1、銅陵學(xué)院R書務(wù)儀任計(jì)設(shè)程aK課課程名：路基路面工程班級(jí)：10土木一班學(xué)號(hào)：1011111033姓名：黃穎指導(dǎo)老師：謝中友老師目錄一、1.1普通水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料交通分析初擬路面結(jié)構(gòu)路面材料參數(shù)確定荷載疲勞應(yīng)力溫度疲勞應(yīng)力主要參考文獻(xiàn)、1.2瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料交通量組成分析軸載分析土基回彈模量值的確定路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)主要參考文獻(xiàn)1.1普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)資料：公路自然區(qū)劃III區(qū)新建一條二級(jí)公路，路基回彈模量根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)取30Mpa,采用普通混凝土路面，路面寬16m（雙向四車道），經(jīng)交通調(diào)查與預(yù)測(cè)知設(shè)計(jì)車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為3200，交通量年增長(zhǎng)率取5%，試設(shè)計(jì)該路面

2、厚度。交通分析由課本479頁表16-20知，二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，安全等級(jí)為三級(jí)。由課本459頁表16-3知，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.39。已知交通量年平均增長(zhǎng)率為5。按下式可計(jì)算得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為Ne=365N（i+丫）q耳=365x3200（i+o.o5）2o-iQ39=15.06xl06Y0.05由表16-4可知屬重交通等級(jí)。可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表1620公路技術(shù)等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)西級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（年）30302020目標(biāo)可靠度（）95908580目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.84變異水平等級(jí)低

3、低中中中高.表A.2.2車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.170.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬7m0.340.39行車道寬7m0.540.62初擬路面結(jié)構(gòu)由表16-20（課本479頁），相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)。根據(jù)二級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，查表16-17（課本477頁），初擬普通混凝土面層厚度為0.22m。基層選用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量5%）,厚0.18m。墊層為0.15m低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長(zhǎng)5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。水泥混凝土面層厚度的參考范圍表16-17交通等

4、級(jí)特重重公路等級(jí)高速一級(jí)二級(jí)高速一級(jí)二級(jí)變異水平等級(jí)低中低中低中低中面層厚度（mm）三26025035240270-240260-230250-220交通等級(jí)中等輕公路等級(jí)二級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)變異水平等級(jí)高中高中高中面層厚度（mm）240-210230-200220-200W230W220路面材料參數(shù)確定按表16-23、16-25（課本480、481頁），取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)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。混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)彳直交通等級(jí)特重重中等中等輕水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)6.0

5、6.05.55.0水泥混凝土彎拉彈性模經(jīng)驗(yàn)參考值表16-25彎拉強(qiáng)度(MPa)1.01.52.02.53.0抗壓強(qiáng)度(MPa)5.07.711.014.919.3彎拉彈性模量(GPa)1015182123彎拉強(qiáng)度(MPa)3.54.04.55.05.5抗壓強(qiáng)度(MPa)24.229.735.841.848.4彎拉彈性模量(GPa)2527293133課題已知路基回彈模量取30MPa。查表16-27(課本482頁)，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。穗定粒料基懐和土基彎竝強(qiáng)度和抗壓回彈模.表1644項(xiàng)H抗彎拉強(qiáng)S(MPa)擾圧回暉模水泥蓿

6、定粒料L01500-1600二灰穩(wěn)進(jìn)粒料I14i300tm土甚50-80按式16-53(課本482頁)計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：中濕路基路床頂面回彈模經(jīng)驗(yàn)參考值范圍(MPa)表16-26Eh(16-51d)(16-51e)(16-51)Et基層頂面當(dāng)量回彈模量(MPa),分新建公路與歸路改建兩類，分別按式(16-51)與式(16-52)計(jì)算確定。新建公路的基層頂面當(dāng)量回彈模量值:(16-51a)(16-51b)(16-51c)弐中：民路床頂面的回彈模量(MPa),查用表16-26的參考值；Ex基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa);Eg基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa),查用表16

7、27的參考值;hx基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m);2基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m);九、h2基層和底基層或墊層的厚度(m);+.組公路自然區(qū)劃HmIVVVI土質(zhì)砂26-4240-5039-5035-6050-60粘質(zhì)土25-4530-4025-4530-453045粉質(zhì)土22-4632-5430-50274330-45墊層和基層材料回彈模經(jīng)驗(yàn)參考值范圍表16-27材料類型回彈模量(MPa)材料類型回彈模量(MPa)中、粗砂80-100石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料13001700天然砂礫150200水泥穩(wěn)定粒料1300-1700未篩分碎石180-220瀝青碎石(粗粒式,2or)600-8

8、00級(jí)配碎礫石(墊層)200-250瀝青混凝土(粗粒式,20弋)800-1200級(jí)配碎礫石(基層)250-350瀝青混凝土(中粒式,20弋)10001400石灰土200-700多孔隙水泥碎石13001700(水泥劑量9.5%11%)石灰粉煤灰土600-900多孔隙瀝青碎石(201,瀝青含量2.5%-3.5%)600-800警器=遜需巒j(MPa)*22(A+2)2/1;1_1S一12+12+4E.h.E2h2)1300 x0.183600 x0.0=12+12(0.18+0.15)2(1-1+411300 x0.18+600 x0.15丿=2.57(MN-m)h,=s-712-0.55.=1-

