【導(dǎo)讀】為半剛性路面時(shí)計(jì)算的當(dāng)量交通量，由8'''定碎石、底基層采用水泥石灰砂礫土。配瀝青混凝土，下面層采用粗粒式瀝青混凝土。該路段處于II區(qū)，為中液限粘性土，查相關(guān)表的土基回彈模量為。該公路為一級(jí)公路，路面等級(jí)系數(shù)CA取，面層是瀝青混凝土路面sA取，

　　

【正文】 水泥穩(wěn)定粒料 1300~1700 26 （ 3）墊層 同樣石灰土 墊層的回彈模量取 500MPa。 （ 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 下表所示。 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： 該公路 位于 II 區(qū)，路基土質(zhì)為 中液限粘性土 土。 路基土回彈模量取 40MPa。 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： 22 221 1 2 22 2 2 212 1 5 0 0 0 . 2 0 5 0 0 0 . 1 5 11400 . 2 0 0 . 1 5X h E h EE M P ahh? ? ? ?? ? ??? 3 3 211 1 2 2 1 21 1 2 23 3 21() 11()1 2 41 5 0 0 0 .2 0 5 0 0 0 .1 5 ( 0 .2 0 0 .1 5 ) 1 1()1 2 4 0 .2 0 1 5 0 0 5 0 0 0 .1 52 .9 7 9Xh E h E h hDh E h EM N mM N m????? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? 1 3 312( ) 12 79 / 11 40 15XxXDh m mE? ? ? ? 0. 45 0. 450. 55 0. 551133 0. 77 911406. 22 [ 1 1. 51 ( ) ] 6. 22 [ 1 1. 51 ( ) ] 4. 14 04011401 1. 44 ( ) 1 1. 44 ( ) 0. 77 2401140( ) 4. 19 6 0. 31 5 40 ( ) 20 8. 45 8 10 040XOXOb Xt x OOEaEEbEEE ah E M P a M P aE????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按下式計(jì)算 330 . 5 3 7 / 0 . 5 3 7 0 . 2 5 3 1 0 0 0 / 2 0 8 . 4 5 8 0 . 7 1 1Ctr h E E m? ? ? ? ? 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40— 2020)，有基層頂面的當(dāng)量回彈模量 Et 27 的最低要求見(jiàn) 下 表所示。 基層頂面回彈模量 Et 最低要求 交通量等級(jí) 特重 重 中等 輕 回彈模量 Et（ MPa） 120 100 80 80 由于所以算的 Et=，大于 100MPa，所以滿足要求。 荷載疲勞應(yīng)力 由 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40— 2020)，采用 水泥穩(wěn)定粒料 做基層時(shí)，宜將基層與混凝土面層視作分離式雙層板進(jìn)行應(yīng)力分析。 0 . 6 2 0 . 6 20 . 0 7 7 0 . 0 7 7 0 . 7 1 1 0 . 2 5 1 . 0 0 4ps r h M P a? ??? ? ? ? ? 普通混凝土面層，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) rk =；水泥穩(wěn)定砂基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù) rk 。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù) fk 。 vfekN? (218) 式中： kf— 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)； Ne— 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)； v — 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， v =，普通混凝土水泥穩(wěn)定砂和貧混凝土， v =； 對(duì)普通混凝土面層， 0 . 0 5 75617335. 7 2. 425vfekN? ? ? 。 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) ck ，按公路等級(jí)查 下表 可得。 綜合系數(shù) ck 公路等級(jí) 高速公路 一級(jí)公路 二級(jí)公路 三、四級(jí)公路 ck 由于本公路為 一級(jí) 公路，取 ck = 。 