【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 66 04 北京 BJ130 1 2 141 05 東風(fēng) EQ140 1 2 652 06 黃河 JN163 1 2 892 07 東風(fēng) SP9250 3 2 226 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 48 頁(yè) 軸載換算 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)得標(biāo)準(zhǔn)軸載的有關(guān)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表 ： 表 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 BZZ— 100 軸載 P（ KN） 100 輪胎接地壓強(qiáng) p（ MPa） 單輪傳壓面當(dāng)量直徑 d（ cm） 兩輪中心距（ cm） 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)，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020) 有 161 100n is i ii PNN?? ??? ????? (21) 3 0. 10iiP? ??? (22) 或 5 0. 7 10iiP? ???? (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(jí)軸載的總重（ KN）； n — 軸型和軸載級(jí) 位數(shù)； iN — 各類軸型 i 級(jí)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（ 22）計(jì)算；雙軸 雙輪組時(shí)，按（ 23）計(jì)算；三軸 雙輪組時(shí)，按（ 24）計(jì)算。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，去掉影響較小的軸載小于 40KN 的交通量。并由式 ~ 計(jì)算結(jié)果列表如下： 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 48 頁(yè) 表 軸載換算計(jì)算表 軸載 Pi（ KN） 每日通過(guò)次數(shù)（次/d） i? 16100P?????? BZZ100 軸次 （次 /d） 466 1 0 0 466 1 652 1 892 1 0 0 114 892 1 7252 226 1 0 0 3 226 109 108 ∑=7900 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7900 (1+%)5=12600 次 /d。 交通分析 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)可得高速公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 30 年，具體數(shù)值見(jiàn)表 ： 表 可靠度設(shè)計(jì)指標(biāo) 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) 四級(jí) 設(shè)計(jì)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(jí) 低 低～中 中 中～高 則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)路面所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)為 Ni，則有： ? ?1365 11ti nN ?? ??? ? ??? (25) 其中， t =30， n1=12600， γ =% 。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 48 頁(yè) 則有 Ni= ? ?? ? 7 2 84 3 8 82 1 2 60 0365 30 ????。 車道橫斷面上各點(diǎn)所受的軸載作 用次數(shù)，僅為通過(guò)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(shí)際測(cè)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(jí) 縱縫邊緣處 高速 、 一級(jí)公路 、 收費(fèi)站 ~ 二級(jí)及二級(jí)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六車道，取 η= 。 則，設(shè)計(jì)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=728438828=145687765 。 (26) 水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為 4 級(jí)，分級(jí)范圍如表 所示。 表 交通分級(jí) 交通等級(jí) 特重 重 中等 輕 設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)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。 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 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(jì) 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(qiáng)度、剛度及溫度性。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 48 頁(yè) 由于修筑墊層的材料，強(qiáng)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(jì)考慮到公路所在地區(qū)冬季凍脹，春季翻漿，主要采用排水隔溫墊層。排水隔溫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(jí)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(jì) 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(jì)取墊層厚度為 180mm。 基層設(shè)計(jì) 在面層下設(shè)置基層的主要目的是防止唧泥、錯(cuò)臺(tái)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(qiáng)和有排水設(shè)施。由于本公路為高速公路，對(duì)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(jì) 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(jí)的基層類型 交通等級(jí) 基層類型 特重交通 貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土基層 重交通 水泥穩(wěn)定粒料或?yàn)r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(jí)配粒料基層 由表 本設(shè)計(jì)路面基層采用碾壓混凝土。同時(shí)考慮到特種交通的需求，同時(shí)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(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)知?；鶎拥膶挾葢?yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出 300mm（采用小型機(jī)具施工時(shí)）或 500mm（軌模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）或 650mm（滑模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）。路肩采用混凝土 面層，其厚度與行車道面層相同時(shí)，基層寬度宜與路基同寬。級(jí)配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。本設(shè)計(jì)采用與路基同寬度的基層。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 48 頁(yè) （ 3） 厚度 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)?？芍黝惢鶎雍穸鹊倪m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(jí)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(jì)采用碾壓混凝土基層，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 180mm 的碾壓混凝土基層。水泥穩(wěn)定粒料底基層的厚度綜合考慮采用 180mm 面層設(shè)計(jì) 水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(jì)參數(shù)見(jiàn)下節(jié)，水泥混凝土路面設(shè)計(jì)。 路肩設(shè)計(jì) 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(jì)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(jì) （ 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。攔水帶南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 48 頁(yè) 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(jì)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1c m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％。 （ 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(jī)械壓裂。采用 200mm。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 48 頁(yè) 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì) . 初擬路面結(jié) 構(gòu) 由表 知， 相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路特重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查表 初擬普通混凝土面層厚度為 ，碾壓混凝土基層 ，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(zhǎng)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。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距 (板長(zhǎng) )4m。 表 水泥混凝土面層厚度參考范圍 交通等級(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） ≥ 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(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)可得普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值如表 所示。 表 水泥混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 交通等級(jí) 特重 重 中等 輕 水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ MPa） 鋼纖維混凝土的彎 拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ MPa） 同時(shí)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(yàn)參考值 彎拉強(qiáng)度（ MPa） 抗壓強(qiáng)度（ MPa） 彎拉彈性模量（ GPa） 10 15 18 21 23 25 27 29 31 33 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 《路基路面工程》課程設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 48 頁(yè) 綜上分析， 取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31GPa。 （ 2）基層 參考有關(guān)資料， 碾壓混凝土彎拉強(qiáng)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(yàn)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 得天然沙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(jì) 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： 遼寧 大部分位于 a2II 遼河平原凍融交替 區(qū)，屬于 東部溫季凍 區(qū)。路基土質(zhì)為粉 性亞粘土 。 路基土回彈模量取 48MPa。 . 基層頂面回 彈模量 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40—2020)得基層頂面回彈模量的計(jì)算公式如下： 1 30 0b xtxEE ah E E???