[路基路面工程]课程设计
目录
1设计目的和任务 ······················································································································ 2 1.1目的 ···························································································································· 2 1.2任务 ···························································································································· 2 2设计资料 ·································································································································· 2 2.1工程概况 ···················································································································· 2 2.2设计资料 ···················································································································· 2 3预测交通量组成 ······················································································································ 3 4沥青路面设计 ·························································································································· 4 4.1设计年限内车道的累计轴次 ···················································································· 4 4.2确定路面等级和面层类型 ························································································ 7 4.3土基回弹模量的确定 ································································································ 7 4.4路面结构方案设计 ···································································································· 8 5水泥混凝土路面设计 ··········································································································· 14 5.1混凝土路面设计基准期 ···························································································14 5.2标准轴载及轴载当量换算 ·······················································································15 5.3拟定路面结构 ···········································································································16 6方案比选 ································································································································ 23 6.1沥青路面方案比选 ···································································································24 6.2水泥混凝土路面方案比选 ·······················································································25 6.3综合比选 ···················································································································25 7水泥混凝土路面接缝设计 ··································································································· 26 7.1横缝 ···························································································································26 7.2纵缝 ···························································································································27
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1设计目的和任务
1.1目的
(1)学会根据所给资料,利用 HPDS2003公路路面设计程序系统进行路面结构的设计。
(2)掌握编写设计说明书,包括水泥混凝土路面及沥青路面结构,厚度设计,水泥混凝土路面板接缝设计等。
(3)学会对所选定的路面结构方案,绘制路面结构图,包括沥青路面结构设计图,水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等。
(4)学会编写设计说明书的一般步骤及规范。
1.2任务
进行路面结构组合设计和应力分析计算。即根据所给的交通量和材料供应等资料,先提出不同的路面组合,并进行受力分析计算,然后推荐一种路面结构。
2设计资料
2.1工程概况
拟设计路面属某段高速公路,路段位于平原微丘区,公路自然区划为Ⅱ2区,地震烈度为六级,设计标高240.50m,地下水位1.45m。
2.2设计资料
2.2.1土质
所经地区多处为粘性土。