普通混凝土面層的 荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為， ? ?2 0 . 8 7 2 . 4 2 5 1 . 2 5 1 . 0 0 4 2 . 6 4 8p r r f c p sk k k M P a??? ? ? ? ? ? 溫度疲勞應(yīng)力 水泥混凝土面層的最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值 Tg ，可按照公路所在地的公路自然區(qū)劃按 下表選用。 表 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值 Tg 公路自然區(qū)劃 Ⅱ、Ⅴ Ⅲ Ⅳ、Ⅵ Ⅶ 最大溫度梯度 (℃ /m) 88～ 83 90～ 95 86～ 92 93～ 98 本公路 位于 II 區(qū) ，最大溫度梯度取 88℃ /m。 28 普通混凝土面層板長(zhǎng) 5m， / 5 / 0 .7 1 1 7 .0 3 2lr ???；炷撩鎸雍穸?。 查 《公路 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范》 (JTG D40— 2020)附圖，可得： Bx= ， 故最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為： 51 1 0 3 1 0 0 0 0 . 2 5 8 8 0 . 6 8 2 . 3 1 922c c gtm xa E h T B M P a??? ? ? ?? ? ? ? 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) [ ( ) ]ctmrt tm rfk a bf???? a、 b 和 c— 回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表 確定。 表 回歸系數(shù) a、 b 和 c 系 數(shù) 公路自然區(qū)劃 II III Ⅳ V Ⅵ V11 a b c 本公路 位于 II 區(qū) ，取 a=， b=， c= 。 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) 1. 32 35. 0 2. 31 9[ ( ) ] [ 0. 82 8 ( ) 0. 04 1 ] 0. 55 82. 31 9 5ctmrt tm rfk a bf??? ? ? ? ? ? 在臨界荷位處 的溫度疲勞應(yīng)力按 下 式 計(jì)算確定： tr t tmk??? (223) 則有， ? ?0 . 5 5 8 2 . 3 1 9 1 . 2 9 4tr t tmk M P a??? ? ? ? 分離式復(fù)合式路面中水泥穩(wěn)定 粒料 基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計(jì)。 應(yīng)力驗(yàn)算 所以 可得 一級(jí) 公路的安全等級(jí)為一級(jí)，目標(biāo)可靠度為 90％，相應(yīng)的變異水平等級(jí)為 中 。再由 下表 可得可靠度系數(shù) r 。 表 可靠度系數(shù) r 變異水平等級(jí) 目標(biāo)可靠度（％） 95 90 85 80 低 ～ ～ ～ — 中 ～ ～ ～ ～ 高 — ～ ～ ～ 29 確定可靠度系數(shù) r = 。 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為 設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，其表達(dá)式采用下式計(jì)算： ? ?r pr tr rrf???? (224) 普通混凝土面層 為， ? ? ? ?1 .2 3 2 .6 4 8 1 .2 9 4 4 .8 4 9 5 .0r p r trr M P a M P a??? ? ? ? ? ? ? 驗(yàn)算合格，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整以及設(shè)計(jì)人員對(duì)路面厚度進(jìn)一步的修改 , 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下 : 普通混凝土 面層 250 mm 水泥穩(wěn)定粒料 200 mm 石灰土 150 mm 新建路基 接縫設(shè)計(jì) 混凝土路面板由于溫度或濕度變化、硬化時(shí)的收縮等原因，會(huì)出現(xiàn)脹縮合翹曲。設(shè)置接縫，可減小混凝土板因變形受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并滿足施工的需要。 縱向接縫 縱縫設(shè)在劃分車道線的位置，由于一次鋪筑寬度小于路面寬度，設(shè)置縱向施工縫。縱縫與路線中縫平行。縱向施工縫采用平縫加拉桿形式，上部鋸切槽口，深度為 30mm，寬度為5mm， 槽內(nèi)灌塞填縫料。 拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚中央，并對(duì)拉桿中部 100mm 范圍內(nèi)進(jìn)行防銹處理。拉桿的直徑、長(zhǎng)度和間距，參照 下 選用。施工布設(shè)時(shí)，拉桿間距按橫向接縫的實(shí)際位置予以調(diào) 整。 拉桿直徑、長(zhǎng)度和間距（ mm） 面層厚度 （ mm） 到自由邊或未設(shè)拉桿縱縫的距離（ m） 200~250 14700900 14700800 14700700 14700600 14700500 14700400 260~300 16800900 16800800 16800700 16800600 16800500 16800400 由于 設(shè)計(jì)混凝土面層厚度為 250mm，一車道寬度即到自由邊距離為 。 選用直徑 Φ14 螺紋鋼筋，長(zhǎng)度 700mm，間距 700mm。 30 橫向接縫 橫縫垂直于縱縫，有縮縫、脹縫和施工縫三種。由于設(shè)置脹縫不僅給施工帶來(lái)不便，而且也容易出現(xiàn)碎裂、唧泥和錯(cuò)臺(tái)等病害。因此本設(shè)計(jì)主要采用縮縫和施工縫兩種接縫形式。 每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，設(shè)置橫向施工縫，其位置選在縮縫處。采用傳力桿的平縫形式 。 橫向縮縫等間距布置，采用假縫形式。由于特重交通，采用設(shè)傳力桿假縫形式。橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為面層厚 度的 1/4，寬度為 5mm，槽內(nèi)填塞填縫料。高速公路的橫向縮縫槽口增設(shè)深 20mm、寬 6~10mm 的淺槽口 。 傳力桿采用光面鋼筋。其尺寸和間距可按 下表 選用。最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為 200mm。 傳力桿尺寸和間距（ mm） 面層厚度（ mm） 傳力桿直徑 傳力桿最小長(zhǎng)度 傳力桿最大間距 220 28 400 300 240 30 400 300 260 32 450 300 280 35 450 300 300 38 500 300 水泥混凝土面層厚度 250mm。則采用傳力桿直徑 Φ32 光面鋼 筋，長(zhǎng)度 450mm，間距300mm。 水泥混凝土 路面 結(jié)構(gòu)層技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： 綜上所述： 方案一： 混凝土面板厚度 25cm，總厚度為 60cm。 由概預(yù)算表可得： 這條一級(jí)公路每米造價(jià)為： 2 5 0 .6 1 2 7 2 .7 1 9 9 9 .4 51 5 2 2 .7 7??? （ 元 ） 方案二： 混凝土面板厚度為 25cm，總厚度為 60cm。 由概預(yù)算表可得： 這條一級(jí)公路每米造價(jià)為： 2 7 5 .2 2 2 7 2 .7 1 9 9 9 .4 51 5 4 7 .3 8??? （ 元 ） 31 所以 水泥 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后確定選方案一 8．選定的瀝青路面與水泥路面方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，選定最終 方案 選擇的瀝青路面為： 瀝青 層厚度 22cm，總厚度為 。 由概預(yù)算表可得： 這條一級(jí)公路每米造價(jià)為： 39 8. 76 38 5. 04 12 05 .0 9 10 19 .9 1 54 4. ( ? ? ? ?? 元 ） 選擇的水泥路面為： 混凝土面板厚度 25cm，總厚度為 60cm。這條一級(jí)公路每米造價(jià)為： 2 5 0 .6 1 2 7 2 .7 1 9 9 9 .4 51 5 2 2 .7 7??? （ 元 ） 瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)為具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度、具有一定的彈性和塑性變形能力、與汽車輪胎附著力好、高度的減震性、不揚(yáng)塵，易清洗、維修簡(jiǎn)單，可再生利用。缺點(diǎn)為施工受季節(jié)限制，氣候影響大、工藝要求高，有一定毒性、 材料易老化、初期建設(shè)費(fèi)用高。 水泥路面的優(yōu)點(diǎn)為強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、能見(jiàn)度高。缺點(diǎn)為水和水泥用量大、有接縫舒適性差、開(kāi)放交通遲、修復(fù)困難。 所以由上述瀝青路面與水泥路面方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后，最終選擇水泥 混凝土 路面的方案一。