【正文】 s democratic revolution, the great forerunner Dr. Sun Yatsen once。s critical infrastructure, the roads to the development of production, economic prosperity and international exchanges, facilitate people39。 路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土15cm、基層采用水泥碎石 25cm、底基層采用石灰土 15cm。 路面結(jié)構(gòu)直接曝露在大氣之中，瀝青路面的動彈模量隨溫度的升高變化大，路基回彈模量 隨濕度的增長而急劇下降。 路面方案比選 對水泥砼路面和瀝青砼路面兩種方案比較如下表： 表 比較項目 瀝青路面 水泥砼路面 使用壽命 設(shè)計年限 15 年，可通過維修 延長使用年限 設(shè)計年限 30 年 造 價 低 稍高 平坦性及震動噪音 行車舒適、噪音和震動小 產(chǎn)生接縫震動、噪音稍大 明色性 路面反光能力弱，視覺柔和 路白光較強(qiáng)，視覺效果差 施工性 受環(huán)境因素影響小，施工進(jìn)度快 受外界影響大，養(yǎng)生期長， 工期長 抗變形能力及耐磨性 材料選擇不當(dāng)時易產(chǎn)生車轍，耐磨性 差，寒地易出現(xiàn)裂縫 難以產(chǎn)生車轍變形，耐磨性強(qiáng)，基層壓實度不均勻時易產(chǎn)生裂縫 維修難易 養(yǎng)護(hù)維修工藝簡單 維修規(guī)模大，復(fù)雜 地下管線維修及增設(shè) 便于地下管線維修與增設(shè) 不便于管線維修、增設(shè)，路 面不易恢復(fù)，費(fèi)用高 水泥混凝土路面的特點(diǎn)：它是一種剛度大；擴(kuò)散荷載應(yīng)力的能力強(qiáng)；穩(wěn)定性好和使用壽命長的路面結(jié)構(gòu)，和其他路面結(jié)構(gòu)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，受水的漫入和氣候溫度等自然因素影響時，引起的強(qiáng)度變化小，耐久性好，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小，抗滑性能好，有利于夜間行車等。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為： MP aBhTE xgcctm ?? ?? 回歸系數(shù)查規(guī)范可知，自然規(guī)劃 IV6區(qū) a= b= c= 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) ])([ ??? bfafK crtmtmrt ?? 溫度疲勞應(yīng)力計算： M Pak tmttr ?? ?? 查規(guī)范可知，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為 95%。 荷載疲勞應(yīng)力計算為： M P aKKK PScfrpr ?? ?? 溫度疲勞應(yīng)力計算： 查規(guī)范可知， IV6區(qū)最大溫度梯度取 92℃ ?？紤]到設(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) 5 9 )1 7 9 7 1 8 2 4( 0 5 ??? vef NK 。路基回彈模量取 30MPa， 石灰粉煤灰穩(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。橫縫為設(shè)傳力桿的假縫，縱縫施工縫采用拉桿平縫形式。 方案三： 1）普通混凝土面層厚度為 26 cm；，基層選用石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料，厚 18cm；墊層用低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土，厚 15 cm；。 由規(guī)范可知，高速公路的安全等級為一級，目標(biāo)可靠度為 95%，相應(yīng)的變異水平等級為低。普通混凝土面層板長 4m， l/ gr =，查規(guī)范可知，混凝土面層 mh ? ， , ?? xx CB 。根據(jù)公路等級，由規(guī)范可知，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 。復(fù)合式混凝土面層截面總剛度計算： )()(4 )(1212 022021 2020212202130223011 mMNkhEhE hhhEhEhEhED ucc ccccg ??? ???? 復(fù)合式混凝土面層的相對剛度半徑計算： )(7 9 ?? 標(biāo)準(zhǔn)軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算： )( MP aDhEr gcgps ??? )( )( MP aD khhEr g uxcgps ???? 