【正文】 水泥混凝土 24cm 基層 二灰碎石 20cm E1 = 1400Mpa 墊層 二灰土 20cm E2 = 800Mpa 土基 E0 = 35Mpa 結(jié)構(gòu)層示意圖計算基層頂面當量回彈模量，如下： = ==175MPa其中，—基層頂面的當量回彈模量—路床頂面的回彈模量—基層和底基層或墊層的當量回彈模量 —基層和底基層的當量回彈模量—基層和底基層或墊層的當量厚度—基層和底基層或墊層的當量彎曲剛度 —基層和底基層或墊層的厚度 —與 有關(guān)的回歸系數(shù) 普通混凝土面層的相對剛度半徑計算為： 標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為： 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)，考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損傷影響的綜合系數(shù)產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力由規(guī)范，Ⅳ區(qū)最大溫度梯度取，, , ，最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為： 查《規(guī)范》,b,c得a=,b=,c=溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) =臨界荷載處的溫度疲勞應(yīng)力：。查《規(guī)范》得，一級公路安全等級為二級，相應(yīng)于二級安全等級的變異水平等級可為低～中，目標可靠度為90%，再據(jù)查得目標可靠度和變異系數(shù)等級查表，確定可靠度系數(shù)。通過將相關(guān)數(shù)據(jù)輸進道路路面設(shè)計軟件中可得路面設(shè)計，優(yōu)化成果如下。輸進軟件的剛性與柔性路面相關(guān)數(shù)據(jù)。軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力計算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)1三菱FR41530511雙輪組02五十鈴NPR595G441雙輪組03江淮HF140A1雙輪組04江淮HF1501雙輪組05東風KM3401雙輪組06東風SP9135B2雙輪組47五十鈴EXR181L601003雙輪組4設(shè)計年限 15 車道系數(shù) 0 .5 交通量平均年增長率 5 ％當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1310 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 5158895 當進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1707 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 6722316 公路等級 一級公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : ()層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 2 中粒式瀝青混凝土 1 3 粗粒式瀝青混凝土 4 二灰碎石 5 石灰土 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 5 標 準 軸 載 : BZZ100 路面設(shè)計彎沉值 : () 路面設(shè)計層層位 : 5 設(shè)計層最小厚度 : 15(cm)表26 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)1細粒式瀝青混凝土5140020002中粒式瀝青混凝土6120016003粗粒式瀝青混凝土7100012004二灰碎石20150015005石灰土205505506土基35 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= () H( 5 )= 20 cm LS= () H( 5 )= 25 cm LS= () H( 5 )= cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 5 )= cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 5 )= cm(僅考慮彎沉) H( 5 )= cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: H( 5 )= cm(僅考慮彎沉) H( 5 )= cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 通過對設(shè)計層厚度取整以及設(shè)計人員對路面厚度進一步的修改, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: 細粒式瀝青混凝土 5 cm 中粒式瀝青混凝土 6 cm 粗粒式瀝青混凝土 7 cm 石灰粉煤灰碎石 20 cm 石灰土 20 cm 土基 竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 5 標 準 軸 載 : BZZ100表27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℃)計算內(nèi)容1細粒式瀝青混凝土514002000計算應(yīng)力2中粒式瀝青混凝土612001600計算應(yīng)力3粗粒式瀝青混凝土710001200計算應(yīng)力4二灰碎石2015001500計算應(yīng)力5石灰土20550550計算應(yīng)力6土基35 