《瀝青路面工程》課程設(shè)計計算書

瀝青路面設(shè)計21 設(shè)計資料21.1 公路等級情況及周邊情況21.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表:21.3 沿線地理特征32 軸載分析32.1以設(shè)計彎沉值為設(shè)計指標及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當量軸次32.1.1 軸載換算32.1.2 計算累計當量軸次42.2 驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計當量軸次42.2.1 軸載換算42.2.2 計算累計當量軸次53 確定路面等級和面層類型53.1 路面等級53.2 面層類型53.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取54 確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)。64.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強度64.2 土基回彈模量的確定64.2.1 確定路基的平均稠度64.2.2 確定土基回彈模量75 設(shè)計指標的確定75.1 設(shè)計彎沉值75.2 各層材料的容許底層拉應(yīng)力76 設(shè)計資料總結(jié)87 確定石灰土層的厚度88 計算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值）109 驗算各層層底拉應(yīng)力119.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗算119.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗算119.1.2 第二層地面拉應(yīng)力驗算119.1.3 第三層換算129.1.4 第四層換算139.2 計算中層底面彎拉應(yīng)力。13水泥路面設(shè)計141 設(shè)計資料141.1 公路等級情況及周邊情況141.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表:141.3 沿線地理特征152 交通分析152.1 標準軸載與軸載換算152.2 交通分級，設(shè)計使用年限，和累計作用次數(shù)162.2.1 設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計作用次數(shù)162.2.2 交通等級的確定及初估板厚163 路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計164 確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)174.1 基層頂面的當量回彈模量與計算回彈模量174.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度與相對剛度半徑185 荷載應(yīng)力計算185.1荷載疲勞應(yīng)力計算185.2 溫度疲勞應(yīng)力計算196 路面接縫處理206.1 縱向接縫206.1.1 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)路面寬度和施工鋪筑寬度而定。206.2 橫向接縫216.3 端部處理226.4 接縫填封材料227 縱向配筋設(shè)計227.1 計算參數(shù)227.2 橫向裂縫間距計算237.3 裂縫寬度的計算237.4 鋼筋應(yīng)力的計算237.5 鋼筋間距或根數(shù)的計算248 補強鋼筋的設(shè)計248.1 邊緣鋼筋設(shè)計248.2 角隅鋼筋設(shè)計24 瀝青路面設(shè)計1 設(shè)計資料1.1 公路等級情況及周邊情況 滬杭高速人民廣場至楓涇段公路，共有4車道，路面寬度為2×7.50m，設(shè)計年限為20年。交通量年平均增長率為6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。1.2 公路2007年交通量調(diào)查情況如下表:序號汽 車型 號總重（KN）載重(KN)前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)軸距（cm）交通量（輛/日）1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.501雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依土茲TD50132.2076.6542.2080.001雙3006瑪斯200137.0072.0036.00101.001雙1001.3 沿線地理特征該公路位于區(qū)，沿線土質(zhì)為粘性土。凍前地下水位為1.5m，路基平均填土高度約為0.6m。2 軸載分析軸載分析：根據(jù)我國混凝土路面設(shè)計規(guī)范和瀝青路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載。2.1以設(shè)計彎沉值為設(shè)計指標及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計當量軸次 軸載換算計算標準軸載的當量軸次：其中、分別采用以下來計算：，（雙輪），計算結(jié)果如下表所示：（單位為次/日）車型軸名軸載計算軸載（Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.3811800 173.58東風(fēng)EQ140前軸23.7001112000后軸69.2069.20111200241.90吉爾130前軸25.7525.75115001.37后軸59.5059.501150052.25尼桑CK20L前軸49.8549.851160029.04后軸100.00100.0011600600依土茲TD50前軸42.2042.20113007.03后軸80.0080.0011300113.65瑪斯200前軸36.0036.00111001.17后軸101.00101.0011100104.421324.42注：軸載小于25KN的軸載作用不計。