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2.2.2.交通量及组成(每个学生选取一种交通量组成形式以进行路面设计)
根据最新路网规划,预测使用初期2011年年平均日交通量见下表:
表2-1 交通量组成
3预测交通量组成
《公路工程技术标准》规定:
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 -55000 辆,
六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 45000 -80000 辆,
八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 60000 -100000 辆。
可知折成小客车日交通量为3785辆,20年后日交通量为17238辆。远期考虑,可设计双向四车道。
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4沥青路面设计
4.1设计年限内车道的累计轴次
根据《公路沥青路面设计规范》规定,路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载。
4.1.1轴载换算(弯沉及沥青层弯拉应力分析)
表4-1轴载换算参数(弯沉及沥青层弯拉应力分析)
轴载换算采用如下计算公式(小于 25KG 的不计)
路面竣工后第一年日平均当量轴次 :
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Pi
NC1C2ni
Pi1
n
4.35
756
式中:N —— 标准轴载的当量轴次(次/日);
ni —— 各种被换算车辆的作用次数(次/日); P —— 标准轴载(KN);
Pi —— 各种被换算车型的轴载(KN);
C1 —— 轮组系数,双轮组为1,单轮组为6.4,
四轮组为0.38
C2 —— 轮轴系数。
当轴间距大于3米时,轮轴系数为1,当轴间距小于3米时,C2 =1+1.2(m-1),m为轴数。
设计年限内一个车道上累计当量轴次 :
t
1r
Ne(A)
1365
N1
17.875%151365
7560.45= 3338938
7.875%
式中:Ne —— 设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计
标当量轴次(次);
t —— 设计年限,15年;
N —— 路面营运第一年双向日平均当量轴次(次/
日);
r —— 设计年限内交通量平均增长率(%); η —— 车道横向分布系数,取0.45(四车道)。
4.1.2轴载换算(半刚性层弯拉应力分析)
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表4-2轴载换算参数(半刚性层弯拉应力分析)
N
PiC1C2ni
i1
n
8
559
式中: C1 ——轴数系数,同C2;
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C2 ——轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5,
四轮组为0.09。
设计年限内一个车道上累计当量轴次 :
1rt1365
Ne(B)N r
17.875%151365
5590.45
7.875%
= 2468871
式中符号意义同前。
4.2确定路面等级和面层类型
路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应。路面等级、面层类型的选择应根据 公路等级与使用要求、 设计年限内标准轴载的累积当量轴次、 筑路材料和施工机械设备等因 素按下表确定。
表4-3 公路等级的面层类型
设计年限为 15 年。
4.3土基回弹模量的确定
路段位于平原微丘区,公路自然区划为Ⅱ2区,地震烈度为六级,设计标高240.50m,地下水位1.45m。
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由《公路沥青路面 设计规范》 (JTG D50-2004)附录 F 知此高度为 H2(2.0),属于中湿路基;由规范 知路基平均稠度为0.94—1.12,所以,取土基回弹模量为:
E0=31.0MPa
4.4路面结构方案设计
4.4.1方案一
①路面结构组合设计
在上面的计算得到设计年限内一个车道的累计标准轴次为2.6106
次,根据规范推荐结构,故提出组合设计方案一。
路面结构采用沥青混凝土(厚 160mm),采用两层式结构,即表层采用60mm 厚细粒式密集配沥青混凝土,下面层采用 100mm厚中粒式密集配沥青混凝土。
基层,底基层及垫层分别采用水泥碎石土基层(厚180mm),石灰土基层(200mm)粗砂(厚度待定)。结构图如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土 60mm ----------------------------------------
中粒式沥青混凝土 100mm ----------------------------------------
水泥碎石土 200mm ----------------------------------------
石灰土 160mm ----------------------------------------
粗砂 ? ---------------------------------------- 新建路基
②设计参数确定
1) 各层材料的抗压模量与劈裂强度
由规范附录 E 材料设计参数参考资料得: 按设计弯沉计算厚度时采用 20oC 抗压模量,细粒式密集配沥青混凝土 1400Mpa,中粒式沥青混凝土 1200Mpa。
演算面底层弯拉应力采用 15 oC抗压模量,细粒式密集配沥青混凝土 2000Mpa,中粒式 沥青混凝土 1800Mpa。水泥碎石土抗压模量
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1500Mpa,石灰土抗压模量550Mpa,粗砂抗压模量90Mpa。
各层材料的劈裂强度:细粒式密集配沥青混凝土 1.4Mpa,中粒式沥青混凝土 1.0Mpa。 水泥碎石土抗压模量 0.5Mpa,石灰土抗压模量 0.225Mpa。
2) 设计弯沉
设计弯沉按公式:
ld600Ne0.2ACASAB29.7 (0.01mm)
式中: Ac —— 公路等级系数,高速公路为1.0;
As —— 面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0。 AB —— 路面结构类型系数,刚性基层、半刚性基层
沥青路面为1.0。
3) 结构层容许弯拉应力
R
sp
KS
式中: R ——路面结构的容许弯拉应力,即该材料能承受
设计年限Ne次加载的疲劳弯拉应力(MPa);
sp ——路面结构材料的极限抗弯拉强度;
KS —— 抗拉强度结构系数。根据结构层材料不同,
按以下公式计算KS值。
沥青混凝土面层:KS=0.09Ne0.22/Ac=2.32 无机结合料稳定集料:KS=0.35Ne0.11/Ac=1.78 无机结合料稳定细粒土:KS=0.45Ne0.11/Ac=2.28 最终得出各层材料容许弯拉应力为:单位(MPa)
1细粒式沥青混凝土:0 .6 2中粒式沥青混凝土:0 .43 3水泥碎石土:0.23
4石灰土:0.1 4) 路表设计弯沉
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ls1000hh
2P
cF E1
h
E
E
E