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= () 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= () 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= () 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= () 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= () 土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= ()(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= ()(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式) 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 1 )= (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 2 )= (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 3 )= (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 4 )= .146 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 5 )= .088 (MPa)設(shè) 計 內(nèi) 容 : 新建單層水泥混凝土路面設(shè)計 公 路 等 級 : 一級公路 變異水平的等級 : 低 級 可 靠 度 系 數(shù) : 面 層 類 型 : 普通混凝土面層行駛方向分配系數(shù) 1 車道分配系數(shù) 1 輪跡橫向分布系數(shù) 交通量年平均增長率 5 ％混凝土彎拉強度 5 MPa 混凝土彎拉模量 31000 MPa混凝土面層板長度 m 地區(qū)公路自然區(qū)劃 Ⅳ面層最大溫度梯度 92℃/m 接縫應(yīng)力折減系數(shù) 基(墊)層類型新建公路土基上修筑的基(墊)層層位 基（墊）層材料名稱 厚度(mm) 回彈模量(MPa) 1 二灰碎石 200 1300 2 二灰土 150 600 3 土基 30 基層頂面當量回彈模量 ET=HB= 250 r=.755 SPS= SPR= BX= .6 STM= KT= .5 STR= SCR= GSCR= RE= %設(shè)計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù) : 1240路面的設(shè)計基準期 : 30 年設(shè)計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù) : 6615449 路面承受的交通等級 :重交通等級基層頂面當量回彈模量 : MPa混凝土面層設(shè)計厚度 : 250 mm 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: 普通混凝土面層 250 mm 二灰碎石 200 mm 二灰土 150 mm 路面是道路的主要結(jié)構(gòu)物之一，是用各種材料混合鋪筑在路基頂面供車輛行駛的層狀結(jié)構(gòu)物，其作用是保護路基使之避免直接經(jīng)受車輛和大氣的破壞作用而長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。目前，我國工程實際中常見的路面類型可分為柔性路面和剛性路面兩種，柔性路面是指路面的總體結(jié)構(gòu)剛度較小，在車輛荷載作用下產(chǎn)生較大的豎向彎沉的路面，主要包括各類瀝青面層；剛性路面是抗壓強度、抗彎拉強度高，具有很高的彈性模量，整體呈現(xiàn)較大的剛度的路面結(jié)構(gòu)，主要指水泥混凝土路面。 為確保道路的通行能力，提高行車速度，增強行車安全性和舒適度，降低運輸成本和延長道路使用年限，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下幾方面的基本要求。 如何分配交通負荷是柔性路面和剛性路面之間的本質(zhì)區(qū)別。柔性路面由于材料本身的抗彎拉強度很低，總體剛度較小，在車輛荷載作用下，往往產(chǎn)生較大的豎向彎沉，通過各結(jié)構(gòu)層將荷載傳遞給土基，使土基承受較大的單位壓力。因此，柔性路面的強度是由各結(jié)構(gòu)層厚度和路基強度決定的。路面由于其材料硬度和彈性模量都很高，在行車荷載作用下，水泥混凝土結(jié)構(gòu)層處于板體工作狀態(tài)，豎向彎沉較小，路面結(jié)構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強度承受車輛荷載，通過板體的擴散分布作用，傳遞給基礎(chǔ)上的單位壓力較柔性路面要小得多。 耐久性 無論是柔性路面還是剛性路面，疲勞都是最主要的失效模式。瀝青路面常規(guī)的損壞有裂縫、變形、表面損壞等，其中裂縫是最常見的失效模式。在汽車荷載下，瀝青面層上部受壓，下部受拉，層底承受最大的彎拉應(yīng)力，在重復荷載作用瀝青底層可能首先產(chǎn)生疲勞開裂，裂縫逐漸向上延伸，直至路面出現(xiàn)疲勞裂縫。目前看來，柔性路面的耐久性只有5~10年，遠差于剛性路面，剛性路面使用壽命一般都能超過30年。 穩(wěn)定性 大氣溫度周期性變化，對直接暴露其中的路面產(chǎn)生不利影響。路面表面的溫度變化與天氣溫度的變化大致同步，面層結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處的溫度也同樣隨著大氣溫度產(chǎn)生周期性的變化，但變化的幅度隨著深度的增加逐漸減少。對柔性路面而言，瀝青混凝土的動態(tài)模量隨著溫度變化而不同；