【導(dǎo)讀】計(jì)算容許彎拉應(yīng)力......

　　

【正文】 定方案在原地面上填筑起來的。為了保證路堤的填筑質(zhì)量，必須注意以下問題。 路堤基底的處理。路堤基底指路堤填料與原地面的接觸部分，為使兩者結(jié)合緊密，避免路堤巖基底滑動(dòng)，需視基底土質(zhì)、水文、坡度和植被情況及填土高度采取相應(yīng)的處理措施。 填料選擇。由于沿線土石的性質(zhì)和狀態(tài)不同，用其填筑的路基穩(wěn)定性亦有很大差異，為保證路堤的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能選擇當(dāng)?shù)胤€(wěn)定性良好的土石做填料。 填土壓實(shí)。填土壓實(shí)是保證路堤填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。為此， 必須控制土的含水量和壓實(shí)度，選擇合適的壓實(shí)機(jī)械與壓實(shí)厚度，以及合理的施工填筑方案等。 ②路塹開挖應(yīng)注意的問題 路塹地段的病害主要是排水不暢，邊坡過陡或缺乏適當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)物。為此，無論在整個(gè)施工過程中或竣工后都必須充分重視路塹地段的排水，設(shè)置必要而有效的排水設(shè)施。路塹邊坡應(yīng)按設(shè)計(jì)度，由上而下逐層開挖，并適時(shí)進(jìn)行邊坡修整和砌筑必要的防護(hù)設(shè)施。 4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 路面類型及結(jié)構(gòu)層組合 設(shè)計(jì)原則 1)路面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水 文、土質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)。 2)在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資的原則，進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、有利于機(jī)械化、工廠化施工的路面結(jié)構(gòu)方案。 3)結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，積極推廣成熟的科研成果，對(duì)行之有效的新材料、新工藝、新技術(shù)應(yīng)在路面設(shè)計(jì)方案中積極、慎重的加以運(yùn)用。 4)路面設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)和施工人員的健康和安全。 5)為提高路面工程質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械化施工。 路面類型確 定 目前，我國(guó)等級(jí)較高的公路一般采用瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面，兩種路面類型各有優(yōu)缺點(diǎn)，比較見表 41： 表 41 路面類型比較表 比較項(xiàng)目 瀝青混凝土路面 水泥混凝土 類型 柔性 剛性 接縫 無 有 噪音 小 大 機(jī)械化施工 容易 較困難 施工速度 快 慢 穩(wěn)定性 易老化 水穩(wěn)、熱穩(wěn)均較好 養(yǎng)護(hù)維修 方便 困難 開放交通 快 慢 晴天反光情況 無 稍大 強(qiáng)度 高 很高 行車舒適性 好 較好 由交通量的計(jì)算知本道路為重交通，則路面要選擇高等級(jí)路面。通過對(duì)兩種不同類型路面的比 較，另外結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧蟻碓醇奥访嬖O(shè)計(jì)原則等各方面綜合考慮，選用瀝青混凝土路面類型。 標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算 設(shè) 計(jì) 采 用 現(xiàn) 行 路 面 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 中 規(guī) 定 的 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 BZZ100KN ，p= ,δ =，設(shè)計(jì)使用年限為 15年。 1)當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)以及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí) 凡軸載大于 25kN 的各級(jí)軸載（包括車輛的前、后軸） Pi 的作用次數(shù) ni，按式 (41)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 P 的當(dāng)量作用次數(shù) N： 1 , 2 ,1K ii i ii PN C C n P? ??? ????? (41) 式中： N— 標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次 /d； ni— 被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次 /d； P— 標(biāo)準(zhǔn)軸載， kN； Pi— 被換算車型各級(jí)（單根）軸載， kN； C1i— 被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于 3m 時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù) m；當(dāng)軸間距小于 3m 時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)為 C1i=1+(m1)； C2i— 被換算軸載的輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為 。 