【正文】 4 4441 2 3113 3 3 3h = 6 1 . 1 1 7 8 1 . 0 2 7 2 5 3 9 . 9 1x iiiiiixE E EEEh h h h hE E E E E?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 14 40 . 9 0 . 9 1 44 4 418n iiiiiiEE EH h h hE E E?? ? ?? ? ? ??? ? ??21200 ?? 18 ? ??02 63200EE ?? 查諾謨圖得： ?? 1 ? 2m ? 則： 12 0 .7 0 .2 5 1 .0 6 1 .1 0 .2 0 4 0 .2 1 3p m m??? ? ? ? ? ? ? 故應(yīng)力驗算通過。 經(jīng)濟性 水泥穩(wěn)定碎石和天然砂礫成本較低，且材料易取得。 第二層基底拉應(yīng)力安全系數(shù)偏低。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。路面設(shè)計包括原材料的選擇、混合料配合比設(shè)計和設(shè)計參數(shù)的測試與確定、路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計算，以及路面結(jié)構(gòu)的方案比選等內(nèi)容。 ① 軸載換算 軸載換算公式： 21 1 )( PPnCCN iiKi??? 式中： N —— 以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標時的標準軸 載的當(dāng)量軸次（次 /日 ）； in —— 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次 /日 ）； P—— 標準軸載（ kN）； iP—— 被換算車型的各級軸載（ kN）； 1C —— 被換算車型的軸載系數(shù)； 2C —— 被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為 ，單輪組為 ，四輪組為 ； K—— 被換算車型的軸載級別。 設(shè)計指標的確定 對于 二 級公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標。 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)。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。水泥混凝土路面受到水的侵入和氣候溫度等自然因素影響時，引起的強度變化小，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，抵抗侵蝕能力也較強。 （ 4） 養(yǎng)護維修費用小。 （ 6） 有利于夜間行車。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)護的復(fù)雜性，而且容易引起行車跳動，其剛度大、減震效果差，噪聲大、影響行車的舒適性。 （ 7） 養(yǎng)護修復(fù)難。 26 軸載分析 路面設(shè)計雙輪組單軸載 100kN 以設(shè)計彎沉值為指標及驗算面層層底拉力中的累計當(dāng)量軸次。 初擬路面結(jié)構(gòu)橫斷面 由表 ，相應(yīng)于安全等級三級的變異水平為中 ~高。 確定基層頂面當(dāng)量回彈模量 tcs EE, 取路基回彈模量值為 80MPa,取距地下水位 ，則土基回彈模量取值 0 ? ，級配碎石 2 300MPaE ? 。考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷 應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)： 0. 05 7fe 25 68 64 7 2. 31 9KN ?? ? ? 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， ?? 29 根據(jù)公路等級，由表 考慮偏載和動載等因素，對路面疲勞損失影響的綜合系數(shù) c ? 按式（ ），荷載疲勞應(yīng)力計算為 pr r f c ps 0 .8 7 2 .3 1 9 1 .0 0 1 .5 2 9 3 .0 8 5 M PaK K K??? ? ? ? ? ? 最大荷載應(yīng)力為： p, m a x r f c pm 0. 87 2. 31 9 1. 00 1. 59 1 3. 21 0 M P aK K K??? ? ? ? ? ? 計算最大溫度應(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： 43 ???? rLt , L s in h ( 1 . 8 7 ) c o s ( 1 . 8 7 ) c o s h ( 1 . 8 7 ) s in ( 1 . 8 7 )1 1 0 . 3 9 0 2 0 . 6 0 9 8c o s ( 1 . 8 7 ) s in ( 1 . 8 7 ) s in h ( 1 . 8 7 ) c o s h ( 1 . 