【正文】 當面層板下設(shè)有基層和底基層時，依據(jù)“等彎曲剛度”的原則將基層和底基層換算為回彈模量和厚度當量的單層結(jié)構(gòu)，而用一個基層頂面當量回彈模量和基層當 量厚度來替代。 查《道路工程工程》（徐家鈺 編著） 358 頁表 246（混凝土彎拉強度和彈性模量）取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為 ，相應彎拉彈性模量標準值為 30MPa。 水泥混凝土面層厚度的參考范圍 交通等級 特重 重 公路等級 高速 一級 二級 高速 一級 二級 變異水平等級 低 中 低 中 低 中 低 中 面層厚度（ mm） ≥ 260 ≥ 250 ≥ 240 270～ 240 260～ 230 250～ 220 交通等級 中等 輕 公路等級 二級 三、四級 三、四級 三、四級 變異水平等級 高 中 高 中 高 中 面層厚度（ mm） 240～ 210 230～ 200 220～ 200 ≤ 230 ≤ 220 查得特重交通等級的一級公路的變異水平等級為中， 得初擬水泥混凝土面層厚為 。 ? ?? ?? ?? ? 1 0 7 436536511711???????????? ??? NNte = 次 ? ?? ?? ?? ? 365112322???????????? ??? NNte = 次 )(2 4 6 6 8 . 2 9)1( 331 ????? ?NN 2 5 65)( 4 6 6 8)1( 10102 ????? ?NN??? 365]1)1[( ????? tse NN 33 所以設(shè)計年限 30 年間的累計當量軸次： eN = 21 ee NN ? =+= 次 水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計車道所承受的標準軸載累計作用次數(shù)分為 4 級，分級范圍如下表。三軸 雙輪組時 ,按式 (4)計算。 原有路面厚度為 25 cm 天然沙礫底基層， 20cm 石灰土基層， 6cm 瀝青貫入。 交通資料在 0+500~3+500 段鋪筑新建瀝青路面時已經(jīng)計算完畢。N σ R=σ s/Ks=水泥穩(wěn)定碎石 : Ks= σ R=σ s/Ks=水泥石灰砂礫土 : Ks= σ R=σ s/Ks= 10 設(shè)計彎沉值為 ()，相關(guān)設(shè)計資料匯總?cè)缦卤?: 材料名稱 h(cm) 15℃模量 20℃模量 劈裂強度 σ （ MPa） 容許拉應力（ MPa） 細粒式瀝青混凝土 3 1800 1400 中粒式瀝青混凝土 5 1600 1200 粗粒式瀝青混凝土 7 1200 1000 水泥穩(wěn)定碎石 25 1500 1500 水泥石灰砂礫土 25 1000 1000 土基 40 由公路路面設(shè)計程序系統(tǒng)計算新 建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應力： 第 1 層底面最大拉應力 σ ( 1 )= (MPa)＜ 第 2 層底面最大拉應力 σ ( 2 )= (MPa)＜ 第 3 層底面最大拉應力 σ ( 3 )= (MPa)＜ 第 4 層底面最大拉應力 σ ( 4 )= .053 (MPa)＜ 第 5 層底面最大拉應力 σ ( 5 )= .096 (MPa)＜ 負號表示瀝青面層的層底均受 壓應力。 1 對瀝青混凝土的極限抗拉強度，系指 15℃時的極限抗拉強度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為 90d 的極限抗拉強度 (MPa)；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的材料齡期為 180d 的極限抗拉強度 (MPa)。 方案一： 路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土 (15cm)， 基層采用水泥穩(wěn)定碎石 (取25cm)，底基層采用水泥石灰砂礫土 (厚度待定 )。 cw = 確定土基回彈模量 根據(jù)土類和氣候區(qū)以及擬定的路基土的平均稠度，可參考附錄 F 估計路基回彈模量設(shè)計值。 1 輪隙中心處（ A點）路表計算彎沉值 Sl 小于或 等于設(shè)計彎沉值 dl ，即： dS ll ? 2 輪隙中心（ C點）或單圓荷載中心處（ B點）的層底拉應力 m? 應 小于或 等于容許拉應力 R? ， 即： Rm ?? ? B(c)ccpE n =E 0rAAE 1E 2E n 1h n 1h 2h 1B路面荷載及計算點圖示 設(shè)計彎沉值應根據(jù)公路等級、設(shè)計年限內(nèi)累計標準當量軸次、面層和基層類型按下公式計確定。 ? ?? ?? ?? ? 7 0 5 . 33 6 53 6 511711???????????? ?NrrNte = 次 ? ?? ?? ?? ? 0 6 4 . 03 6 53 6 511822???????????? ?NrrNte = 次 所以設(shè)計年限 15 年間的累計當量軸次： eN = 21 ee NN ? =+= 次 次7 0 5 . 34)(3 5 .237)1( 331 ????? ?NN次8 0 6 4 .0)(3 5 . 237)1( 10102 ????? ?NN 5 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次 從調(diào)查年 2021 年到設(shè)計年限的起算年 2021 年，有三年。交通調(diào)查資料為 2021 年，設(shè)計年限的起算年為 2021年。 當以半剛性材料層的拉應力為設(shè)計指標時，標準軸載 P 的當量作用次數(shù) 39。 =1+2（ m1）計算。1 ??????? ?? PPnccN iiki’ 式中： C1180。 2. 當以半剛性材料層的拉應力為設(shè)計指標時 , 各種車輛的前、后軸均應按公式換算成標準軸載 P 的當量作用次數(shù) 39。 1. 當以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時 , 各種車輛的前、后軸均應按以下公式換算成標準軸載 P 的當量作用次數(shù) N。 2．圖紙部分： 繪制路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計施工圖一張。 ⑤根據(jù)公路等級情況，需要時還應確定路肩的路面結(jié)構(gòu)。需要時應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。 ⑶由路基土的平均稠度，查設(shè)計規(guī)范得土基回彈模量 E0。 