【正文】 。本設(shè)計(jì)采用瀝青路面以及水泥混凝土路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。（1）結(jié)構(gòu)層造價(jià)：面層比較貴，而基層相對(duì)比較便宜，因此面層厚度一般比較薄，而下面各層比較厚；（2）各結(jié)構(gòu)層擴(kuò)散應(yīng)力的效果。一般基層厚度不大于40cm，如果大于40cm，增加基層厚度對(duì)減小路表面彎沉和減小面層底面拉應(yīng)力的作用已不明顯；（3）壓實(shí)機(jī)具的能力：基層一層壓實(shí)厚度為1520cm，在安排各層厚度時(shí)，應(yīng)盡量使其與壓實(shí)機(jī)具所能達(dá)到的厚度相適應(yīng)。路面結(jié)構(gòu)的組合應(yīng)因地制宜地選擇適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的組成材料，既能經(jīng)受行車荷載和自然因素的作用，又能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)層材料最大效能。（1）根據(jù)路面內(nèi)荷載應(yīng)力隨深度遞減的規(guī)律安排結(jié)構(gòu)層次，個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)層之間剛度不能相差太大。；（2）要注意個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)間的相互影響；（3）要考慮由于各種自然條件帶來(lái)的不利影響。本設(shè)計(jì)路面采用瀝青混凝土以及水泥混凝土路面兩種路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行對(duì)比。下面以瀝青路面為例，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下四步：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行交通量分析，確定路面等級(jí)和面層類型，計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值。（2）按路基土類與干濕類型：將路基劃分為若干路段(在一般情況下路段長(zhǎng)不宜小于500m，若為大規(guī)模機(jī)械化施工，不宜小于lkm)，確定各路段土基回彈模量。（3）可參考規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)：擬定幾種可能的路面結(jié)組合與厚度方案，根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)及測(cè)定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強(qiáng)度，確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度：對(duì)二級(jí)公路瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層，應(yīng)驗(yàn)算拉應(yīng)力是否滿足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，或調(diào)整材料配合比、提高極限抗拉強(qiáng)度，再重新計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先擬定某一層作為設(shè)計(jì)層，擬定面層和其他各層的厚度。當(dāng)采用半剛性基層、底基層結(jié)構(gòu)時(shí)，可任選一層為設(shè)計(jì)層，當(dāng)采用半剛性基層、粒料類材料為底基層時(shí)，應(yīng)擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設(shè)計(jì)層才能得到合理的結(jié)構(gòu)；當(dāng)采用柔性基層、底基層的瀝青路面時(shí)，宜擬定面層、底基層的厚度，求算基層厚度，當(dāng)求得基層厚度太厚時(shí)，可考慮選用瀝青碎石或乳化瀝青碎石做上基層，以減薄路面總厚度，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。地形、地貌擬建公路位于盆地，公路沿線地形總體比較平緩，屬于平原微丘區(qū)，地勢(shì)由東南向西北傾斜，自然地面坡度約為3～8‰。本段地處公路自然區(qū)劃的Ⅵ2區(qū)，海拔高度在500m～700m之間。起止樁號(hào)起止樁號(hào)K0+000K1+。路基寬度為10m。地層巖性項(xiàng)目所在區(qū)域自西向東，根據(jù)沿線地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，本地區(qū)主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)工程地質(zhì)分區(qū)：殘積—坡積低山丘陵區(qū)、剝蝕—堆積平原區(qū)和風(fēng)積沙漠區(qū)。殘積—坡積低山丘陵區(qū)巖性以泥巖、粉砂巖、礫巖、凝灰?guī)r、碎屑巖、煤層為主；地層主要分為兩層，第一層為細(xì)砂、低液限粉土，～，松散、硬塑，容許承載力σ0=100～120kPa，土、石工程分級(jí)為Ⅰ；第二層為角礫、礫砂，~，中密，容許承載力σ0=400kPa，土、石工程分級(jí)為Ⅲ。 