【文章內(nèi)容簡介】 照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》附錄 A的瀝青路面施工氣候分區(qū)，湖南屬于熱區(qū)，最低日平均氣溫大于 0℃，另外根據(jù)該地區(qū)的降雨量，屬于多雨濕潤地區(qū)。 3. 沿線有豐富的砂石材料，砂質(zhì)好；石料為石灰?guī)r，質(zhì)量可靠，運(yùn)輸便利；當(dāng)?shù)赜兴鄰S和電廠，粉煤灰較豐富。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 依據(jù)規(guī)范要求，選用的各結(jié)構(gòu)層，其中基層采用水泥穩(wěn)定碎石，以滿足多雨濕潤地區(qū)路面結(jié)構(gòu)層排水的要求?；炷谅访娼Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高、穩(wěn)定性及耐久性好，但是水泥的需求量大，有接縫，這些接縫影響行車的舒適性，增加施工和養(yǎng)護(hù)的復(fù)雜性，而且又是路面的薄弱點(diǎn)，如處理不當(dāng)，將導(dǎo)致路面板邊和板角處的破壞；開放交通較遲；修復(fù)困難，混凝土路面破壞后，開挖很困難，修補(bǔ)工作量也大，且影響交通。 瀝青路面是用瀝青材料做結(jié)合料粘 結(jié)礦物修筑面層與各類基層和墊層所組成的路面結(jié)構(gòu)。由于瀝青路面使用瀝青結(jié)合料，因而增強(qiáng)了礦料間的結(jié)合力，提高了混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使路面的使用質(zhì)量和耐久性都得到提高。與水泥混凝土路面相比，瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、開放交通早、容易養(yǎng)護(hù)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 依據(jù)設(shè)計(jì)要求，擬分別采用兩種路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案（水泥砼路面與瀝青砼路面兩種方案）進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)方案比選，選取其中最優(yōu)方案作為本設(shè)計(jì)路段路面結(jié)構(gòu)，并付諸于工程實(shí)際。 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì) 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用彈性層狀體系理論結(jié)合本路段新建瀝青路面設(shè)計(jì)基本參數(shù)（如路面等級、面層類型、土基回彈模量、各結(jié)構(gòu)層材料抗壓回彈模量及抗拉強(qiáng)度等）采用公路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算。其基本原理依據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度。 1. 軸載分析 路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載 100KN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 （ 1）以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(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 軸載換算采用如下的計(jì)算公式： 1 ()k iii pN c c n p???? （ ） 式中： N — 標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次，次 /日； in — 被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次 /日； P— 標(biāo)準(zhǔn)軸載， KN； ip — 被換算車輛的各級軸載， KN； K— 被換算車輛的類型數(shù)； 1c — 軸載系數(shù)， )1( ??? mc ， m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距離大于 3m時(shí)，湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于 3m時(shí)，應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)； 2c — 輪組系數(shù)，單輪組為 ， 雙輪組為 1，四輪組為 。 表 交通資料 序號 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(m) 交通量 （輛 /日） 1 三菱 T653B 1 雙輪組 300 2 黃河 JN163 1 雙輪組 300 3 東風(fēng) EQ155 2 雙輪組 3 400 4 新疆XJ662A 1 雙輪組 500 5 湘江 HQP40 1 雙輪組 3 400 表 軸載換算結(jié)果（彎沉） 車型 ip /KN 1c 2c in 1c 2 ()ii p p? 三菱 T653B 前軸 1 300 后軸 1 1 300 黃河 JN163 前軸 1 300 后軸 1 1 300 東風(fēng) EQ155 前軸 1 400 后軸 2 1 400 新疆 XJ－ 662A 前軸 1 500 后軸 1 1 500 湘江 HQP40 前軸 1 400 后軸 1 1 400 累計(jì) ② 累計(jì)當(dāng)量軸次 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取 15年，六車道的車道系數(shù)是 ~，取 。 ?? ? 1]1[365NN t1e －）（＝ ? （ ） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 式中： eN －設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)交通量； lN －設(shè)計(jì)的初始年平均日交通量； ? －設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年平均增長率； ? －輪跡分布系數(shù)； t－設(shè)計(jì)年限。 則 ＝－）（＝ 1][10 22 .799365N 10e ????2113019 次 （ 2）驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次。 ① 軸載換算 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸載大于 50KN 的各級軸載（包括車輛的前后軸）的作用次數(shù) N，應(yīng)按下述公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 P 的當(dāng)量作用次數(shù)。 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為 39。 39。 8121 ()k iii pN c c n p???? （ ） 式中： 39。1c －為軸數(shù)系數(shù)， )1(2139。1 ??? mc ； 39。2c －輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 1，四輪組為 。 表 交通資料 序號 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(m) 交通量 （輛 /日） 1 三菱 T653B 1 雙輪組 300 2 黃河 JN163 1 雙輪組 300 3 東風(fēng) EQ155 2 雙輪組 3 400 4 新疆 XJ662A 1 雙輪組 500 5 湘江 HQP40 1 雙輪組 3 400 表 軸載換算計(jì)算結(jié)果 車型 ip /KN 39。1c 39。2c 39。in 39。1c 39。82 ()ii pp? 黃河 JN163 前軸 1 300 后軸 1 1 300 東風(fēng) EQ155 后軸 2 1 400 新疆 XJ－ 662A 后軸 1 1 500 湘江 HQP40 后軸 1 1 400 （待續(xù)） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 續(xù)表 累計(jì) ② 累計(jì)當(dāng)量軸次 次＝－）（＝－）（＝ 1][98 1][365NN 1010le ??????? 2. 