【導(dǎo)讀】路段全長2802m，擬為山嶺重丘區(qū)的二級公路，共設(shè)有3個平曲線，在所。有圓曲線處均設(shè)緩和曲線。第一個彎道設(shè)有緩和曲線，緩和曲線長度60米，圓曲線半徑。為150米，設(shè)緩和曲線，長度為50米。根據(jù)規(guī)范，第一和第二個圓曲線只設(shè)超高，第三。路拱采用雙向坡面，坡度值采用2%。路段路面設(shè)定兩種方案，分別為瀝青。路面以及水泥混凝土路面。

　　

【正文】 交通量年平均增長率為 %。計算得到設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)為 ? ?? ? ? ?? ?2 3 6 5 4 9 0 20??????????? ?rtrse ggNN 屬重交通等級。 初擬路面結(jié)構(gòu) 相應(yīng)于安全等級三級的變異水平等級為中級。根據(jù)二級公路、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，厚 。墊層 低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 ，長 ?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。 路面材料參數(shù)確定 取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31GPa。 路基回彈模量為 30MPa。低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取 600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1300MPa。 計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下 ? ?MP ahh EhEhE x 22 222221222121 ?? ??????? ? ?? ?? ?mMNhEhEhhhEhEDx??????????????????????????????????11412121141212123312211221322311 ? ?mEDh xxx 0 1 3/???? 0 1 0????????? ?????????????????? ?????????? ??EEa x 0???????????????????? ??EEb x 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 ? ?MP aEEEahE xbxt 3/179 00???????????????????? 普通混凝土面層的相對剛度半徑計算為 ? ?mEEhr tc ????? 荷載疲勞應(yīng)力和溫度應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為 ? ?M P ahrps ????? ??? 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 ?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) ? ? ???? nef Nk 。根據(jù)路面等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù) ?ck 。 荷載疲勞應(yīng)力計算為 )( M P akkk pscfrpr ?????? ?? 因而，所選普通混凝土面層厚度（ ）可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)溫度疲勞應(yīng)力 Ⅱ區(qū)最大溫度梯度取 92（ 0C/m）。板長 4m， ??rl ，普通混凝土板厚, ?? xBmh 。最大溫度梯度只混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為 ? ?MP aBhTE xgcctm 5 ???????? ??? kt 計算為 ????????? ????????????????? ?????????? bfafk crtmtmrt ?? 計算溫度疲勞應(yīng)力為 ? ?M P ak tmttr ???? ?? 二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)于三級的安全等級的變異水平等級為中級，目標(biāo)可靠度為 85%。再根據(jù)目標(biāo)可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù) ?r? 。 ? ? ? ? M P afM P a rtrprr ??????? ??? 荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 水泥板接縫設(shè)計 縱向接縫 縱向施工縫采用設(shè)拉桿平縫形式，上部鋸切槽口，深度為 35mm， 寬度為 5mm，槽內(nèi)灌塞瀝青橡膠填縫料，構(gòu)造如圖。拉桿直徑為 14mm，長度為 700mm，間距為 800mm。 橫向接縫 橫向縮縫采用設(shè)傳力桿假縫形式，上部鋸切槽口，深度為 50mm，寬度為 5mm，槽內(nèi)灌塞瀝青橡膠填縫料，結(jié)構(gòu)如圖。傳力桿直徑為 28mm，長度為 500mm，間距為 250mm。 8 瀝青路面設(shè)計 瀝青路面計算 對交通組成進行分析，了解不同車型的軸重 以 100KN 作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，進行軸載換算 計算設(shè)計年限內(nèi)的累計當(dāng)量軸次 路面結(jié)構(gòu)的確定及路面材料的選取 土基模量的確定 計算設(shè)計彎沉值 算各層材料的容許層底拉應(yīng)力 定路面結(jié)構(gòu)層各層的厚度 對所確定的路面結(jié)構(gòu)進行分析 表 81 瀝青路面設(shè)計 車型 前軸重 (KN) 后軸重 (KN) 后軸數(shù) 后軸輪 組數(shù) 后軸距 交通量 (次 /日 ) 解放 CA30A 2 雙 200 長征 XD160 2 雙 100 東風(fēng) EQ140 1 雙 200 交通 SH141 1 雙 150 太脫拉 138 80 2 雙 200 日野 KB222 1 雙 150 吉爾 130 1 雙 200 依士茲 TD50 80 1 雙 150 解放 CA15 1 雙 200 小汽車 1800 軸載分析 以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當(dāng)量軸次 路面設(shè)計以雙輪組單軸載 100KN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 軸載換算采用如下的計算公式： ?? ??????? kiii PPnCCN121 （ 81） 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 表 82軸載換算結(jié)果表（彎沉） 車型 Pi(KN) C1 C2 ni (次 /日 ) (次 /日 ) 解放 CA10B 前軸 1 1 200 后軸 1 200 長征 XD160 前軸 1 1 100 后軸 1 100 東風(fēng) EQ140 前軸 0 后軸 1 1 200 交通 SH141 前軸 1 1 150 后軸 1 1 150 太脫拉 138 前軸 1 1 200 后軸 80 1 200 日野 KB222 前軸 1 1 150 后軸 1 1 150 吉爾 130 前軸 1 1 200 后軸 1 1 200 依士茲 TD50 前軸 1 1 150 后軸 80 1 1 150 解放 CA15 后軸 1 1 200 累計當(dāng)量軸次 ，二級公路瀝青路面的設(shè)計年限取 12 年，雙車道的車道系數(shù)是，取 。 