2.1.2 計算累計當量軸次根據(jù)設(shè)計規(guī)范及道路設(shè)計的本身要求，本公路瀝青路面的設(shè)計年限取20年，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的雙向四車道的車道系數(shù)是0.4-0.5，在本設(shè)計中車道系數(shù)取0.45，計算累計當量軸次的公式： 本式中：r表示交通量在設(shè)計使用年限的平均增長率，本公路取值為6%。 t表示公路的設(shè)計使用年限，本公路取值為20年。 表示車道系數(shù)，本公路取值為0.45. 表示單日換算軸載次數(shù)，本公路取值為1324.42。因此有，=8002190（次）2.2 驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計當量軸次2.2.1 軸載換算 驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為：其中，表示軸數(shù)系數(shù)，；表示輪組系數(shù)，（雙輪組）計算結(jié)果如下表所示：（單位為次/日；注：軸載小于50KN的軸載作用不計）車型軸名軸載計算軸載（Pi）C1C2解放CA15前軸20.970118000后軸70.3870.381180048.16東風(fēng)EQ140前軸23.7001112000后軸69.2069.2011120063.10吉爾130前軸25.7525.75115000.01后軸59.5059.50115007.85尼桑CK20L前軸49.8549.85116002.29后軸100.00100.0011600600依土茲TD50前軸42.2042.20113000.30后軸80.0080.001130050.33瑪斯200前軸36.0036.00111000.03后軸101.00101.0011100108.29880.362.2.2 計算累計當量軸次計算累計當量軸次的公式為： 參數(shù)取值同上:設(shè)計年限t為20年,車道系數(shù)取0.45, 設(shè)計使用年限的平均增長率r取6%，單日換算軸載次數(shù)取880.36。則，對于半剛性基層層底拉應(yīng)力累計當量軸次：=5319164（次）根據(jù)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，累計當量軸次應(yīng)當取不利值，所以，應(yīng)該取值為8002190累計當量軸次。3 確定路面等級和面層類型3.1 路面等級由以上計算可以得出，設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計標準軸載次數(shù)約為800萬次左右。根據(jù)由累計當量軸次劃分的交通等級可以定出該路的設(shè)計路面等級為中等交通等級。3.2 面層類型由于規(guī)范規(guī)定高速公路、一級公路的面層由二層或三層組成。對于本公路的設(shè)計，初步擬定采用三層式瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土，底面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土。3.3 結(jié)構(gòu)組合與材料的選取 由上面的計算可以得出，設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計軸載次數(shù)約為800萬次左右，根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTG D50-2006規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求，查表-1，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層采用的材料及厚度初步擬定如下：瀝青混凝土（厚度取17cm），基層采用水泥碎石（厚度取25cm），底基層采用石灰土（厚度待定）。由于本公路，采用三層式瀝青面層，加上其等級為中等交通，擬定表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土（厚度4cm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚度6cm），底面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度7cm）。材料的具體厚度列表如下：路面結(jié)構(gòu)材料選用材料厚度（單位cm）面層細粒式密級配瀝青混凝土4中粒式密級配瀝青混凝土6粗粒式密級配瀝青混凝土7基層水泥碎石25底基層石灰土待定4 確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)。4.1 各層材料的抗壓模量與劈裂強度根據(jù)相關(guān)表格及設(shè)計規(guī)范，可以得到各層材料的抗壓模量和劈裂強度。規(guī)范規(guī)定抗壓模量取的模量，且在設(shè)計中各值均取規(guī)范給定范圍的中值，因此得到的抗壓模量如下：細粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1000MPa,水泥碎石為1500MPa，石灰土為550MPa。各層材料的劈裂強度如下：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1.0MPa，粒式密級配瀝青混凝土為0.8MPa,水泥碎石為0.5MPa，石灰土為0.225MPa。