c=f(1,2,...,n1;2,3,...,0)
E1E2En1
可应用括号内的参数作为输入数据,应用通用软件计算得到。
式中:F ——弯弯沉综合修正系数;
F=1.63(
lsE
0.38(0)0.36 2000p
; ls—— 路表弯沉(0.01mm)
P、—— 标准车轴载轮胎接地压力(MPa)和当量圆半径(cm);
F —— 弯沉综合修正系数; c—— 理论弯沉系数;
E0或En—— 路基回弹模量(MPa);
E1,E2,En-1——各结构层材料回弹模量(MPa); h1,,h2,hn-1——各结构层的厚度。
计算结果如下:
H( 5 )= 100 mm时, ls= 2.3 (0.01mm)
ld= 29.7(0.01mm)
由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 lsld 故弯沉计算已满足要求。
5) 结构层底拉应力
mpm
式中:m——理论最大拉应力系数,按下式计算:
m=(1,2,...,n1;2,3,...,0)
E1E2En1
hhhEEE
可应用括号内的参数作为输入数据,应用通用软件计算得到。
计算结果如下:
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=﹣0.193 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= 0.002 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= 0.168 (MPa)
第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= 0.094 (MPa)
均比容许拉应力小,故层底拉应力满足要求。
6)防冻层厚度
根据规范所列的路面最小防冻厚度要求与该路况作对比。路段位于
平原微丘区,公路自然区划为Ⅱ2区,所经地区多处为粘性土,一般路基
处于潮湿状态,冻深厚度为120—240cm,垫层类型为砂石类,所以路面
最小防冻厚度为600mm。总厚度620mm,满足防冻厚度要求。
通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得
到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土 60 mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土 100 mm
----------------------------------------
水泥碎石土 200 mm
----------------------------------------
石灰土 160 mm
----------------------------------------
粗砂 100 mm
----------------------------------------
新建路基
4.4.2方案二(软件计算)
(1)轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量
1 货 车 16.5 23 1 双轮组 800 2 交通SH141 25.55 55.1 1 双轮组 133
3 货 车 15.3 55.1 1 双轮组 533 4 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 333 5 黄河JN150 49 101.6 1 双轮组 300
6 日野KB222 50.2 104.3 1 双轮组 93
7 太脱拉138 51.4 80 2 双轮组
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh= 657 ,属中等交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :
路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 756
设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 3338938
属中等交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :
路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 559
设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 2468871
属轻交通等级
路面设计交通等级为中等交通等级
公路等级 高速公路
公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1.4 .57
2 中粒式沥青混凝土 1 .41
3 粗粒式沥青混凝土 .8 .33
4 水泥稳定碎石 .5 .28
5 级配碎石
6 粗砂
(2)新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 高速公路
新建路面的层数 : 6
标 准 轴 载 : BZZ-100
路面设计弯沉值 : 29.7 (0.01mm)
路面设计层层位 : 5
设计层最小厚度 : 100 (mm)
层位 结构层材料名称 厚度 20℃平均抗压 标准差 15℃平均抗压 标准差 容许应力
(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa)
1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .57
2中粒式沥青混凝土 65 1200 0 1600 0 .41
3 粗粒式沥青混凝土 120 1000 0 1200 0 .33
4水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 .28
5 级配碎石 ? 225 0 225 0
6 粗砂 120 90 0 90 0
7 新建路基 31
按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 29.7 (0.01mm)
H( 5 )= 100 mm LS= 2.5 (0.01mm)
由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS
故弯沉计算已满足要求 .
H( 5 )= 100 mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度 :
H( 5 )= 100 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 100 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 100 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)
H( 5 )= 100 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度 :
H( 5 )= 100 mm(仅考虑弯沉)
H( 5 )= 100 mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度 :
路面最小防冻厚度 600 mm
验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .
