4 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 57.7 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 161.6 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 200 (0.01mm)(根据“
28、基层施工规范”第 88 页公式)LS= 155.3 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.276 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )= .003 (MPa)4.5 方案 3 构设计4.5.1 路面材料选择及设计弯沉值和容许拉应力计算表 4.9公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1路面设计弯沉值 22.7 (0.01mm)层位 结构层材料名称 劈裂强度 (MPa) 容许拉应力 (MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.422 中粒式沥青混凝土 1 0.320
29、3 粗粒式沥青混凝土 1 0.284 水泥稳定石屑 0.5 0.195 水泥粉煤灰碎石土 0.5 0.194.5.2 新建路面结构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 22.7 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 20 (cm)表 4.10层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa)(15) 容许应力 (MPa)1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.422 中粒式沥青混凝土 6 1200 1600 0.33 粗粒式沥青混凝土 8 900 1200
30、 0.284 水泥稳定石屑 ? 1500 1500 0.195 水泥粉煤灰碎石土 25 1400 1400 0.196 土基 30按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 22.7 (0.01mm)H( 4 )= 20 cm LS= 23.1 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 20.8 (0.01mm)H( 4 )= 20.9 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :21H( 4 )= 20.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H(
31、4 )= 20.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 20.9 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 20.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 40 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 4 cm-中粒式沥青混凝土 6 cm-粗粒式沥青混凝土 8 cm-水泥稳定石屑 35 cm22-水泥粉煤灰碎石土 25 cm-土基4.5.3 竣工验收弯沉值和层底
32、拉应力计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100表 4.11层位结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa)(15) 计算信息1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应力2 中粒式沥青混凝土 6 1200 1600 计算应力3 粗粒式沥青混凝土 8 900 1200 计算应力4 水泥稳定石屑 20.9 1500 1500 计算应力5 水泥粉煤灰碎石土 25 1400 1400 计算应力6 土基 30计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 22.7 (0.0
33、1mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24.9 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 28.4 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.3 (0.01mm)23第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 79 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 383.1 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS= 310.5 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.198 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.043
34、(MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.037 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .039 (MPa)第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .138 (MPa)4.6 方案 4 构设计4.6.1 路面材料与参数表 4.12公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1路面设计弯沉值 : 22.7 (0.01mm)层位 结构层材料名称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.422 中粒式沥青混凝土 1 0.33 粗粒式沥青混凝土 1 0.28244 水泥稳定石屑 0.5 0.195 水泥粉煤灰碎石土 0.5
35、 0.194.6.2 新建路面结构厚度计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 22.7 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 20 (cm)表 4.12层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20) 抗压模量(MPa)(15) 容许应力(MPa)1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.422 中粒式沥青混凝土 6 1200 1600 0.33 粗粒式沥青混凝土 8 900 1200 0.284 水泥稳定石屑 ? 1500 1500 0.195 水泥粉煤灰碎石土 25 1400
36、1400 0.196 土基 30按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 22.7 (0.01mm)H( 4 )= 20 cm LS= 23.1 (0.01mm)H( 4 )= 25 cm LS= 20.8 (0.01mm)H( 4 )= 20.9 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :25H( 4 )= 20.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.9 cm(第 5
37、 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 20.9 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 20.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 40 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 4 cm-中粒式沥青混凝土 6 cm-粗粒式沥青混凝土 8 cm-26水泥稳定石屑 30 cm-水泥粉煤灰碎石土 25 cm-土基4.6.3 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公 路 等 级 : 高速公路新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100表
38、 4.13层位结构层材料名称 厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15)计算信息1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应力2 中粒式沥青混凝土 6 1200 1600 计算应力3 粗粒式沥青混凝土 8 900 1200 计算应力4 水泥稳定石屑 20.9 1500 1500 计算应力5 水泥粉煤灰碎石土 25 1400 1400 计算应力6 土基 30计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 22.7 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24.9 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯
39、沉值 LS= 28.4 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.3 (0.01mm)第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 79 (0.01mm)27土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 383.1 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS= 310.5 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56 页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.198 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.043 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.037 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4
40、)= .039 (MPa)第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .138 (MPa)5 水泥混凝土路面5.1 轴载换算5.1.1 公路技术等级与设计基准期表 5.1公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路设计基准期（年） 30 30 20 20取公路设计基准处为 30 年.5.1.2 可靠度系数表 5.228变异水平等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路低 1.20-1.33 1.09-1.16 1.04-1.08中 1.33-1.50 1.16-1.23 1.08-1.13 1.04-1.07高 - 1.23-1.33 1.13-1.18 1.07-1.11变异水平为低,
41、取可靠度系数为 1.25.5.1.3 车辆轮迹横向分布系数表 5.3公路等级 纵缝边缘处高速、一级公路、收费站 0.17-0.22行车道宽7m 0.34-0.39二级及二级以下公路行车道宽7m 0.54-0.62取车辆轮迹横向分布系数:0.25.1.4 交通量车道分配系数表 5.4单向车道数 1 2 3 4车道分配系数 1 0.8-1.0 0.6-0.8 0.5-0.75车道数为 6,取车道分配系数为 0.65.1.5 近期交通信息 29表 5.5序号路面行驶车辆名称单轴单轮组的个数轴载总重(kN)单轴双轮组的个数轴载总重(kN)双轴双轮组的个数轴载总重(kN)三轴双轮组的个数轴载总重(kN)
42、交通量1 三菱 FR415 1 30 1 100 0 0 0 0 5002 江淮 HF150 1 45.1 1 102 0 0 0 0 6503 五十铃NPR595 1 3.5 1 44 0 0 0 0 6004 东风SP9135B 1 20.1 1 72.6 0 0 0 0 6005 江淮 HF140A 1 18.9 1 41.8 0 0 0 0 6006 五十铃EXR181 1 60 0 100 0 0 0 0 6007 东风 KM340 1 24.6 0 67.8 2 72.6 0 0 600表 5.6序号 分段时间(年) 交通量年增长率1 10 8%2 10 6.50%3 10 5.5
43、0%行驶方向分配系数 0.5 车道分配系数 0.6轮迹横向分布系数 0.25.1.6 轴载换算结果设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 418 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 2873997 路面承受的交通等级 :重交通等级305.2 初拟路面结构5.2.1 面层表 5.7交通等级 特重 重公路等级 高速 一级 二级 一级 二级变异水平等级 低 中 低 中 中 低 中面层厚度(cm) 260 250 240 260-230 250-220初拟混凝土面层厚度为 240mm。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。普通混凝土板长度取 4m。5.2.2 基（垫）层与材料参数表 5.8层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 180 13002 石灰粉煤灰土 150 6003 土基 30基层选用水泥稳定粒粒，厚度 180mm。垫层为 150mm 石灰粉煤灰土。5.3 参数确定5.3.1 水泥混凝土的弯拉强度表 5.9交 通 等 级 特重 重 中等 轻水泥混凝土的弯拉强度标准值(Mpa) 5 5 4.5 4钢纤维混凝土弯拉强度标准值(Mpa) 6 6 5.5 5