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 200 萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土（ 13cm）、基層采用水泥碎石（ 40 cm）。 規(guī)范規(guī)定城市二級道路的面層由二至三層組成，查規(guī)范，采用二層瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青抗滑表層（厚 4cm），下面層采用中粒式（厚 4cm）加粗粒式（厚 5cm）瀝青混凝土（厚 9cm）。 3. 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度 表 各層材料抗壓模量（ 20℃ ）與劈裂強(qiáng)度 層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度(cm) 抗壓模量(MPa) (20℃ ) 抗壓模量(MPa) (15℃ ) 容許應(yīng)力(MPa) 劈裂 強(qiáng)度 1 細(xì)粒式瀝青 4 1400 2021 2 粗粒式瀝青混凝土 8 1000 1200 3 水泥穩(wěn)定砂礫 1500 1500 4 土基 4. 土基回彈模量的確定 該路段處于Ⅳ 5 區(qū)，為粘質(zhì)土，稠度為 ，查《路基路面工程》表 ，可知土基回彈模量為 。 5. 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 對于中等城市主干路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。 （ 1）設(shè)計(jì)彎沉值 該道路為中等城市主干道，路面等級系數(shù) ? ，面層是瀝青混凝土路面 sA取 ，半剛性基層，底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù) ?bA 。 設(shè)計(jì)彎沉值為： 0. 2 0. 2el 60 0 N 60 0 21 13 01 9 1. 1 1. 0 1. 0 35 .9d c s bA A A? ? ? ? ?－ ＝ ＝（ ） （ 2）各層材料的容許層底拉應(yīng)力 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 sspR K?? ? （ ） ① 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土： 20 44 0. ??? ＝ceaS A NAK ＝ 2 aSSPR MPK ??? ?? ② 粗粒式密級配瀝青混凝土： ceaS A NAK ? 20 4489 ???? 0 .8 0 .3 62 .2SPRaS MPK?? ? ? ? ③ 水泥穩(wěn)定砂礫： 1 .5 71 .120448920 .3 50 . 1 1＝???ceS ANK aSPR S ??? ?? 6. 設(shè)計(jì)資料總結(jié) 設(shè)計(jì)彎沉值為 （ ）相關(guān)資料匯總?cè)绫?。 表 設(shè)計(jì)資料匯總表 材料名稱 層厚 (cm) 容許拉應(yīng)力（ aMP ） 細(xì)粒式瀝青 4 粗粒式瀝青混凝土 9 水泥穩(wěn)定砂礫 40 土基 — — 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 1. 軸載分析 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以 100KN 的單軸 雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸 輪型和軸載的作用次數(shù)，按下式換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。 SN =161 100n iiii PN?? ??????? （ ） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 i? = ?? iP （ ） 或 i? = ??? iP （ ） 或 i? = ??? iP （ ） 式中： SN — 100KN 單軸 雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)； iP — 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(shí)， i? =1；單軸 單輪時(shí)，按式（ 45）計(jì)算；雙軸 雙輪組時(shí)，按式（ 46）計(jì)算；三軸 雙輪組時(shí)，按式（ 47）計(jì)算。 凡是前、后軸載大于 40KN 的軸數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)。對于前、后軸載小于或等于 40KN 的軸數(shù)，因?yàn)樗诨炷涟鍍?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力很小，引起的疲勞損傷也很輕微，故可略去不計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的交通資料為雙車道雙向調(diào)查結(jié)果，如表 ： 表 交通資料 序號 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(m) 交通量 （輛 /日） 1 三菱 T653B 1 雙輪組 300 2 黃河 JN163 1 雙輪組 3 300 3 東風(fēng) EQ155 2 雙輪組 3 400 4 新疆XJ662A 1 雙輪組 500 5 湘江 HQP40 1 雙輪組 3 400 表 計(jì)算設(shè)計(jì)年通過的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 車型 車軸 )(KNPi i? )/( 日次Ni 16()100iiipN? 三菱 T653B 后軸 1 300 10－ 3 黃河 JN163 前軸 359 300 后軸 1 300 （待續(xù)） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 續(xù)表 東風(fēng) EQ155 后軸 10－ 5 400 10－ 7 新疆 XJ－662A 后軸 1 500 湘江 HQP40 后軸 1 400 累計(jì) 平均增長率為： 005?i 2. 交通參數(shù)分析 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)，可按下式計(jì)算確定。 ? ?? ? ?rtrse ggNN 36511 ???? （ ） 式中： eN — 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)； t — 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期； rg — 交通量年平均增長率； ? — 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)。 查規(guī)范知，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù) ?? 。已知交通量年平均增長率為 5%。將參數(shù)代入上式計(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： ? ?? ? ?rtrse ggNN 36511 ????= ? ?? ? 13 01. 33 5 36515130 80. 68 9 002021 ?????? （萬次） 由規(guī)范知：設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù) 4e4 102 0 0 0N101 0 0 0 ???? 時(shí)，屬重交通等級。所以該路屬重交通等級。 3. 初擬路面結(jié)構(gòu) 由規(guī)范知，相應(yīng)于安全等級三級的變異水平等級取中級。根據(jù)二級道路、特重交通等級和中級變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為 ?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量 5%），厚 ；墊層選用 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寬為 m，長 ，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。 4. 路面材料參數(shù)確定 查規(guī)范知，取重交通等級的普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量取 cE =30GPa。 查規(guī)范知，路基回彈模量取 0E? 30M