通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,
最后得到路面结构设计结果如下:
----------------------------------------
细粒式沥青混凝土 40 mm
----------------------------------------
中粒式沥青混凝土 65 mm
----------------------------------------
粗粒式沥青混凝土 120 mm
----------------------------------------
水泥稳定碎石 180 mm
----------------------------------------
级配碎石 100 mm
----------------------------------------
粗砂 120 mm
----------------------------------------
新建路基
(3)交工验收弯沉值和层底拉应力计算
公 路 等 级 : 高速公路
新建路面的层数 : 6
标 准 轴 载 : BZZ-100
层位 结构层材料名称 厚度 20℃平均抗压 标准差 15℃平均抗压标准差综合影
响系数
(mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa)
1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 65 1200 0 1800 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 120 1000 0 1200 0 1 4水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 5 级配碎石 100 225 0 225 0 1 6 粗砂 120 90 0 90 0 1 7 新建路基 31
①计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 35 (0.01mm)
第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 40.1 (0.01mm)
第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 50.5 (0.01mm)
第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 79.6 (0.01mm)
第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 260.5 (0.01mm)
第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 403.8 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值 LS= 300.5 (0.01mm)
②计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.266 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.029 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .012 (MPa)
第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= .233 (MPa)
5水泥混凝土路面设计
5.1混凝土路面设计基准期
高速公路,设计基准期为30年。
5.2标准轴载及轴载当量换算
以100kN单轴—双轮组荷载为标准轴载
设计车道设计基准期初期的标准轴载日作用次数Ns
nADTT2Nsn(Kp,ijPij)573 iij
式中,Kp,ijijPij —— 各种轴型不同轴载级位的标准当量换16
算系数;
ni —— 每1000辆车2轴6轮以上客、货车中i种轴型出现的
次数;
Pij —— i种轴型j 级轴载的频率(以分数计)
标准轴载当量换算
NSiNii1ni16
式中,Ns —— 100kN的单轴—双轮组标准轴载的通行次数;
Pi —— 各类轴—轮型i级轴载的总重(kN);
n—— 轴型和轴载级位数;
Ni —— 各类轴—轮型i级轴载的通行次数;
i——轴—轮型系数
单轴—双轮组:i=1.0
单轴—单轮组: i=2.22103Pi0.43
双轴—双轮组: i=1.0710-5Pi0..22
三轴—双轮组: i=2.2410-8Pi0..22
计算使用年限内标准轴载的累计作用次数
tNs1gr13657115931 Negr
式中:Ne —— 标准轴载累计当量作用次数;
t —— 设计基准期(年);
N —— 路面营运第一年双向日平均当量轴次(次/日);
gr ——交通量平均增长率(%);
η —— 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数,取0.20。
路面承受的交通等级 :重交通等级
5.3拟定路面结构
5.3.1初拟混凝土路面材料及厚度
由书上表16-20相应于安全等级一级的变异水平的等级为低级。根
据高速公路重交通等级和低级变异水平等级,查表16-17,初拟普通混
凝土面层厚度大于240mm。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m,长5m。 拟定各结构层厚
方案一,面层初拟260mm,基层选用水泥稳定粒料,厚h1=200mm,
由于路基为潮湿类型,须设垫层,垫层选用天然砂砾,厚h2=150mm。
方案二,面层初拟250mm,基层选用中粒式沥青混凝土,厚
h1=60mm,底基层选用水泥稳定粒料,厚h2=200mm,由于路基为潮湿
类型,须设垫层,垫层为中、粗砂,厚h3=150mm。
①确定混凝土设计弯拉强度及弹性模量,计算基层顶面当量回弹模量
混凝土面层弯拉强度 5 MPa 弯拉模量 31000 MPa
计算基层顶面当量回弹模量
h12E1h22E2Ex12
0.2215000.152200 =1032MPa EbEtahxE00 1/3
1/310320.6002.9250.28631
=151.6 MPa
12Dhxx1/3
1/3122.103
=0.290 m
h1E1h2E2h1h2Dx33
33211112221 10.215000.152000.20.1511 =2.103MNm