此二級(jí)公路的設(shè)計(jì)年限為12年，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水文及水文地質(zhì)本項(xiàng)目沿線基本為戈壁荒漠，無(wú)大型溝河，降水稀少，無(wú)地表水流入。路線全線有多處沖溝，沿線溝壑多呈漫流狀，流程較短，水量不大，地表水沖刷痕跡明顯。主要的河溝有2條。沿線地下水的唯一來(lái)源是大氣降水補(bǔ)給，地勢(shì)較低段落受地形條件影響形成洼地，周邊地下水匯集在此。氣候氣象項(xiàng)目區(qū)域地處荒漠、戈壁地帶，日照充足，蒸發(fā)強(qiáng)烈，夏季炎熱，冬季寒冷，空氣干燥，晝夜溫差大，春夏季多風(fēng)，屬典型的大陸性干旱氣候?！妗?，一月份平均氣溫－℃～－℃，℃～℃，極端最低氣溫－℃，℃，年均降水量170mm，蒸發(fā)量約2141mm，最大凍土深度136～141cm。項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)日照充足，全年日照時(shí)數(shù)2841～3650小時(shí)，全年大風(fēng)日達(dá)100天以上，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)、東南風(fēng)，瞬時(shí)最大風(fēng)速可達(dá)41m/s。冬季寒冷，平均降雪量5～12mm。 自然區(qū)劃根據(jù)公路自然區(qū)劃，擬建公路位于Ⅵ2區(qū)，即綠洲荒漠區(qū)。一、 軸載分析。設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次的計(jì)算。 路面設(shè)計(jì)采用雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ—100表示。1）以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)軸載換算當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N的公式為： 預(yù)測(cè)交通組成表序號(hào)車型前軸重前軸數(shù)后軸重后軸數(shù)輪組數(shù)輪距（m）交通量（輛/日）1小客車11雙015092交通SH14111雙03293四平SPK61503812雙48464北京BJ13011雙07675解放CA5011雙03916東風(fēng)EQ14011雙03207黃河JN1504911雙03868特大車日野KB22211雙04229拖掛車五十鈴8312雙243最終可匯成下表：軸載換算結(jié)果表（彎沉）車型（KN）(次/日)交通SH141前軸1329后軸11四平SPK6150前軸1846后軸11北京BJ130前軸1767后軸11解放CA50前軸1391后軸11東風(fēng)EQ140前軸13200后軸11黃河JN150前軸1386后軸11403日野KB222前軸1422后軸11拖掛車五十鈴前軸143后軸1合計(jì)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次的計(jì)算：設(shè)計(jì)年限為t=12年，=%，雙向兩車道。故次1） 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N 的公式為： 軸載換算結(jié)果（半剛性基層層底拉應(yīng)力）車型（KN）(次/日)交通SH141前軸13290后軸11四平SPK6150前軸1846后軸11北京BJ130前軸17670后軸110解放CA50前軸13910后軸11東風(fēng)EQ140前軸13200后軸11黃河JN150前軸1386后軸11日野KB222前軸1422后軸11拖掛車五十鈴前軸143后軸11合計(jì)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次的計(jì)算：次.故取=，屬于中等交通等級(jí)。三、擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案及厚度方案1，簡(jiǎn)圖如下所示： 細(xì)粒式瀝青混凝土 h=4cm粗粒式瀝青混凝土 h=5cm水泥穩(wěn)定碎石 h=？天然砂礫 h=50土基 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度、土基的回彈模量的確定。1） 確定各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度。查表可得下列設(shè)計(jì)參數(shù)，匯表如下：材料名稱抗壓回彈模量（）15℃劈裂強(qiáng)度（）20℃15℃細(xì)粒式瀝青混凝土14002000粗粒式瀝青混凝土 10001200 水泥穩(wěn)定碎石15001500天然砂礫180180——2） 確定土基的回彈模量。該路段處于Ⅵ2區(qū)，土基回彈模量為50四、 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定。對(duì)于二級(jí)公路，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)底層拉應(yīng)力驗(yàn)算。