三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表 1．計算說明書部分： 路基干濕類型及路基回彈模量的確定； 當進行新路設(shè)計時，土基的回彈模量：此時路基尚未建成，土基的回彈模量，要通過預估某路段路基修筑后，可能出現(xiàn)的路基 土的平均稠度，辯證地確定土基的回彈模量值。 0+500 ~3+500 段，路槽底距地下水位 米 ； 3+500~5+000 段，測得路槽底以下 80 cm 分層含水量為： 20% 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % （ 0~ 80cm , 每 10cm 為一層） 5+000~6+300 段，路基填土高度為 米 ，調(diào)查得地下水埋深為 米 。 在不利季節(jié)調(diào)查的雙向平均日交通量： 車 型 總重（ KN ） 后軸重（ KN ） 后軸數(shù) 輛 / 日 解放 CA10 B 1 1200 黃河 JN150 49 1 460 日野 KB222 1 300 太脫拉 138 80 2 （軸距≤ 3） 174 東風 KM340 1 1230 黃河 JN362 63 127 1 510 日野 FC 164 71 1 750 預計未來十年，交通量年平均增長率為 8% ， 10 年后增長率為 4% 。 道路工程 課程設(shè)計 院 (系 )別 土木工程學院 專 業(yè) 土木工程 班 級 橋 3（土木 117 ） 學 號 110711717 一、 設(shè)計內(nèi)容及要求： 路基干濕類型及路基回彈模量的確定； 瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算； 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度的計算； 舊路改建路面結(jié)構(gòu)方案的確定及加鋪層厚度的計算。 原有路面厚度為 25 cm 天然砂礫墊層， 20cm 石灰土基層， 瀝青表處面層。 對 3+500~5+000 段，測定時路表溫度與前 5H平均氣溫之和為 ，在凍前進行路面彎沉實測彎沉值為： 97 、 105 、 136 、 100 、 147 、 67 、 121 、 115 、 86 、 78 、 99 、 165 、 120 、 83 、 67 、 162 、 87 、 116 、 92 、 123 、 12 7 97 、 5 87 、 6 8 10 10 110。實際中是適用查表法。 ⑷如果是高等公路，由瀝青路面設(shè)計規(guī)范說明，采用重型擊實試驗時，土基回彈模量 E0提高 15%30%。如不滿足要求，采取相應措施進行調(diào)整后再重新計算。 、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)方案的選定與結(jié)構(gòu)層厚度 的計算； 根據(jù)所給交通量和交通組成，計算累計軸載作用次數(shù)； ① 初步擬定路面結(jié)構(gòu)：初選路面結(jié)構(gòu)層次、類型和材料組成，擬定各層的厚度、面板和接縫構(gòu)造； ②確定材料參數(shù)，包括混凝土的設(shè)計彎拉強度和回彈模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當量回彈模量； ③計算荷載疲勞應力； ④計算溫度疲勞應力； ⑤檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計要求，如不滿足要求，則采取相應的調(diào)整措施，重新擬定路面結(jié)構(gòu)，進行設(shè)計。 四、進程安排 序號 項 目 時間 (天 ) （一） 新建瀝青路面設(shè)計 1 （二） 新建水泥混凝土路面設(shè)計 2 （三） 舊路改建路面設(shè)計 1 （四） 編寫設(shè)計計算說明書 （ 五） 施工圖繪制及裝訂成冊 五、主要參考資料 ： 參考教材： 《道路建筑材料》第三版 嚴家伋編著 《公路工程》，人民交通出版社，張正林主編。 1 )( PPinCCNiKi ?? ?? 式中： N—— 標準軸載的當量軸次（次 /d） n i —— 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次 /d） P —— 標準軸載（ KN）。N 。 —— 軸數(shù)系數(shù)。 C2 180。N=（次/日）。預計未來十年，交通量年平均增長率為 8% ， 10 年后增長率為 4% 。 所以 因為設(shè)計年限 15 年內(nèi)，前 7 年交通量年平均增長率為 8% ，后 8 年的交通量年平均增長率為 4% 。 bsced AAANl ?? 式中： dl —— 設(shè)計彎沉值（ ）； eN—— 設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當量軸次； cA —— 公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為 ，二級公路為 ，三、四級公路為 ； sA —— 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為 ；熱拌和冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為 ；中、低級路面為 。采用重型擊實標準時，路基回彈模量設(shè)計值可較表列數(shù)值提高15%~30%。規(guī)范規(guī)定一級公路的面層由二至三層組成。 2 對瀝青混凝土面層的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，宜按下式 計 算： ceS ANK / ? 對無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類： ceS ANK / ? 對無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類： ceS ANK / ? 方案一 : 細粒式瀝青混凝土： Ks= 該一級公路處季凍區(qū)，多年平均最大凍深為 80cm，故尚應用 HPDS2021 公路路面設(shè)計程序系統(tǒng)驗算防凍厚度是否符合要求。 在 3+500~5+000 段，測得路槽底以下 80 cm 分層含水量為： 20% 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % 、 % （ 0~ 80cm , 每 10cm 為一層） 。 6cm 瀝青貫入 20cm 石灰土 25cm 天然砂礫 22 ：