0.45a6.2211.51E0
0.4510326.2211.51
=4.280
Eb11.4400.55
0.55103211.44
0.791
式中,Et 基层顶面的当量回弹模量(MPa);
E0 路床顶面的回弹模量(MPa),查表得26.5 MPa;
Ex 基层和垫层的当量回弹模量(MPa);
E1, E2 基层和垫层的回弹模量(MPa);
hx 基层和垫层的当量厚度(m);
Dx 基层和垫层的当量弯曲刚度(MN-m);
h1,h2基层和垫层的厚度(m);
a, b 与Ex/E0有关的回归系数。
普通混凝土棉层的相对刚度半径计算
r
0.5370.5370.26=0.815m
②计算混凝土板的荷载疲劳应力
标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为
0.6h20.077r ps
0.0770.8150.60.262
= 1.01MPa
因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数Kr=0.87 。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数
Kf Ne46312330.0572.40
是与混合料有关的指数,普通混凝土为0.057。根据公路等级,由表16-24,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数Kc=1.30 。
荷载疲劳应力计算为
prKrKfKcps
0.872.401.301.01
= 2.73 MPa
③计算混凝土板的温度疲劳应力
Ⅱ2区温度梯度取88 ℃/m 。板长5m,l/r=5/0.754=6.321,由图16-14可查普通混凝土板厚h=0.26m,BX=0.58。最大温度梯度为88oC时
混凝土板的温度翘曲应力计算为 tmcEchTg
Bx
5310000.26881100.58
= 2.05MPa
计算温度疲劳应力系数Kt,查表得自然区划Ⅱ区,a=0.828 ,b=0.041,c=1.323。 fcb Kattmfr
5.02.051.3230.8280.041 2.055.0
=0.52
因此温度疲劳应力为
trKttm0.522.051.07MPa
查表16-20,高速公路的安全等级为一级,变异水平为低等,目标可靠度为95%。从而查表确定可靠度系数r=1.25
rprtr1.252.731.074.75MPa fr=5.0 MPa 因而,所选普通混凝土面层厚度(0.26m)可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的 综合疲劳作用。
④验算防冻厚度
由规范查得此区划范围路面最小防冻厚度为 600 mm,新建基(垫)层总厚度 340 mm,面层厚度为 260mm,验算结果表明, 路面总厚度610>600 mm,符合规范要求。
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普通混凝土面层 260 mm
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水泥稳定粒料 200 mm
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天然砂砾 150 mm
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土基
5.3.3方案二的计算(软件计算)
水泥混凝土路面设计
设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计
公 路 等 级 : 高速公路
变异水平的等级 : 低 级
可 靠 度 系 数 : 1.25
面 层 类 型 : 普通混凝土面层
序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载 交通量 号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重
(kN) (kN) (kN) (kN)
1 单后轴货车 1 16.5 1 23 0 0 0 0 800 2 单后轴货车 1 25.55 1 55.1 0 0 0 0 133 3 单后轴货车 1 15.3 1 55.1 0 0 0 0 533 4 单后轴货车 1 23.7 1 69.2 0 0 0 0 333 5 单后轴货车 1 49 1 101.6 0 0 0 0 300 6 单后轴货车 1 50.2 1 104.3 0 0 0 0 93 7 双后轴货车 1 51.4 0 0 1 80 0 0 67
行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1
轮迹横向分布系数 0.2 交通量年平均增长率 7.875 %
混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅱ
面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 0.87
基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层
层位 基(垫)层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 60 1200
2 水泥稳定粒料 200 1500
3 中、粗砂 150 90
4 土基 31
基层顶面当量回弹模量 ET= 173.4 MPa
HB= 250 r= .757 SPS= 1.04 SPR= 2.83
BX= .61 STM= 2.08 KT= .53 STR= 1.09
SCR= 3.92 GSCR= 4. RE=-2 %
设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 573
路面的设计基准期 : 30 年
设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 4631233
路面承受的交通等级 :重交通等级
基层顶面当量回弹模量 : 173.4 MPa
混凝土面层设计厚度 : 250 mm
验算路面防冻厚度 :
路面最小防冻厚度 600 mm
新建基(垫)层总厚度 410 mm
验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 .
