公路路基路面设计书.docx

1、公路路基路面设计书公路路基路面设计方案1.设计资料公路自然区划I11拟建一双车道二级公路，该地区为粘性土，稠度为1.0,山岭 重丘区.沿线的工程地质及水文地质良好。山体附近有多处采石厂，砂石材料丰 富,其他材料均需外购。拟设计道路路基宽度10米，路面宽度7.5米，路肩宽度1.25米，其中硬路 肩宽度0.75米，土路肩宽度0.5米。所经地区多处为粘性土。根据最新路网规 划,预测使用初期年平均日交通量见下表，年平增长为5%表一预测竣工后第一年的交通组成车型解放CA10B东风EQ-140日野KB222黄河JN-150小汽车辆/d1630141070601455二、混凝土路面设计2.1交通分析查规范，

2、二级公路的设计基准期为 20年，安全等级为三级。水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴-轮型和轴载的作 用次数，按式(3 .0 4-1 )换算为标准轴载的作用次数。nP 16N s iNi 丄(3.0.4-1 )i 1100i 2.2210 3 Pi 0.43(3.0.4-2 )或i 1.0710 5 Pi 0.22(3.0.4-3 )或i 2.2410 8 Pi 0.22(3.0.4-4 )式中：2100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；P单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载的总重(KN ； n轴型和轴载级位数；Ni各类轴型i级轴载的作用次

3、数;轴-轮型系数，单轴-双轮组时，i=1;单轴-单轮时，按式（3.0.4-2 ）计算；双轴-双轮组时，按式（3.0.4-3 ）计算；三轴-双轮组时，按式（3.0.4-4）计算。由已知资料计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数见下表:车型轴重s i交通组成当量轴次解放CA-10B前轴19.40620.294916300.5759后轴60.851东风EQ-140前轴23.70569.129614103.8988后轴69.201日野KB222前轴50.20412.145370137.7618后轴104.301黄河JN-150前轴49.00416.45566077.3482后轴101.601

4、小汽车前轴-556.2114550.0000后轴-1合计219.5847由表二可知，二级公路的设计基准期为 20年，安全等级为三级。由表三可知，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取 0.38。取交通量年平均增长率为5%。 按下式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：t 20N_s_1_gr 365 005 -一219.5847 365 0.38 100.7 104次gr 0.05式中： NN标准轴载累计作用次数；T 设计基准期；gr 交通量年平均增长率；n临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按表三选用由表四查得，属重交通等级。表二 可靠度设计准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、

5、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低中中中高表三 车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.17 0.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34 0. 39行车道宽w 7m0. 540.62注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值表四 交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载 累计作用次数Ne（104） 2000100 20003 100V 3表五 水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等

6、级低中低中低中低中面层厚度（mm） 260 250 240270240260230250220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240210230200220200w 230w 2202.2初拟路面结构由表二可知，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、 重交通等级和中级变异水平等级，查表五初拟普通混凝土面层厚度为 0.24m基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.19m。垫层为0.16m石灰粉煤灰土。 普通混凝土板的平面尺寸为宽 3.75m,长4.5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传 力杆假缝。1）纵向接缝的布设应路面宽

7、度和施工铺筑宽度而定:一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝，构造如图一所示;一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，构造如图二所示。填料缝卜T图一纵向施工缝构造8填料缝图二纵向缩缝构造2） 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，其位置应尽 可能选在缩缝或胀缝处，构造如图三所示。3） 横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式 ，因本设计为重等交通公路, 所以采用设传力杆的假缝，构造如图四所示。图三 横向施工缝构造图四 横向缩缝构造2.3路面材料参数确定按表六，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为 5.0MPa相应弯拉弹性模量标准值为31GPa表六 混凝土弯拉强度标准

8、值交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0表七 中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围 （MPa）土 组公路自然区划n出IVV土质砂26 4240 5039 5035 6050 60粘质土25 4530 4025 4530 4530 45粉质土22 4632 5430 5027 4330 45查表七，路基回弹模量取 30MPa查表八，石灰粉煤灰土垫层回弹模量取800MPa水泥稳定粒料基层回弹模量取 1600MPa按下式计算基层顶面当量回弹模量如下:Exh/E, h22E22 2hi h2160

9、0 0.192 800 0.1620.192 0.1621268( MPa)3 3E1 h E 2 h?2(h1 h2)( 14 2(0.16 0.19)4(1600 0.198003.95(MNm)3 hx 12DxEx 3 3.561168 0.333(m)a 6.22 1 1.51(且)0.45 6.22 1 1.51(1268) 0.45 4.478E/ 30b 1 1.44(且)0.55 1 1.44 (68) 0.55 0.816E。 30b Ex、1/3 0.791 1268 1/3Et ahx E0 （ -） 3.426 0.332 30 （ ） 191（ MPa）Eo 30式