列表表示如下：材料選用的抗壓模量劈裂強度細粒式密級配瀝青混凝土1400MPa1.4MPa中粒式密級配瀝青混凝土1200MPa1.0MPa粗粒式密級配瀝青混凝土1000MPa0.8MPa水泥碎石1500MPa0.5MPa石灰土550MPa0.225MPa4.2 土基回彈模量的確定4.2.1 確定路基的平均稠度 由于沒有確定的實測稠度，根據(jù)相應(yīng)的知識，可根據(jù)路基的臨界高度判斷土的干濕類型。由于凍前地下水位為1.5m，位于（1.71.9）及（1.21.3）之間，然后查路基路面工程一書中表（149）有，土基的平均稠度的范圍是：。因此，判定土的干濕類型為中濕，故有粘性土，因此，選用。4.2.2 確定土基回彈模量 本路段處于區(qū)，為粘性土，稠度為1.00，在路基路面工程一書中查表14-11有土基回彈模量為30MPa。5 設(shè)計指標的確定 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，并進行結(jié)構(gòu)底層拉應(yīng)力驗算。5.1 設(shè)計彎沉值 路面設(shè)計彎沉值公式為：。由于該公路為一級公路，故公路等級系數(shù)取1.0；面層是瀝青混凝土，面層系數(shù)取1.0；半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，所以基層系數(shù)取1.0。則，設(shè)計彎沉值為。 （0.01mm）5.2 各層材料的容許底層拉應(yīng)力計算各層材料的容許底層拉應(yīng)力的公式為：本式中：指路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力； 指結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強度； 指抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，對于瀝青混凝土面層：、對于水泥碎石：，對于石灰土：。所以有： 細粒式密級配瀝青混凝土: 中粒式密級配瀝青混凝土: 粗粒式密級配瀝青混凝土: 水泥碎石： 石灰土： 6 設(shè)計資料總結(jié)設(shè)計彎沉值為24.98（0.01mm）,相關(guān)設(shè)計資料匯總?cè)缦卤恚翰牧厦Qh(cm)模量（MPa）容許拉應(yīng)力（Mpa）細粒式密級配瀝青混凝土414000.471中粒式密級配瀝青混凝土612000.337粗粒式密級配瀝青混凝土710000.245水泥碎石2515000.260石灰土 待定5500.0911土基-30-7 確定石灰土層的厚度將各層結(jié)構(gòu)簡化為下圖，即多層體系轉(zhuǎn)化為三層體系：細粒式密級配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級配瀝青混凝土h2=6cmE2=1200MPa粗粒式密級配瀝青混凝土h3=7cmE3=1000MPa水泥碎石h4=25cmE4=1500MPa石灰土h5=?E5=550MPaE0=30Mpa轉(zhuǎn)化為：細粒式密級配瀝青混凝土h1=4cmE1=1400MPa中粒式密級配瀝青混凝土h2=?E2=1200MPaE0=30MPa換算時，將多層體系的第一層作為上層，其厚度與模量保持不變，將2至5層作為中層，并將其轉(zhuǎn)化為第二層的模量，厚底轉(zhuǎn)化為等效厚度。即，變成一個彎沉等效的三層體系。轉(zhuǎn)化時，采用BZZ-100為標準。因為，查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 。又有，同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 。因為，其中，,而，對于BZZ-100為標準來說，,則有 （mm） 所以可以得出由，則可以在三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖中查出。所以有：（cm）然后，由有， ，計算得出（cm）即，石灰土的厚度為18.45cm，設(shè)計時為了方便施工，設(shè)計石灰土厚度為40cm。8 計算路面結(jié)構(gòu)體系的輪隙彎沉值（理論彎沉值）根據(jù)上個步驟設(shè)計出的石灰土的厚度將多層體系按彎沉等效的原則換算成為三層體系。即由有， （cm）用圖表示為如下：h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MPa因為，查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 。又由，同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 。又由，同樣查三層體系表面彎沉系數(shù)諾普圖有 。則有，輪隙彎沉值（理論彎沉值）為：（mm）9 驗算各層層底拉應(yīng)力9.1 上層底面彎拉應(yīng)力的驗算這里說的上層是換算為三層體系之后的上層，當計算第i層面的彎拉壓力時，需將i層以上的各層換算成為模量、厚度為h的一層即為上層，換算公式為：，將第i+1層至n-1層換算為模量、厚度為H的一層即為中層，換算公式為：。換算后，查出三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定驗算是否符合要求。9.1.1 第一層地面拉應(yīng)力驗算有，上層：h=，中層： cm 所以有，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普圖有，則滿足的要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=60.56cmE2=1200MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.2 第二層地面拉應(yīng)力驗算有，上層：cm中層： cm 所以有，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普圖有，則滿足的要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=10.32cmE1=1200MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=62.84cmE2=1000MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.3 第三層換算有，上層：cm中層： cm 所以有，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普圖有，則滿足的要求。圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=18.03cmE1=1000MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=41.81cmE2=1500MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.1.4 第四層換算有，上層：cm中層： 所以有，查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾普圖有，又可以由， ，查出1.35 0.7所以有，<0.2480=，滿足要求。 圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=39.95cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa9.2 計算中層底面彎拉應(yīng)力。此時即為計算路基之上的n-1層的彎拉應(yīng)力，就是中層為，而上層則為n-2層以上各層換算模量的換算厚度，換算公式為：有，上層：cm中層： 所以有，又可以由， ，查出 ，所以有：，滿足要求。 圖示如下：h1=4cmE1=1400MPa=h1=40.93cmE1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=7cmE3=1000MPah2=40cmE2=550MPah4=25cmE4=1500MPa h5=40cmE5=550MPaE0=30MpaE0=30Mpa水泥路面設(shè)計1 設(shè)計資料1.1 公路等級情況及周邊情況 本公路設(shè)計為高速公路，共有4車道，路面寬度為2×7.50m，設(shè)計年限為30年。交通量年平均增長率為6%。沿途有大量的碎石集料，砂礫并有石灰供應(yīng)。1.2 公路1998年交通量調(diào)查情況如下表:序號汽 車型 號總重（KN）載重(KN)前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)輪組數(shù)軸距（cm）交通量（輛/日）1解放CA1591.3550.0020.9770.381雙8002東風(fēng)EQ14092.9050.0023.7069.201雙12003吉爾13085.2540.0025.7559.501雙5004尼桑CK20L149.8585.2549.85100.001雙6005依土茲TD50132.2076.6542.2080.001雙3006瑪斯200137.0072.0036.00101.001雙1001.3 沿線地理特征該公路位于區(qū)，沿線土質(zhì)為粘性土。凍前地下水位為1.5m，路基平均填土高度約為0.6m。2 交通分析2.1 標準軸載與軸載換算我國公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定以汽車車軸重為100KN的雙輪組單軸荷載作為設(shè)計標準軸載。對于各種不同的汽車軸載作用次數(shù)，可按照等效疲勞損傷原則換算成標準軸載的作用次數(shù)，并根據(jù)標準軸載的作用次數(shù)判斷道路的交通繁重程度。對于前、后軸載大于40KN的軸數(shù)均應(yīng)換算成為標準軸載數(shù)。對于軸載小于或等于40KN的軸載，應(yīng)為它在混凝土板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力很小，引起的疲勞損傷也很輕微，因此可以忽略不計。軸載的換算公式為：式中：Ns100KN的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數(shù)；Pi單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級軸載的總重（KN）；軸型和軸載級位數(shù)；各類軸型級軸載的作用次數(shù)；軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪時，=1；雙軸-雙輪時， 。 小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計。 根據(jù)公式求出的換算標準軸載的作用次數(shù)見下表：車型軸名軸載(KN)計算軸載Pi(KN)解放CA15前軸20.97018000后軸70.3870.3818002.90東風(fēng)EQ140前軸23.700112000后軸69.2069.20112003.32吉爾130前軸25.75015000后軸59.5059.5015000.12尼桑CK20L前軸49.8549.8516000.01后軸100.00100.001600600依土茲TD50前軸42.2042.2013000后軸80.0080.0013008.44瑪斯200前軸36.00011000后軸101.00101.001100117.26732.05注：小于40KN的單軸和80KN的雙軸可以忽略不計2.2 交通分級，設(shè)計使用年限，和累計作用次數(shù) 設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計作用次數(shù)可以按照下式計算確定設(shè)計使用年限內(nèi)的標準軸載累計作用次數(shù)。公式為：。本式中：表示交通量在設(shè)計使用年限的平均增長率，為6%。 t表示公路的設(shè)計使用年限，為30年。表示使用初期設(shè)計車道的日標準軸載作用次數(shù),為732.05。表示車輪輪跡橫向分布系數(shù)，在本公路中取0.22 所以有： 次。 交通等級的確定及初估板厚 水泥混凝土路面承受的交通，按使用初期設(shè)計車道每日通過的標準軸載作用次數(shù)可以分為4個等級。