【正文】 對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)。參 考 文 獻(xiàn)參考教材：《土木工程材料》，交通版 ， 張愛琴編著 ，2009《路基路面工程》，人民交通出版社，陳忠達(dá)主編，2009《道路工程》，同濟(jì)大學(xué)出版社，徐家鈺等主編，2004參考資料：1.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 （JTG B01—2003）2.《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D402002）3.《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTGD502004）4.《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》 （JTJ0342000）5.《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D50—2006）附 圖：1. 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)圖（其中方案一為優(yōu)選方案） 方案一： 方案二： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 致謝這次課程設(shè)計(jì)能夠順利結(jié)束并取得了預(yù)期的效果，離不開各位指導(dǎo)老師的的悉心指導(dǎo)，從設(shè)計(jì)題目的選擇到重點(diǎn)難點(diǎn)的精心講解，各位指導(dǎo)老師都付出了自己的心血。在設(shè)計(jì)過程中，也存在著一些不足之處，有一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有通過實(shí)驗(yàn)測定，而是采用了老師給出的數(shù)據(jù)。AutoCAD2005用來繪制新建瀝青路面結(jié)構(gòu)圖、改建瀝青路面結(jié)構(gòu)圖和新建水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)圖。在《道路工程》課程設(shè)計(jì)中，先后使用了HPDS2003公路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)和AutoCAD2005兩個(gè)輔助設(shè)計(jì)工具。 設(shè)計(jì)體會及改進(jìn)意見通過這次《道路工程》課程設(shè)計(jì)，我道路工程的設(shè)計(jì)步驟和施工方法有了進(jìn)一步的認(rèn)識和了解，初步掌握了新建瀝青路面、改建瀝青路面以及新建水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)過程。3 可靠度系數(shù)變異水平等級目標(biāo)可靠度（％）95908580低～～～—中～～～～高—～～～ 注：變異系數(shù)在表3 .0 .2所示的變化范圍的下限時(shí)，可靠度系數(shù)取低值；上限時(shí)，取高值。表 3。 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，其表達(dá)式采用式（3 .0 .3）。表B．1．2 綜合系數(shù)kc公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc式中： kf——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)； Ne——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)，按附錄A式(A．2．2)計(jì)算； ν——與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，ν=；碾壓混凝土和貧混凝土，ν=0．065；鋼纖維混凝土,ν按式()計(jì)算確定。表B．2．3 回歸系數(shù)a、b和c系 數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIⅣVⅥV11abc計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為 標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按式(B．1．2)確定。式中： σtr——臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力(MPa)； σtm——最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)，； kt——考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。 r ——混凝土板的相對剛度半徑(m) 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg公路自然區(qū)劃Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大溫度梯度(℃/m)88～8390～9586～9293～98注：海拔高時(shí)，取高值；濕度大時(shí)，取低值。 混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和彈性模量交通等級特重重中等輕設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度（Mpa）彎拉彈性模量（Mpa）30302827 混凝土的彎拉彈性模量以實(shí)驗(yàn)室實(shí)測為宜，無條件時(shí)，可按設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度參照表選定可得混凝土的彎拉彈性模量Ec=30000MPa 計(jì)算作用于在板邊緣中點(diǎn)處產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力 普通混凝土面層的相對剛度半徑為： 其中： h——混凝土板的厚度(m) Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa) Et——基層頂面當(dāng)量回彈模量(MPa) L/r= 5／= 溫度應(yīng)力系數(shù)Bx圖解過程如下： 最終查圖可知Bx= 最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力按式()計(jì)算。設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度以齡期28天的彎拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)（在尺寸為15cm15cm15cm的梁式試件上采用三點(diǎn)加載試驗(yàn)測定）?；鶎雍蛪|層的當(dāng)量模量Ex，當(dāng)量厚度hx:混凝土面板 Ec 混凝土面板 Ec 基層 E1 厚度h1 基層和底基層的當(dāng)量模量Ex當(dāng)量厚度hx 墊層 E2 厚度h2 土基 Eo 土基 Eo 基層頂面的當(dāng)量模量Et:混凝土面板 Ec 混凝土面板 Ec基層和底基層的當(dāng)量模量Ex當(dāng)量厚度hx 基層頂面的當(dāng)量模量Et土基 Eo式中：Et——基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa)；Ex——基層和底基層(或墊層）的當(dāng)量回彈模量(MPa)；E0——路床頂面的回彈模量(MPa)；E1 、 E2——基層和底基層(或墊層）的回彈模量(MPa)；hx——基層和底基層(或墊層）的當(dāng)量厚度(m)；Dx——基層和底基層的當(dāng)量彎曲剛度(MNm)；h h2——基層和底基層的厚度(m)；a、b ——與Ex / E0有關(guān)的回歸系數(shù)。 