8 7 )C ?? ? ? ? ??)()1( ?????????? ??? eCCeB LLhL 按式（ ）計算最大溫度應(yīng)力： 5c c c gt , m a x L 1 0 2 9 0 0 0 0 . 2 4 9 0 0 . 3 1 7 2 0 . 9 9 3 M Pa22E h T B??? ? ? ?? ? ? ? 其中， c? ——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 10 610?? 90/℃ ； gT ——區(qū)域最大溫度梯度，取值 90(℃ ／ m)。再據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，查表 ，確定可靠度系數(shù) r ? 30 再按式（ ）計算溫度疲勞應(yīng)力： tr t t, m a x 0. 25 3 0. 99 3 0. 25 1 M P ak??? ? ? ? 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 三級公路，目標可靠度為 80%，中等變異水平條件下的可靠度系數(shù) t? 經(jīng)查表可去 到 ，這里取值 得取 。 方案確定 下面分別列出兩種路面的特點： 水泥混凝土路面的特點：它是一種剛度大、擴散荷載應(yīng)力 的能力強、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：強度高，穩(wěn)定性好，受水的漫入和氣候溫度等自然因素影響時，引起的強度變化小，耐久性好，養(yǎng)護維修費用小，抗滑性能好，有利于夜間行車等。 故確定水 泥混凝土結(jié)構(gòu)為最終路面結(jié)構(gòu)方案。路面結(jié)構(gòu)直接曝露在大氣之中，瀝青路面的動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。取設(shè)計厚度為 24cm。 tt,m a x t t tt,m a x r 41 ( ) 58 93 a cf?? ???? ????? ? ? ? ? ??? ???????? 其中， ta ， tb ， tc ——回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表()確定 ,這里取值分別為 ， ， 。 結(jié)構(gòu)層如下 圖 ： 水泥混凝土2 4cm級配碎石粒料20 cmG 圖 路面結(jié)構(gòu)層強度圖 按式（ ）計算板底地基當(dāng)量回彈模量如下： 211x 21 3 0 0 M PahEE h?? 28 ?? x0 .2 6 l n ( ) 0 .8 6 0 .2 6 l n 0 .2 0 .8 6 0 .4 4 2h? ? ? ? ? ? ? t00 300( ) ( ) 6 4 1 2 6 . 6 9 M P a64EEEE ?? ? ? ? 式中： tE ——板底地基當(dāng)量回彈模量； 0E ——路床頂面的綜合回彈模量， xE ——基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量， 21,EE ——基層和底基層或墊層的回彈模量， xh ——基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度， 21,hh ——基層和底基層或墊 層的厚度。普通混凝土板的平面尺寸為寬 ，長 。 軸載換算結(jié)果如表 所示： 表 軸載換算表 車型 iP iN 16ii()PN P 大客車 CA50 后軸 160 中貨車 CAD50 后軸 600 中貨車 EQ140 后軸 100 大貨車 JN150 前軸 200 后軸 200 拖掛車五十鈴 前軸 40 后軸 40 日野車 KB222 前軸 160 后軸 160 16ii1 ()niPNNP??? 注：軸載小于 40KN 的軸載作用不計。這對于有地下管線的城市道路、交通量大的高等級公路會帶來較大困 難。 （ 6） 開放交通較遲。 缺點： （ 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～ 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） 抗滑性能好。由于水泥混凝土路面強度和穩(wěn)定性好，抗侵蝕能力強，所以它經(jīng)久耐用。水泥混凝土路面具有較高的抗壓、抗彎拉力學(xué)強度和抗磨耗能力。它是以混凝土路面板和基、墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)。 代入數(shù)據(jù)， 0. 2 0. 2d e c s b6 0 0 6 0 0 1 6 7 8 0 0 2 1 .2 1 .0 1 .0 4 0 .9 6 ( 0 .0 1 m m )L N A A A??? ? ? ? ? ? ? 單 位 為 設(shè)計資料總結(jié) 設(shè)計彎沉值為 （ ）相關(guān)資料匯 總?cè)缦卤?： 表 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 細粒式密級配 瀝青混凝土 4