普通混凝土面層，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 ；碾壓混凝土基層不設(shè)縱縫，不考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù) rK 。 結(jié)構(gòu)層如下： 普通混凝土面層 24cm 31GPa 碾壓混凝土基層 16cm 27GPa 水泥穩(wěn)定粒料底基層 18cm 1300MPa 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層 15cm 600MPa 計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： MP ahh EhEhE X 10 132221222121 ???? mMNhEhEhhhEhED x ??????? ? )11(4 )(1212 12211221322311 )(?? ])([ ??? ?EEa x )( ??? ?EEb x MP aEEEahE xbxt 165)( 3/100 ?? 荷載疲勞應(yīng)力計算： 普通混凝土面層與碾壓混凝土基層組成分離式復(fù)合式面層。水泥混凝土上面層板的平面尺寸長為 4m、寬從中央分隔帶至路肩依次為 4m、 4m、 ；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。確定可靠度系數(shù)為 r? =. M P afM P a rtrprr )( ???? ??? 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)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。板長 5m， l/r=，查規(guī)范得普通混凝土板厚 h=， ?xB 。根據(jù)公 路等級，由規(guī)范可知，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 。 結(jié)構(gòu)層如下： 水泥混凝土面層 27cm Ec=31GPa 水泥穩(wěn)定粒料基層 18cm E1=1300MPa 石灰粉煤灰墊層 15cm E2=600MPa 計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： MP ahh EhEhE X 10 132221222121 ???? mMNhEhEhhhEhED x ??????? ? )11(4 )(1212 12211221322311 )(?? ])([ ??? ?EEa x )( ??? ?EEb x MP aEEEahE xbxt 165)( 3/100 ?? 普通混凝土面層的相對剛度半徑計算： ??? tc EEhr 荷載疲勞應(yīng)力計算： 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 。 查規(guī)范可知：取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 ，相 應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31GPa。普通混凝土板的平面尺寸為寬 ，長 。 計算累計當(dāng)量軸次： 根據(jù)表設(shè)計規(guī)范，高速公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為 30 年，安全等級為一級，輪跡橫向分布系數(shù) ? 是 ~ 取 ， ?rg ，則： ? ? ? ? 次430 1)()1( ??????????rtrse ggNN其交通量在 44 102 0 0 0~101 0 0 中，故屬重型交通。 軸載換算： 161∑ 100δniiiis PNN== 式中 ： sN —— 100KN 的單軸 — 雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)； iP— 單軸 — 單輪、單軸 — 雙輪組、雙軸 — 雙輪組或三軸 —雙輪組軸型 i 級軸載的總重 KN； iN — 各類軸型 i 級軸載的作用次數(shù)； n— 軸型和軸載級位數(shù)； i? — 軸 — 輪型系數(shù)，單軸 — 雙輪組時， i? =1；單軸 — 單輪時，按式 ii P= 計算；雙軸 — 雙輪組時，按式 ii P= ；三軸 — 雙輪組時，按式 ii P= 計算。 計算二灰土底基層容許彎拉應(yīng)力： sR KS?? ， ??? ecs NAK， MPaR ?? M P aM P a R ??? ?? ∴故該路面結(jié)構(gòu)符合要求。設(shè)計彎沉值： )(23600 mmAAANl bsced ?? ? 各層材料容許層底拉應(yīng)力： sspR K/?? ? 