查取路基路面工程一書中的表16-4有，定出交通等級為重等級，然后根據(jù)經(jīng)驗及施工的要求，參照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，現(xiàn)設(shè)計本道路的使用年限為30年。選用材料為普通混凝土，初步估板厚為>25cm。3 路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計由以上計算可以知道，本公路交通屬于重交通，根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范 JTG D402002的要求規(guī)定，現(xiàn)將該道路的路面結(jié)構(gòu)由三個層次組成，墊層，基層，面層。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要的規(guī)定，由表3O1知，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低級。根據(jù)高速公路重交通等級和低變異水平等級，查路基路面工程表1617，初擬普通混凝土面層厚度為O.26m，碾壓混凝土基層O.16m，底基層選用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5)，厚0.2m，墊層為O.15m低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土。水泥混凝土上面層板的平面尺寸為水泥板的尺寸選擇為4m4m,和3.5m4 m、寬從中央分隔帶至路肩依次為4m、3.5m；縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫向縮縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫。另外，修筑好符合設(shè)計規(guī)范的路肩和路面排水設(shè)施。4 確定結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，查取相應(yīng)的表格數(shù)據(jù)有，在特重交通，水泥混凝土的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為31GPa。碾壓混凝土彎拉強度標準值為4.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為27GPa。4.1 基層頂面的當量回彈模量與計算回彈模量 由于基層的，低劑量無機結(jié)合料穩(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。計算基層頂面當量回彈模量如下：（MPa） 4.2 復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度與相對剛度半徑又由于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。此時ku=O，hx=O。則復(fù)合式混凝土面層的截面總剛度，按下式計算為：復(fù)合式混凝土面層的相對剛度半徑，按按下式計算為：。5 荷載應(yīng)力計算5.1荷載疲勞應(yīng)力計算標準軸載在普通混凝土面層臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為： 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)= O87；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)。水泥混凝土面層，考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) ： 碾壓混凝土基層，考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)：根據(jù)公路等級，相關(guān)規(guī)范規(guī)定，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)后有=130。則普通混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力計算為：碾壓混凝土基層的荷載疲勞應(yīng)力計算為5.2 溫度疲勞應(yīng)力計算由路基路面工程表1628 區(qū)最大溫度梯度取90(m)。普通混凝土面層板長4m，則：，在設(shè)計規(guī)范的附錄中，可由普通混凝土面層h01=O.26m，查得Bx=0.48則，最大溫度梯度時普通混凝土上面層的溫度翹曲應(yīng)力計算為： 普通混凝土面層的溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)的計算式為：式中，a、b、c、查回歸系數(shù)表，有地區(qū)，系數(shù)a,b,c分別為a=0.841，b=0.058，c=1.323。則溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)為： 計算溫度疲勞應(yīng)力為： 分離式復(fù)合式路面中碾壓混凝土基層的溫度翹曲應(yīng)力可忽略不計。在規(guī)范中查表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，目標可靠度為95，相應(yīng)的變異水平等級為低。再據(jù)此查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)。則，普通混凝土面層碾壓混凝土基層因而，擬定的由厚度0.2m的普通混凝土上面層和厚度O.16m的碾壓混凝土基層組成的分離式復(fù)合式路面，可以承受設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。6 路面接縫處理6.1 縱向接縫 根據(jù)規(guī)范的要求縱向接縫的布設(shè)應(yīng)路面寬度和施工鋪筑寬度而定。