2)當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) 凡軸載大于 50kN 的各級(jí)軸載（包括車輛 的前、后軸） Pi的作用次數(shù) ni，按式 42 換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 P 的當(dāng)量作用次數(shù) N： 839。39。1 , 2 ,1K ii i ii PN C C n P???? ? ????? (42) 式中： 39。1,iC — 被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于 3m 時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù) m；當(dāng)軸間距小于 3m 時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)為 39。1, 1 2( 1)iCm? ? ?； 39。2,iC — 被換算軸載的輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為。 上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于 130kN 的軸載換算。 各種汽車當(dāng)量軸次計(jì)算見表 42： 表 42a 交通量計(jì)算表 車 型 Pi (kN) C1,i C2,i C1,i C2,i (Pi/P) ni 次 /日 nbi 次 /日 黃河 JN150 后軸 1 1 1200 前軸 1 1200 太脫拉 138 后軸 1 450 前軸 1 450 解放 A10B 后軸 1 750 前軸 1 1 750 躍進(jìn) NJ130 后軸 1 1 1000 8 N=?nbi= 次 /日 表 42b 交通量計(jì)算表 車 型 Pi (kN) C1,i C2,i C1,i C2,i (Pi/P)8 ni 次 /日 nbi 次 /日 黃河JN150 后軸 1 1 1200 1362 前軸 1 1200 太脫拉 138 后軸 1 1 450 前軸 3 1 450 解放 A10B 后軸 1 1 750 躍進(jìn) NJ130 后軸 1000 0 N=?nbi=1938 次 /日 注：當(dāng)計(jì)算彎沉和瀝青混凝土層底拉應(yīng)力時(shí)，軸載換算系數(shù) =C1C2(Pi/P)4..35； 當(dāng)計(jì)算半剛性基層層底拉應(yīng)力時(shí)，軸載換算系數(shù) ? ?839。39。12 iC C P P? ； 總（車輛）換算系數(shù)＝后軸換算系數(shù)＋前軸換算系數(shù)； 當(dāng)量軸次＝交通量總換算系數(shù)。 在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次 eN 參 照式 (43)進(jìn)行計(jì)算： ? ?11 1 3 6 5teNN? ????? ? ???? (43) 式中： Ne— 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次，次； t— 設(shè)計(jì)年限，取 15 年； N1— 路面竣工后第一年的平均日當(dāng)量軸次，次 /d； Nt— 設(shè)計(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次，次 /d； γ— 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率，為 6%； η— 車道系數(shù)，取 。 ? ? ? ?71 1 3 6 5 1 . 5 5 * 1 0teNN? ????? ? ????? 次 ? ? ? ?71 1 3 6 5 1 . 2 0 * 1 0teNN? ????? ? ????? 次 路面結(jié)構(gòu)層組合 根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，擬定兩種結(jié)構(gòu)層組合方案，見表 43 表 43 路面結(jié)構(gòu)層組合方案表 方案一 方案二 材料名稱 厚度 材料名稱 厚度 SMA16 4cm OGFC13 AC20 6cm AC20 6cm AC25 8cm AC25 8cm 水泥穩(wěn)定碎石 ? 水泥穩(wěn)定碎石 ？ 二灰土 20cm 石灰土 20cm 土基 — 土基 — 兩個(gè)方案除上面層和底基層材料選擇不同之外，其余各層材料和設(shè)計(jì)厚度都相同，但是 SMA16 和 OGFC13 相比， SMA 路面雖然單位價(jià)格較高，但是由其較高的穩(wěn)定性及較高的疲勞壽命，考慮到有效使用年限、維修費(fèi)及使用者費(fèi)用，折算成年平均成本時(shí)， SNA 比密級(jí)配瀝青混凝土更經(jīng)濟(jì) ；二灰土的強(qiáng)度較石灰土高、抗縮裂性較石灰土強(qiáng)，故擬采用方案一。 路面結(jié)構(gòu)層組成設(shè)計(jì) 基層組成設(shè)計(jì) 1)水泥穩(wěn)定碎石基 層組成設(shè)計(jì) (1)材料要求 基層應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，考慮到本地材料供應(yīng)及盡可能減少基層伸縮裂縫，基層選擇 水 泥穩(wěn)定碎石材料，以碎石構(gòu)成骨架，水泥（可摻一定量的粉煤灰）作為填土材料的嵌擠型結(jié)構(gòu)。 水泥：普通硅酸鹽水泥可用于配制水泥穩(wěn)定碎石，但應(yīng)選用初凝時(shí)間 3h 以上和終凝時(shí)間較長(zhǎng)（宜在 6h 以上）的水泥。不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥。宜采用標(biāo)號(hào)為 325 或 425 的水泥。 碎石：對(duì)于所用的碎石，顆粒的最大粒徑不應(yīng)超過 ，其顆粒組成宜符合表 44中級(jí)配范圍，集料壓碎值不大于 30%。 表 44 水泥穩(wěn)定碎石中集料的顆粒組成范圍 篩孔尺寸（ mm） 通過 質(zhì)量百分率（ %） 100 90～ 100 72～ 89 47～ 67 29～ 39 17～ 35 8～ 22 0～ 7 液限（％） 28 塑性指數(shù) 9 注：集料中 ，小于 5％；細(xì)粒土無塑性指數(shù)時(shí)，小于 7%. (2)配合比 采用水泥穩(wěn)定碎石做基層時(shí)，建議水泥含量為 5%～ 6%，如摻粉煤灰時(shí)，水泥和粉煤灰的總含量也應(yīng)該控制在 5%～ 6%?？箟耗Ａ?E=1300～ 1700MPa,劈裂強(qiáng)度 σ=～ 。水泥穩(wěn)定碎石的最佳含水量應(yīng)由擊實(shí)試驗(yàn)確定。 (3)強(qiáng)度指標(biāo) 水泥穩(wěn)定碎石基層 7 天浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于 3MPa 及其重型擊實(shí)壓實(shí)度為 97%，水泥穩(wěn)定碎石其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（ JTJ034— 2021）規(guī)定。 2)二灰土底基層 組成設(shè)計(jì) (1)材料要求 石灰：應(yīng)取Ⅲ級(jí)或Ⅲ級(jí)以上消石灰、生石灰。 土：宜采用塑性指數(shù) 12～ 20 的粘性土。土塊的最大粒徑不應(yīng)大于 15mm。有機(jī)質(zhì)含量超過 10%的土不宜選用。 粉煤灰：粉煤灰中 SiO Al2O和 Fe2O3總 含量應(yīng)大于 70%,粉煤灰的燒失量不應(yīng)超過 20%，粉煤灰的比表面積宜大于 2500cm2/g，采用濕粉煤灰的含水量不宜超過 35%。 (2) 配合比 二灰土做底基層時(shí)，石灰與粉煤灰的比例（重量比）可用 1： 2～ 1： 4（對(duì)于粉土，以 1： 2為宜），石灰粉煤灰與細(xì)粒土的比例可以是 30： 70～ 90:10（當(dāng)采用 30： 70 比例時(shí)，石灰與粉煤灰之比宜為 1： 2～ 1： 3）。本設(shè)計(jì)建議使用配合比為石灰：粉煤灰：土 =10:30:60，抗壓模量 E=600～ 900MPa,劈裂強(qiáng)度 σ=～。 (3) 強(qiáng)度指標(biāo) 二灰土的 7d 浸 水抗壓強(qiáng)度應(yīng) ? 。 面層組合設(shè)計(jì) 高速公路路面瀝青混凝土面層應(yīng)具有良好的抗滑耐磨、高溫穩(wěn)定性好、抗裂強(qiáng)等性能。各層瀝青混合料應(yīng)滿足所在層位的功能要求，便于施工，不容易離析。各層應(yīng)連續(xù)施工并連結(jié)成為一個(gè)整體。 1)材料要求 (1)瀝青 由《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》可得其技術(shù)指標(biāo)見表 45： 表 45 道路石油瀝青技術(shù)要求 指標(biāo) 單位 等級(jí) 瀝青標(biāo)號(hào) 90號(hào) 針入度（ 25℃ ， 5s， 100g） 80～ 100 針入度指數(shù) PI A ～ + 軟化點(diǎn)（ Ramp。B）不小于 ℃ A 44 60℃ 動(dòng)力粘度不小于 Pas A 140 10℃ 延度不小于 cm A 20 15℃ 延度不小于 cm A 100 蠟含量（蒸餾法）不大于 % A 閃點(diǎn) 不小于 ℃ 245 溶解度 不小于 % A 殘留針入度比 不小于 % A 57 殘留延度（ 10℃ ）不小于 cm A 8 (2)粗集料 瀝青層用粗集料選用碎石。粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，質(zhì)量符合表46 的規(guī)定 ： 表 46 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求 指標(biāo) 單位 高速公路 表面層 其他層次 石料壓碎值，不大于 % 26 28 洛杉磯磨耗損失，不大于 % 28 30 表觀相對(duì)密度，不小于 — 吸水率，不大于 % 堅(jiān)固性，不大于 % 12 12 針片狀顆粒含量（混合料）不大于 其中粒徑大于 ，不大于 其中粒徑小于 ，不大于 % 15 18 % 12 15 % 18 20 水洗法＜ ，不大于 % 1 1 軟石含量，不大于 % 3 5 (3)細(xì)集料 瀝青路面的細(xì)集料包括天然砂、機(jī)制砂、石屑。細(xì)集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)、采砂場(chǎng)生產(chǎn)。細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，其質(zhì)量應(yīng)符合表 47 的規(guī)定： 表 47 瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求 項(xiàng)目 單位 高速公路 表觀相對(duì)密度，不小于 — 堅(jiān)固性（＞ ），不小于 % 12 含泥量（小于 ），不大于 % 3 砂當(dāng)量，不小于 % 60 亞甲藍(lán)值，不大于 g/kg 25 棱角性（流動(dòng)時(shí)間），不 小于 S 30 (4)填料 瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈。礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉(cāng)流出，其質(zhì)量應(yīng)符合表 48 的要求： 表 48 瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求 項(xiàng)目