通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下:
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普通混凝土面层 250 mm
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中粒式沥青混凝土 60 mm
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水泥稳定粒料 200 mm
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中、粗砂 150 mm
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土基
6方案比选
图5-1 沥青路面设计方案一
图5-2 沥青路面设计方案二
图5-3 水泥混凝土路面设计方案一
图5-4 水泥混凝土路面设计方案二
6.1沥青路面方案比选
方案一面层选用细粒式沥青混凝土及中粒式沥青混凝土,厚度为16cm,层数共5层,结构总厚度为62cm,方案二面层设三层,分别为细粒式沥青混凝土,中粒式沥青混凝土和粗粒式沥青混凝土,面层厚度
为18.5cm,层数共6层,结构总厚度为62.5cm。从弯沉角度分析,经过计算方案二抗弯能力大于方案一;从经济角度比较,方案一所选材料为现在公路施工常用的材料,易于购置,方案二材料多,购置环节多。从施工角度分析,方案一材料少,施工更易于方案二。综上所述,在两个方案都能够满足现有交通情况及当地条件下,选方案二更优一些。
6.2水泥混凝土路面方案比选
方案一所选材料来源广,层数少,便于施工。方案一基层为20cm水泥稳定材料,垫层为15cm天然砂砾。能够保证路面刚度,方案二层数四层,较方案一多了水泥稳定粒料底基层。总的来说,方案一优于方案二。
6.3综合比选
1)使用期限比较。水泥混凝土公路使用期限大于沥青公路,并且,在日常维修时远少于沥青路面。但一旦破坏,维修的代价比较大。
2)汽车节能比较。沥青路面由于没有接缝,汽车行驶平稳,旅客乘坐舒坦,但沥青路面的摩阻系数大于水泥路面,需要汽车耗费更多的油耗。
3)从施工周期长短比较。沥青路面在铺筑不久后就可以通车,而水泥必须经过28天才能达到一定强度。
4)对周围环境的影响。沥青路面对公路周围的土地、地下水等会造成污染,沥青的自然分解与降解需要几十年,而水泥路面对环境的影响要小得多。
5)在经济成本上比较。随着经济的发展和沥青炼制技术的提高,在造价方面沥青路面已经没有什么劣势了。
综上所述,虽然沥青路面具有修复快,乘坐舒服,对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强等一些特点。但水泥路面稳定性好,平整度的保持期长,使用年限长的特点同样突出,并且在当今环境问题的日益突出的情况下,我认为选用水泥混凝土路面更优。排序:1.水泥混凝土方案一2.沥青方案一3.水泥混凝土二4.沥青方案二。
现推荐方案为:水泥混凝土路面设计方案一。
7水泥混凝土路面接缝设计
7.1横缝
7.1.1横向缩缝
横向缩缝采用假缝形式,根据规范对重交通水泥混凝土路面的要求,主线横向缩缝均布设传力杆,以提高接缝的传荷能力,被交道在邻近胀缝或自由端部的3.条缩缝布设传力杆。缩缝缝隙宽6mm,深度为板厚的1/5。传力杆长度30cm,直径15mm,每隔45cm设一根。
图6-1 横向缩缝
7.1.2横向施工缝
每日施工结束或因临时原因中断施工时,必须设置横向施工缝,其位置应选在缩缝或胀缝处,设在缩缝处的施工缝,采用加传力杆的平缝形式,设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同。传力杆长40cm,直径20mm。
图6-2 横向施工缝
7.1.3横向胀缝
在邻近桥梁、隧道及平交口处,均设置胀缝,桥梁两端的胀缝设在钢筋混凝土过渡板与普通路面板相接处,隧道口的胀缝设在隧道进、出
口混凝土板块衔接处,平面交叉口的胀缝设在被交道上,胀缝一般连续设置2条。缝隙宽20mm,缝隙上部3.5cm。传力杆长50cm,直径28mm的光圆钢筋,每隔30cm设一根。
图6-3 横向胀缝
7.2纵缝
纵向缩缝采用假缝形式,纵向施工缝采用平头缝形式,纵缝均设置拉杆,拉杆长60cm,拉杆直径20mm,间距1.25m。纵缝间距4.5m。
图6-4纵向施工缝
图6-5 纵向缩缝
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准. JTGD30-2004 公路路基设计规范. 北京:人民
交通出版社,2004
[2] 中华人民共和国行业标准. JTGD50-2006公路沥青路面设计规范. 北京:
人民交通出版社,2006
[3] 中华人民共和国行业标准. JTGD40-2002 公路水泥混凝土路面设计规范.
北京:人民交通出版社,2002
[4] 中华人民共和国行业标准. JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术
规范. 北京:人民交通出版社,2003
[5]邓学钧,路基路面工程(第三版),北京,人民交通出版社,2008