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土： ??? cess ANAK M P aK sspR 4 3 0 ?? ?? 中粒式密級配瀝青混凝土： ??? cess ANAK M P aK sspR 3 0 7 ?? ?? 密級配瀝青碎石： ?? ces ANK M P aK sspR 2 3 8 ?? ?? 二灰土： ?? ces ANK M P aK sspR 1 1 ?? ?? 設(shè)計彎沉值為 23（ ） ， 查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量（ 20℃ ）與劈裂強(qiáng)度 表 各層材料抗壓模量（ 20℃）與劈裂強(qiáng)度表 材料名稱 H（ cm） 20℃抗壓模量（ MPa） 劈裂強(qiáng)度 容許拉應(yīng)力（ MPa） 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 中粒式瀝青混凝土 8 1200 密級配瀝青碎石基層 25 1500 二灰土 待定 550 土基 — 38 — — 表 ： H（ m） 材料名稱 20℃ 抗壓模量（ MPa） 4cm 細(xì)粒式瀝青混凝土 1400 8cm 中粒式瀝青混凝 土 1200 25cm 密級配瀝青碎石 1500 待定 二灰土 600 土基 38 確定石灰土的厚度（換算成三層體系）： 令理論彎沉值等于設(shè)計彎沉值： )(23 mmll ds ?? ， 其中： ?? MPa? 5 1 )/()2 0 0 0/( ?? PElF s ? 令 LR= )(23 mmll ds ?? 1 ?? FP EL RL ?? cmhh 41 ?? MPaE 14001 ? 2132 EEhHH Knk K????? aMPE 12021 ? ?????????12 EEh ? ∴查規(guī)范得?? ?????????20 EEh ? ∴查規(guī)范得 ?K ∴查表得： ??H ∴ cmH ??? ? 根據(jù) ?????13 22nkKK EEhHH 12 0060012 0015 ????? h ∴ cmh ? 取 cmh 204 ? 彎拉應(yīng)力的驗算： 瀝青混凝土頂層 cmhh 41 ?? ??? ?? 12 1nk ikk EEhH 12021002021021500248 ????? = ???h , ??EE , 032020 ?EE 查圖三層連續(xù)體系上層拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖得 ? 為壓應(yīng)力，不需驗算。 設(shè)計彎沉值計算： 對于高速公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗算。各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為 ，中粒式密級配混凝土為 ，密級配瀝青碎石為 ，二灰土為 。 規(guī)范規(guī)定高速公路一級公路的面層由二至三層組成，查規(guī)范，采用二層瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級 配瀝青混凝土（厚 4cm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚 8cm） 。 計算石灰土底基層容許彎拉應(yīng)力： sR KS?? ， ??? ecs NAK， MPaR ?? M P aM P a R ??? ?? ∴故該路面結(jié)構(gòu)符合要求。設(shè)計彎 沉值： )(23600 mmAAANl bsced ?? ? 各層材料容許層底拉應(yīng)力： sspR K/?? ? 細(xì)粒式密級配瀝青混凝土： ??? cess ANAK M P aK sspR 4 3 0 ?? ?? 中粒式密級配瀝青混凝土： ??? cess ANAK M P aK sspR 3 0 7 ?? ?? 粗粒式密級配瀝青混凝土： ??? cess ANAK M P aK sspR 2 2 3 ?? ?? 水泥碎石： ?? ces ANK M P aK sspR 2 3 8 ?? ?? 石灰土： ?? ces ANK M P aK sspR 0 8 ?? ?? 設(shè)計彎沉值為 23（ ）， 查有關(guān)資料的表格得各層材料抗壓模量（ 20℃ ） 與劈裂強(qiáng)度 表 （ 20℃）與劈裂強(qiáng)度表 材料名稱 H（ cm） 20℃ 抗壓模量（ MPa） 劈裂強(qiáng)度 容許拉應(yīng)力（ MPa） 細(xì)粒式瀝青混凝土 4 1400 中粒式瀝青混凝土 5 1200 粗粒式瀝青混凝土 6 1000 水泥碎石基層 25 1500 石灰土 待定 550 土基 — 38 — — 表 ： H(m) 材料名稱 20℃ 抗壓模量（ MPa） 4cm 細(xì)粒式瀝青混凝土 1400 5cm 中粒式瀝青混凝土 1200 6cm 粗粒式瀝青混凝土 1000 25cm 水泥碎石 1500 待定 石灰土 550 土基 確定石灰土的厚度（換算成三層體系）： 令理