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D402002中，對水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析計(jì)算，采用了彈性三層體系模型，即地基、基層和面層板。 路基回彈模量取40MPa?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫?；炷令A(yù)制塊面層應(yīng)采用水泥穩(wěn)定粒料基層。 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≥240270～240260～230250～220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）240～210230～200220～200≤230≤220查得重交通等級的一級公路的變異水平等級為中。 根據(jù)路基土質(zhì)和水溫狀況、路面材料性質(zhì)與供應(yīng)情況以及交通繁重程度，初擬路面結(jié)構(gòu)斷面，包括結(jié)構(gòu)層次、類型選擇和厚度。==所以設(shè)計(jì)年限30年間的累計(jì)當(dāng)量軸次： ==+=水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為4級，分級范圍如下表。 因此設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)可按下式計(jì)算： 式中：Ne——標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；t ——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；γ ——交通量年平均增長率；η ——臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，按下表選用。三軸雙輪組時(shí),按式(4)計(jì)算。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，按式1換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。6cm 瀝青貫入20cm 石灰土25cm 天然砂礫原有路面厚度為 25 cm 天然沙礫底基層，20cm石灰土基層， 6cm 瀝青貫入。對 3+500~5+000 段，在凍前進(jìn)行路面彎沉實(shí)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 、587 、6 81010110。交通資料在0+500~3+500 段鋪筑新建瀝青路面時(shí)已經(jīng)計(jì)算完畢。查《道路工程》（徐家鈺 程家駒 編著）335頁表236（最小防凍層厚度）可知中濕類路基當(dāng)土質(zhì)為粉質(zhì)輕亞粘土，道路凍深為50～100cm時(shí)，砂石類和穩(wěn)定土類的最小防凍厚度取為40cm。 σR=σs/Ks=水泥穩(wěn)定碎石: Ks= σR=σs/Ks=水泥石灰砂礫土: Ks= σR=σs/Ks=()，相關(guān)設(shè)計(jì)資料匯總?cè)缦卤?材料名稱h(cm)15℃模量20℃模量劈裂強(qiáng)度σ（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）細(xì)粒式瀝青混凝土418001400中粒式瀝青混凝土616001200粗粒式瀝青混凝土812001000水泥穩(wěn)定碎石251500水泥石灰砂礫土251000土基40由公路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)計(jì)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 )= .062 (MPa)＜ 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 σ( 5 )= .097 (MPa)＜負(fù)號表示瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力。 σs=σs/Ks= 中粒式瀝青混凝土: Ks=1 對瀝青混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，系指15℃時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d的極限抗拉強(qiáng)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(qiáng)度(MPa)。材料名稱厚度細(xì)粒式瀝青混過凝土3cm中粒式瀝青混凝土5cm粗粒是瀝青混凝土7cm水泥穩(wěn)定碎石25cm水泥石灰砂礫土待定 方案二： 路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土（27cm),基層采用水泥穩(wěn)定沙礫（待定）底基層采用級配沙礫（18cm),見下表 材料名稱厚度細(xì)粒式瀝青混過凝土4cm中粒式瀝青混凝土8cm密級配瀝青碎石15cm水泥穩(wěn)定沙礫待定級配沙礫18cm 查表得到各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度，抗壓模量取20℃的模量，各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此得到20℃的抗壓模量和各層材料的劈裂強(qiáng)度（單位均為MPa）： 材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度材料細(xì)粒式瀝青混凝土中粒式瀝青混凝土粗粒式瀝青混凝土水泥穩(wěn)定碎石水泥石灰砂礫土抗壓模量14001200100015001000劈裂強(qiáng)度材料密級配瀝青碎石水泥穩(wěn)定沙礫級配沙礫抗壓模量12501300175劈裂強(qiáng)度 瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，材料的容許拉應(yīng)力應(yīng)按下列公式計(jì)算：、式中：—— 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(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)。 =. 初擬路面結(jié)構(gòu)，確定材料的參數(shù) 。 = 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(jì)路基回彈模量設(shè)計(jì)值?！?基層類型系數(shù)，對半剛性基層=；柔性基層=；對于混合式基層采用線性內(nèi)插確定基層類型系數(shù)： 式中：—— 為半剛性基層或底基層上柔性結(jié)構(gòu)層總厚度（cm）；因?yàn)槌鯏M定面層為瀝青混凝土面層，基層為半剛性基層，所以： 取 ， ，確定土基彈性模量 確定土基干濕類型 該路段地處Ⅱ2區(qū)， 沿線土質(zhì)為粉質(zhì)輕亞粘土，WL=40%， wp=18%， 米 。 1 輪隙中心處（A點(diǎn)）路表計(jì)算彎沉值小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值，即： 2 輪隙中心（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力，即：