根據(jù)規(guī)范的要求，一次鋪筑寬度小于路面寬度時，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。由于一次鋪筑寬度不大于4.5m，因此，本公路的縱向施工縫采用平縫形式，上部鋸切槽口，深度為35mm，寬度為5mm，槽內(nèi)灌塞填縫料，基本構(gòu)造如下圖所示： 縱縫應(yīng)與路線中縫平行。在路面等寬的路段內(nèi)或路面變寬路段的等寬部分，縱縫的間距和形式應(yīng)保持一致。路面變寬段的加寬部分與等寬部分之間，以縱向施工縫隔開。加寬板在變寬段起終點處的寬度不應(yīng)小于1m。 由于本道路面層采用連續(xù)配筋混凝土面層，所以其縱縫拉桿可由板內(nèi)橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。故不用單獨設(shè)計。6.2 橫向接縫 根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，每日施工結(jié)束或因臨時原因中斷施工時，必須設(shè)置橫向施工縫，其位置應(yīng)盡可能選在縮縫或脹縫處。在縮縫處的施工縫處采用傳力桿的平縫形式，其構(gòu)造如下圖所示;設(shè)在脹縫處的施工縫,其構(gòu)造與脹縫相同. 橫向縮縫等間距布置，采用設(shè)傳力桿假縫形式，其構(gòu)造如下圖所示。 橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為60mm，寬度為5mm，槽內(nèi)填塞填縫料。根均規(guī)范的規(guī)定，在槽口處增設(shè)深20mm、寬8mm的淺槽口，其構(gòu)造如下圖所示。6.2.4 傳力桿應(yīng)采用光面鋼筋。其尺寸和間距查表，根據(jù)面層厚度，應(yīng)該選用為傳力桿直徑32mm，傳力長度500mm，傳力桿間距250mm。最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為250mm。6.3 端部處理由于本公路采用連續(xù)配筋混凝土面層，所以與其他類型路面或構(gòu)造物相連接的端部，應(yīng)設(shè)置成錨固結(jié)構(gòu)。端部錨固結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土地梁或?qū)捯砭壒ぷ咒摿航涌p形式。6.4 接縫填封材料 脹縫接縫板選用泡沫橡膠板、瀝青纖維板，接縫填料選用有聚氨酯焦油類、氯丁橡膠類、乳化瀝青類、聚氯乙烯膠泥、瀝青橡膠類、瀝青瑪蹄脂及橡膠嵌縫條等。7 縱向配筋設(shè)計本公路面層設(shè)計為連續(xù)配筋混凝土面層，其配筋計算的時候，應(yīng)該采用以下3項技術(shù)標準：1.混凝土面層橫向裂縫的平均間距為1.0-2.5m；2.裂縫間隙最大寬度為1mm；3.鋼筋拉應(yīng)力不超過鋼筋的屈服強度。7.1 計算參數(shù) 混凝土強度等級為C35，查表得混凝土抗拉強度標準值=3.2(MPa)，粘結(jié)剛度系數(shù)=32(MPamm)，連續(xù)配筋混凝土干縮應(yīng)變=O.0003。選用HRB335螺紋鋼筋，直徑：16mm，查表得到彈性模量Es= 200GPa、屈服強度 =335MPa。地區(qū)最高日平均氣溫與最低日平均氣溫之差為T=30。 7.2 橫向裂縫間距計算混凝土的溫縮應(yīng)力系數(shù)的計算式為：初步擬定配筋率為，則鋼筋的貢獻率為：。在路基路面工程查取圖1616不同值時系數(shù)b與系數(shù)的關(guān)系曲線有，b=5.3則橫向裂縫間距為：滿足橫向間距1.0-2.5m的要求。7.3 裂縫寬度的計算 根據(jù)鋼筋貢獻率為和b=5.3，在在路基路面工程中查取圖1617不同值時系數(shù)b與裂縫寬度系數(shù)的關(guān)系曲線有，裂縫的寬度系數(shù)，則計算裂縫寬度為： 滿足規(guī)范的要求。7.4 鋼筋應(yīng)力的計算根據(jù)鋼筋貢獻率為和b=5.3，在在路基路面工程中查取表1618不同值時系數(shù)b與鋼筋溫度應(yīng)力系數(shù)的關(guān)系曲線有，裂縫的寬度系數(shù)，則計算鋼筋應(yīng)力為：滿足規(guī)范的要求。7.5 鋼筋間距或根數(shù)的計算因為上述計算均滿足要求，則初擬的縱向鋼筋配筋率是合適的。鋼筋間距為所以取鋼筋間距為130mm。每1米縱向鋼筋根數(shù)為 在實際施工的過程中，取8根。8 補強鋼筋的設(shè)計8.1 邊緣鋼筋設(shè)計邊緣鋼筋，設(shè)計用2根直徑為14mm厚的螺紋鋼筋，設(shè)在板的下部板厚的處，即距板底的厚度為6.5cm，距離邊緣為7cm，2根鋼筋的間距設(shè)為10cm。且縱向邊緣鋼筋設(shè)計在一塊板內(nèi)，不穿過縮縫，以免妨礙板的翹曲。為了加強錨固能力，鋼筋2端應(yīng)該向上彎起。且在橫脹縫兩側(cè)板邊緣以及混凝土路面的起終端處，為加強板的橫向邊緣，亦設(shè)置了橫向邊緣鋼筋。具體設(shè)計尺寸，布置方法見圖。8.2 角隅鋼筋設(shè)計角隅鋼筋，設(shè)置在脹縫兩側(cè)板的角隅處，使用2根直徑為13mm長為2.4m的鋼筋彎制而成。角隅鋼筋布設(shè)在板的上部，距板頂面為距離為6cm，距脹縫和板的各邊緣為10cm，在交叉口處，對無法避免形成的銳角，設(shè)計成雙層鋼筋網(wǎng)補強，以避免發(fā)生板角斷裂。鋼筋布置在板的上下部，距板頂（底）6cm。具體設(shè)計尺寸，方法見圖。參考文獻路基路面工程 主 編：鄧學(xué)鈞 出版社：人民交通出版社 路面工程 主 編：方福森 出版社：人民交通出版社 道路路基與路面工程 主 編：姚祖康 出版社：人民交通出版社 Design of Pavement 主 編: , 道路建筑材料 主 編: 嚴家及 出版社：人民交通出版社公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范，JTG D402002 交通部標準公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范，JTJ014-97 交通部標準