設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算:該公路為二級(jí)公路，故公路等級(jí)系數(shù)=，且是瀝青混凝土面層，故面層類型系數(shù)=。半剛性基層上設(shè)置40mm+60mm=100mm160mml瀝青混合料結(jié)構(gòu)層，=。 故 mm各層材料的容許層底拉應(yīng)力的計(jì)算。 容許拉應(yīng)力 細(xì)粒式瀝青混凝土： 粗粒式瀝青混凝土：水泥穩(wěn)定碎石： 計(jì)算結(jié)果列于下表：各層材料的容許拉應(yīng)力材料名稱（）K（）細(xì)粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土水泥穩(wěn)定碎石五、 確定設(shè)計(jì)層的厚度。 采用三層體系為計(jì)算體系1）令實(shí)際彎沉，則彎沉綜合修正系數(shù)彈性三層體系的實(shí)際彎沉故理論彎沉系數(shù) 2）將多層體系照彎沉等效的原則換算為按三層體系，如下圖所示：E hE hE hE hEE hE HE則中層厚度的換算公式為：3） 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖可得= ，查諾謨圖可得= 由三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖上的計(jì)算理論彎沉的公式可得： 故 再查諾謨圖可得 故 故 由此可解得：六、 層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。公路為二級(jí)公路，故對(duì)瀝青混凝土面層、半剛性基層、底基層都應(yīng)進(jìn)行拉應(yīng)力的驗(yàn)算。層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。（采用三層體系驗(yàn)算多層路面的結(jié)構(gòu)層底部拉應(yīng)力）1） 驗(yàn)算瀝青混凝土面層底面的彎拉應(yīng)力。將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如E hE hE hE hEE hE HE下圖所示：由三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾謨圖可得， 查諾謨圖可得： ， 又因?yàn)? 查諾謨圖可得：故瀝青混凝土面層底面的最大拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)力2）驗(yàn)算半剛性基層底面的彎拉應(yīng)力。將多層路面按照拉應(yīng)力相等的原則換算為彈性三層體系，如下圖所示： E hE hE hE hEE3 hE4 HE由三層體系上層底面最大拉應(yīng)力系數(shù)計(jì)算諾謨圖可得， 查諾謨圖可得： ， 又因?yàn)? 查諾謨圖可得：故半剛性基層底面的最大拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)力故方案滿足要求，可行。擬建公路位于盆地，公路沿線地形總體比較平緩，屬于平原微丘區(qū)，地勢(shì)由東南向西北傾斜，自然地面坡度約為3～8‰。本段地處公路自然區(qū)劃的Ⅵ2區(qū)，海拔高度在500m～700m之間。設(shè)計(jì)路段碎石、砂礫、石灰、水泥供應(yīng)豐富，擬采用普通水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。預(yù)測(cè)交通量組成表序號(hào)汽車型號(hào)前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)輪距（m）交通量（輛/日）1小客車1雙015092交通SH1411雙03293四平SPK6150382雙48464北京BJ1301雙07675解放CA501雙03916東風(fēng)EQ1401雙03207黃河JN1501雙03868日野KB2221雙04229拖掛五十鈴832雙243路基為干燥，E=50MPa，%。路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載,以BZZ－100表示。軸載換算并確定交通等級(jí)：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)。軸載換算采用以下公式： （713） （714） （715） （716）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、單軸雙輪組或三軸雙輪組軸型級(jí)軸載的總重（kN）；—軸型和軸載級(jí)位數(shù)；—各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)；—軸輪型系數(shù)，單軸雙輪組時(shí)，；單軸單輪時(shí)，按式（714）計(jì)算；雙軸雙輪組時(shí)，按式（715）計(jì)算；三軸雙輪組時(shí),按式（716）計(jì)算。交通軸載換算計(jì)算結(jié)果列于表711中。 軸載換算表（以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)的軸載換算系數(shù)）車型Ｐ（KN）N(次/d) (次/d)小客車前軸15090后軸10交通SH141前軸3290后軸1四平SPK6150前軸38846