9、1.44xa=6.221-1.516=1-1.44.x2.57/1013=0.312(m)-0.456.22x1-1.51x1013301013-0.55=0.792-0.451=4.293=4.293x0.312x30 x()=165(MPa)普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按式16-52b(課本481頁)計(jì)算為r=0.537h7Ec/Et=0.537x0.22x31000/165=0.677(m)(16-50b)r0.537/i伶廣式中:r一一混凝土板的相對(duì)剛度半徑(m);h混凝土板的厚度(m);Ec水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa),可查用表16-25的參考值;4荷載疲勞應(yīng)力按式16-52a

10、(課本481頁)，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為弘=0.077r-6/r=0.077x0.677*6x0.222=l.259(MPa)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)k=0.87。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r疲勞應(yīng)力系數(shù)k=Nn=(15.06x106).57=2.565。根據(jù)公路等級(jí)，由表16-24，考慮偏載和動(dòng)載等因fe素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.20。c按式(16-49)，荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為bkkkb=0.87x2.565x1.20 x1.259=3.37(MPa)pr=rfcps務(wù)=KKfK心(16-49)式中曲k標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在臨界荷位處產(chǎn)生

11、的荷載疲勞應(yīng)力(MPa);Kr考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫：7Cr=0.87-0.92,縱縫為不設(shè)拉桿平縫或自由邊界:K1.0,縱縫為設(shè)拉桿的企口縫:K-0.760.84;瓦考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等菽查表16-24確定；綜合系數(shù)K表16-24公路等級(jí)高速公路級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路&1.301.251.201.10&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)，按式(16-53)計(jì)算確定。Kf二7V：(16-53)式中:M設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)按式(16-4)計(jì)算確定。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)

12、配筋混凝土丿=0.057;碾壓混凝土和貧混凝土=0.065;鋼纖維混凝土值按式(1654)計(jì)算確定。v=0.053-0.017“#(16-54)式中:心鋼纖維的體積率();心鋼纖維的長(zhǎng)度(mm);d鋼纖維的直徑(mm)。5溫度疲勞應(yīng)力由表16-28,11區(qū)最大溫度梯度取88(C/m)。板長(zhǎng)5m,l/r=5/0.677=7.39，由圖16-14可查普通混凝土板厚h=0.22m，Bx=0.71。按式16-56，最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為%二譽(yù)比二lx10譏31畀小處閱x071=2J3(MPa)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，按式16-57計(jì)算為5OrO.828x(2.135.0L.32S-0

13、.041一23L再由式(B.2.1)(16-55)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為%=0.532x2,13=1.13(MPa)=0+532兀=皿(16-55)式中:幾一一臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力(MPa);弘最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa),按式(16-56)計(jì)算確定。九=叭EfT電(16-56)式中:弧混凝土的溫度線膨脹系數(shù)(1/C),通常可取為1X10-5/口珥最大溫度梯度,査表16-28取用；最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg表16-28公路自然區(qū)劃II、VinIV、VIVII最大溫度梯度(X/m)83-8890-9586-9293-98注:海拔高時(shí)，取高值;濕度大時(shí)，取低值。R.綜合溫度翹曲應(yīng)力和

14、內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)+可按1/r和矗斎圖16.14確定:I板圮即橫繼間距5);5*7E910|Ltfr圖區(qū)厲溫度應(yīng)力慕散民2考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù).按式(1&57)計(jì)算確定&密罰-6(1657)式中5和c回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃査表16-29確定。查表16-20,二級(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)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表16-22，確定可靠度系數(shù)=1.13。按式兒,%+%)二1.3x(3.29+1.13)=4.99MPa,/：=5.()MPa因而，所選普通混凝土面層厚度(0.22m)可以承受設(shè)計(jì)基

15、準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。可靠度系數(shù)人表16-22變異水平等級(jí)目標(biāo)可靠度()95908580低1.20-1.331.09-1.161.04-1.08中1.33-1.501.16*1.231.08-1.131.04-1.07高1.23-1.331.13-1.181.07-1.11注:變異系數(shù)在表16-21所示的變化范圍的下限時(shí),可靠度系數(shù)取低值;上限時(shí)，取高值。主要參考文獻(xiàn)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002).北京：中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，2002公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD502006).北京：中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布，2006路基路面工程(第三版)，鄧學(xué)鈞等編著北京：人民交通出版社，20101.2瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)資料：某地區(qū)某高速公路，其中某段經(jīng)調(diào)查路基為粉質(zhì)中液限粘土，地下水位1.1m,路基填土高度0.5m。設(shè)計(jì)初期混合交通量為25000輛/日，交通組成和代表車型的技術(shù)參數(shù)分別如表1、表2所示，交通量年平均增長(zhǎng)率7%。該路沿線可開采砂礫、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、瀝青供應(yīng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)。表1某路段混合交通組成車型分類一類車一類車三類車四類車五類車六類車代表車型桑塔納五十鈴解放CA10B黃河