【文章內(nèi)容簡介】 (22) 或 5 0 . 2 21 .0 7 1 0iiP? ???? (23) 或 8 0 . 2 22 .2 4 1 0iiP? ???? (24) 式中： Ns— 100KN 的單軸 雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)； Pi— 單軸 單輪、單軸 雙輪組、雙軸 雙輪組或三軸 雙輪組軸型 i 級軸載的總重（ KN）； n — 軸型和軸載級位數(shù)； iN — 各類軸型 i 級軸載的作用次數(shù)； i? — 軸 輪型系數(shù)，單軸 雙輪組時， i? =1；單軸 單輪時，按（ 22）計算；雙軸 雙輪組時，按（ 23）計算；三軸 雙輪組時，按（ 24）計算。 對于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計，去掉影響較小的軸載小于 40KN 的交通量。并由式 ~ 計算結(jié)果列表如下： 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 18 頁 共 38 頁 表 軸載換算計算表 軸載 Pi（ KN） 每日通過次數(shù)（次/d） i? 16100P?????? BZZ100 軸次 （次 /d） 4768 1 11 294 1 1 1680 1 0 0 1680 1 2166 1800 1 0 1800 1 16844 480 1 0 0 1600 1 51 2 563 106 1 280 480 106 3 2110 1600 106 1571 ∑=20648 則可知本路建成初期每晝夜雙向混合交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)為20648 次 /d。 交通分析 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)可得高速公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為 30 年，具體數(shù)值見 表 ： 表 可靠度設(shè)計指標(biāo) 公路技術(shù)等級 高速公路 一級公路 二級公路 三、四級公路 安全等級 一級 二級 三級 四級 設(shè)計基準(zhǔn)期（ a） 30 30 20 20 目標(biāo)可靠度（％） 95 90 85 80 目標(biāo)可靠指標(biāo) 變異水平等級 低 低～中 中 中～高 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 19 頁 共 38 頁 則設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)路面所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)為 Ni，則有： ? ?1365 11ti nN ?? ??? ? ??? (25) 其中， t =30， n1=20648， γ =% 。 則有 ? ?? ? 1 1 9 4 8 8 3 3 1 910 9 2 9 2 2 0 6 4 83 6 5 30 ?????iN。 由于路面設(shè)計依據(jù)的交通量是設(shè)計車道上的交通量，所以，應(yīng)對道路交通量乘以方向不均勻系數(shù)及車道不均勻系數(shù)。 方向不均勻系數(shù)取 ，車道不均勻系數(shù)取 。 則有 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù) Ns 為： Ns=Ni=1194883319=597441660 。 車道橫斷面上各點所受的 軸載作用次數(shù)，僅為通過該車道斷面的軸載作用次數(shù)的一部分。水泥混凝土路面的臨界疲勞荷位為縱縫邊緣中部，該處的輪跡橫向分布系數(shù)，按實際測定結(jié)果參照表 所示。 表 車輛輪跡橫向分布系數(shù) 公路等級 縱縫邊緣處 高速 、 一級公路 、 收費站 ~ 二級及二級 以 下公路 行車道寬大于 7m ~ 行車道寬小于或等于 7m ~ 本公路為高速公路雙向 四 車道，取 η= 。 則，設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)面層臨界荷位出得標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù) Ne。 Ne=Nsη=597441660=119488332。 (26) 水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，按設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)分為 4 級，分級范圍如表 所示。 表 交通分級 交通等級 特重 重 中等 輕 設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù) Ne（ 104） ＞ 2020 100～ 2020 3～ 100 ＜ 3 由表 可知， 本 道路交通屬于特重交通。 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 20 頁 共 38 頁 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計 組成水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)層包括：墊層、基層和面層等，各結(jié)構(gòu)層的功能和作用各不相同。 墊層設(shè)計 本公路路基土質(zhì)較差、水溫狀況 不良 ， 需要在路基和基層之間設(shè)置墊層，以改善路基的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強度、剛度及溫度性。 由于修筑墊層的材料，強度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設(shè)計 考慮到公路所在地區(qū)降雨量較大，地下水位較高， 主要采用排水墊層。排水墊層所采用的材料是砂礫，砂礫墊層應(yīng)采用潔凈的中 、粗砂及礫石，含泥量不大于 5%，并將其中的植物 、雜質(zhì)清除干凈，也可以采用天然級配的砂礫料，其最大粒徑不大于 50mm。應(yīng)注意防止粗細(xì)粒料分離現(xiàn)象。 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)，墊層的寬度應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為 150mm。本設(shè)計取墊層厚度為 180mm。 基層設(shè)計 在面層下設(shè)置基層的主要目的是防止唧泥、錯臺和由此引起的面板斷裂等損壞的出現(xiàn)。要求剛度與面層匹配，細(xì)粒土含量少、耐沖刷能力強和有排水設(shè)施。由于本公路為高速公路，對基層的上述要求較高。 （ 1） 類型 由于本公路交通屬于特重交通。 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)可得適宜的基層類型如表 所示。 表 適宜各類交通等級的基層類型 交通等級 基層類型 特重交通 貧混凝土 、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層 重交通 水泥穩(wěn)定粒料或瀝青穩(wěn)定碎石基層 中等或輕交通 水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級配粒料基層 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 21 頁 共 38 頁 由表 本設(shè)計路面基層采用 水泥穩(wěn)定砂 。 同時考慮到特種交通的需求，同時加設(shè) 選用水泥穩(wěn)定粒料 (水泥用量 5％ )的底基層。 （ 2） 寬度 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)知。基層的寬度應(yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出 300mm（采用小型機具施工時）或 500mm（軌模式攤鋪機施工時）或 650mm（滑模式攤鋪機施工時）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面 層相同時，基 層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。本設(shè)計 采用與路基同寬度的基層。 （ 3） 厚度 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)。可知各類基層厚度的適宜范圍，如表 所示。 表 各類基層厚度的適宜范圍 基層類型 厚度適宜的范圍（ mm） 貧混凝土或碾壓混凝土基層 120～ 200 水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層 150～ 250 瀝青混凝土基層 40～ 60 瀝青穩(wěn)定碎石基層 80～ 100 級配粒料基層 150～ 200 多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層 100～ 140 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層 80～ 100 由于本設(shè)計采用 水泥穩(wěn)定砂 基層，且考慮到交通容量特別大，并結(jié)合貧混凝土的材料性能，決定采用 160mm 的 水泥穩(wěn)定沙粒 基層。 水泥穩(wěn)定 沙粒 底基層的厚度綜合考慮采用 180mm 面層設(shè)計 水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。 面層采用設(shè)接縫的普通混凝土。具體設(shè)計參數(shù)見下節(jié)，水泥混凝土路面設(shè)計 。 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 22 頁 共 38 頁 路肩設(shè)計 路肩的作用是為路面提供側(cè)向支承，并承受一定的荷載。 本設(shè)計路肩鋪面采用水泥混凝土面層。高速公路硬路肩水泥混凝土面層的厚度采用與行車道面層等 厚，基層與行車道基層相同 。 路面排水設(shè)計 （ 1）高速公路因平縱橫三方面均要求較高，所以路基填挖較大。一般需設(shè)置攔水帶，防止雨水集中沖刷填方坡面，造成坡面拉溝，甚至沖毀路基。攔水帶采用形式如圖 所示。 圖 攔水帶示意圖 （ 2）中央分隔帶排水的作用主要是排除中央分隔帶范圍內(nèi)的表面滲入水，本設(shè)計采用凸形表面有鋪面封閉的中央分隔帶，如圖 所示。 1:11:1鋪面封閉底基層基層面層涂刷粘層瀝青1cm 厚座底砂漿 圖 中央分隔帶排水 （ 3）行車道路面應(yīng)設(shè)置雙向或單向橫坡，坡度為 2％。路肩鋪面的橫向坡度值比行車道路面的橫坡值大 1％，為 3％。 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 23 頁 共 38 頁 （ 4）行車道路面結(jié)構(gòu)設(shè)置了排水墊層，在排水墊層外側(cè)邊緣設(shè)置縱向集水溝，并間隔 50~100m 設(shè)置橫向排水管。排水墊層的縱向邊緣集水溝設(shè)在路床邊緣。集水溝的縱坡與路線縱坡相同。 （ 5）集水溝的寬度通常采用 300mm。集水溝的深度為保證集水管管頂?shù)陀谂潘畬拥酌?，并有足夠厚度和回填料使集水管不被施工機械壓裂。采用 200mm。 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計 . 初擬路面結(jié)構(gòu) 由表 知， 相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低級 。根據(jù)高速公路特重交通等級和低變異水平等級，查表 初擬普通混凝土面層厚度為 ， 水泥穩(wěn)定砂 基層 ，底基層選用水泥穩(wěn)定粒料 (水泥用量 5％ )，厚 ，墊層為 天然沙礫 。水泥混凝土上面層板的平面尺寸長為 、寬從中央分隔帶至路肩依次為 、 、 ；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。 水泥穩(wěn)定砂 不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距 (板長 )4m。 表 水泥混凝土面層厚度參考范圍 交通等級 特重 重 公路等級 高速 一級 二級 高速 一級 二級 變異水平等 級 低 中 低 中 低 中 低 中 面層厚度（ mm） ≥ 260 ≥ 250 ≥ 240 270～ 240 260～ 230 250～ 220 . 路面材料參數(shù)的確定 （ 1）面層 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)可得普通混凝土面層彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值如表 所示。 表 水泥混凝土設(shè)計彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 交通等級 特重 重 中等 輕 水泥混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（ MPa） 鋼纖維混凝土的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（ MPa） 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 24 頁 共 38 頁 同時可得相應(yīng)的 彎拉彈性模量如表 所示。 表 水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗參考值 彎拉強度（ MPa） 抗壓強度（ MPa） 彎拉彈性模量（ GPa） 10 15 18 21 23 25 27 29 31 33 綜上分析， 取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31GPa。 （ 2）基層 參考有關(guān)資料， 水泥穩(wěn) 定砂 彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 27GPa。 又由表 得 水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1300MPa。 表 墊層和基層材料回彈模量 經(jīng)驗參考值 材料類型 回彈模量（ MPa） 天然沙礫 150~200 水泥穩(wěn)定粒料 1300~1700 （ 3）墊層 同樣由表 得天然 砂 礫墊層的回彈模量取 200MPa。 （ 4）路基 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D40—2020)建議路基土回彈模量取值如表 所示。 表 中濕路基路床頂面回彈模量（ MPa） 土組 公路自然區(qū)劃 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 土質(zhì)砂 26~42 40~50 39~50 35~60 50~60 粘質(zhì)土 25~45 30~40 25~45 30~45 30~45 粉質(zhì)土 22~46 32~54 30~50 27~43 30~45 由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》可知： 山東 大部分位于 II2a 遼河平原凍融交替副區(qū)，屬于 東部溫潤季凍 區(qū) 。路基土質(zhì)為粉質(zhì)土。 路基土回彈模量取 40MPa。 雙向四車道高速公路路基路面工程 第 25 頁 共 38 頁 . 基層頂面回彈模量 由 《公路 水