累計當(dāng)量軸次： ? ?? ?? ?? ? 0 4 5 2 1 236511121??????????? ??? NN te 1）軸載換算 驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為 ?? ??????? kiii PPnCCN18239。139。39。 （ 82） 計算結(jié)果如表 83所示 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 表 83軸載換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應(yīng)力） 車型 Pi(KN) ni (次 /日 ) (次 /日 ) 解放 CA10B 前軸 1 1 200 后軸 3 1 200 長征 XD160 前軸 1 1 100 后軸 3 1 100 東風(fēng) EQ140 前軸 0 后軸 1 1 200 交通 SH141 前軸 1 1 150 后軸 1 1 150 太脫拉 138 前軸 1 1 200 后軸 80 3 1 200 日野 KB222 前軸 1 1 150 后軸 1 1 150 吉爾 130 前軸 1 1 200 后軸 1 1 200 依士茲 TD50 前軸 1 1 150 后軸 80 1 1 150 解放 CA15 后軸 1 1 200 2）累計當(dāng)量軸次 參數(shù)取值同上，設(shè)計年限是 12 年，車道系數(shù)取 。 累計當(dāng)量軸次： ? ?? ? ? ?? ? 6 0 5 1 0 6 0 8 12139。??????????? ??? NN te 結(jié)構(gòu)組合與材料選取 限內(nèi)一個車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次約為 350 萬次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（ 8cm），基層采用水泥碎石（取 20cm），底基層采用石灰土（厚度待定）。 規(guī)范規(guī)定二級及二級以下公路的面層由二層組成。查規(guī)范中的第四節(jié)瀝青路面的 高級路面中的表 “瀝青混合料類型的選擇（方孔篩）”，采用二層式瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土（厚度 4cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度6cm）。 1C? 2C?長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 查表得到各層材料的抗壓模量與劈裂強度?？箟耗Ａ咳?200C 的模量，各值均取規(guī)范給定范圍的中值： 20℃的抗壓模量：細粒式密級配瀝青混凝土為 1400MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1000Mpa，水泥碎石為 1500MPa，石灰土為 550MPa。 劈裂強度：細粒式密級配瀝青混凝土為 ，粗粒式密級配瀝青混凝土為 ，水泥碎石為 ，石灰土為 。 具體的值見表 84 表 84 材料級配表 抗壓模量 (MPa)200C 劈裂強度（ MPa） 細粒式密級 配瀝青混凝土 1400 粗粒式密級 配瀝青混凝土 1000 水泥碎 石 1500 石灰土 550 土基回彈模量的確定 該路段處于 IV3區(qū)，為粘質(zhì)土和粉質(zhì)土，稠度為 ，查得土基回彈模量為 。 設(shè)計指標(biāo)的確定 對于二級公路，根據(jù)規(guī)范 ]13][12[ 要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)，并進行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗算。 路面設(shè)計彎沉值計算。該公路為二級公路，公路等級系數(shù) Ac 取 ，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù) As 取 ，半剛性基層，底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù)Ab 取 。設(shè)計彎沉值為： ? ?mmAAAl bsced N 0 4 5 2 1 2600600 ??????? ?? 各層的容許層底拉力 sspR K/?? ? （ 83） 細粒式密級配瀝青混凝土： 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 M P aK ANAK sspR ceas ??? ????? ?? 粗粒式密級配瀝青混凝土： M P aK ANAK sspR ceas ??? ????? ?? 水泥碎石： M P aK ANK sspR ces 30 ??? ???? ?? 石灰土： M P aK ANK sspR ces 10 ??? ???? ?? 設(shè)計資料總結(jié) 設(shè)計彎沉值為 （ ）， 相關(guān)設(shè)計資料匯總?cè)绫?85： 表 85設(shè)計資料匯總表 材料名稱 h(cm) 200C 模量 (MPa) 容許拉應(yīng)力 (MPa) 細粒式密級配瀝青混凝土 4 1400 粗粒式密級配瀝青混凝土 6 1000 水泥碎石 20 1500 石灰土 40 550 土基 假設(shè)底層厚度為 40cm。 利用彎沉等效換算法把路面換算為三層連續(xù)體系： ??? ??? 13 222 nk kk EEhhH （ 84） cmH ?????? 輪載 P=，雙圓荷載半徑δ =，三層連續(xù)體系的計算模量分別為E1=1400MPa,E2=1000MPa,E0=,上層 H1=4cm,中層 H2=。 長沙理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 查圖法： 4, 0100 0 112 ??????? ??? HhEE 120 ???? KEE 22 ????? KHH ?? 彎沉值： cmKKEpl 03 00 211 ???????? ?? 彎拉應(yīng)力等效換算： ??? ik ikk EEhh 1：上層底面彎拉應(yīng)力公式 （ 85） ???? ?? 11 1n ik ikk EEhH （ 86） ??? ?? 21 4 2nk n kk EEhh：中層底面彎拉應(yīng)力公式 （ 87） Ⅰ計算上層底面的彎拉應(yīng)力 第一層： M P aEcmh 1400,4 11 ?? M P aEcmEEhH k kk 10 00, 005504010 0015 00206 2 2???????? ?? MPaE ? 0100 0, 4 12 ???????? ??? EEh 第二層： M P aEcmEEhh k kk 1000, 12 121??????