10、中：Et 基层顶面的当量回弹模量（MPa）;Eo路床顶面的回弹模量（MPa）;E-基层和底基层或垫层当量回弹模量（MPa）;E1、旦一一基层和底基层或垫层的回弹模量（MPa）；h-基层和底基层或垫层的当量厚度（m）；D-基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度 （MN-m）;h1、h2基层和底基层或垫层的厚度（m）；a、b与Ex/Eo有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算如下：式中：r 混凝土板的相对刚度半径（m）；H 混凝土板的厚度（m）；E c水泥混凝土的弯拉弹性模量（MPa）;0.573 0.24 3 31000191 0.70312. 4荷载疲劳应力按下式，标准轴载在临界荷位处

11、产生的荷载应力计算为PS 0.077 0-6h 2 0.077 0.70310.6 0.24 2 1.082（MPa）式中：（T ps标准轴载Ps在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力（MPa）;r 混凝土板的相对刚度半径（m），按式（B.1.3-2）计算;h 混凝土板的厚度（m）;根据公路等级，由表九，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=1.20。表九综合系数kc公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路kc1.301.251.201.10按式下式，荷载疲劳应力计算为pr krkfkc ps 0.87 2.1987 1.20 1.082 2.484（MPa）式中：c pr

12、标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）;Cps标准轴载Ps在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力（MPa）;k r 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时， kr=O.87O.92（刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值 ）；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，kr=1.O ；纵缝为设拉杆的企口 缝时，kr=0.76 O.84;kf 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；kc考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数， 按公路等级查表八确定。2. 5温度疲劳应力由表十，U区最大温 度梯度取 88( C/ m)。板长4.5m, l/r =4.5 /0.

13、7031=6.4，由图 B2.2.可查普通混凝土板厚 h=0.24m, Bx=0.63。表十最大温度梯度标准值Tg公路自然区划n、v出vn最大温度梯度(C /m)88 8390 9586 9293 98注：海拔高时，取高值；湿度大时，取低值最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为5tm Bx 1 10 31000 O24 88 0.63 2.062(MPa)2 2式中： c tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力 (MPa);a c 混凝土的线膨胀系数(1 /C )，通常可取为1X 10-5/C;Tg 最大温度梯度，查表九取用；Bx 综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数， 可按I /

14、r和h查用图B.2.2确定；板长，即横缝间距(m)ffl B.2.2温度应力系数乱式中：a、b和c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表一确定表一-回归系数a、b和c系数公路自然区划IIIIIIVVV11A0.8280.8550.8410.8710.8370.834B0.0410.0410.0580.0710.0380.052C1.3231.3551.3231.2871.3821.270再由下式计算温度疲劳应力为tr kt tm 0.52 2.062 1.072(MPa)式中：c tr 临界荷位处的温度疲劳应力(MPa);ktc tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力 (MPa);考虑温度应

15、力累计疲劳作用的疲劳应力系数。查表二，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等 级为中级，目标可靠度为 85%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表 十二，确定可靠度系数r=1.13。表十二可靠度系数变异水平等级目标可靠度（）95908580低1.20 1.331.09 1.161.04 1.08一中1.33 1.501.16 1.231.08 1.131.04 1.07高一1.23- 1.331.13 1.181.07 1.11注：变异系数在表3 .0 .2所示的变化范围的下限时，可靠度系数取低值；上限时取高值。按下式：r pr tr 1.13 (2.484 1.072)

16、 4.0183 fr 5.0 MPa因而，所选普通混凝土面层厚度（0.24m）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。2. 6验算水泥混凝土路面设计5萨建牟县水泥溟怎土莖茴设说程序（ HCPi了主宏h原始数損输入A入机对话建规输入面层类型Q音通滨灘土面层c fR筋泯凝土面层r礙圧混:疑土面层钢纤维混凝土面层连续酉i!筋混凝土面层原有数据文件输入公賂等级 I二级公路 I变异水平等级I中级二I可靠度亲数 13交通分析 车辆的类型数1 车辆及交通卷数输入 I翩增长各分段时剧、增长車输 入熬层板酥层板時强|2fW15|31000轟宜力折滅燉维的长度嚼维的直径连续取筋混凝土与i冈筋混凝土

17、面层配筋计算參数输入|r验算e不验算数損存盘名名 件 件 11 1矍 t S 存计I每次先单击数据存盘按钮 臧先单击“计算”按钮查看文件I 退 出I 帮清文件名: 清文件名 助I&水沱I思埠面基（垫）启鉛盛入专口2（妙层材料代冯基（垫）翱料舗眾血）回弹鯉（MPa）确定取消|帮助1 10301I俪謝2 10304r石姉做土1300丽方向另睥磁 I i 车迺朋&厢枚I iX车出*譎議繚證越蜒蹄鸚譎嶠鵝交雕1羊后恼羨车TTT1Q心口Z2310n-01 1G1031 150. 21.4.300QTO4甲后制离牛1491.i百D0605其啊车120120g0014EE|诵 帘| W 洁| EE Bn水泥

18、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：二级公路变异水平的等级：中级可靠度系数：1.13面层类型：普通混凝土面层骨口 序号路面 行驶 车辆 名称单轴 单轮 组的 个数轴载 总重(kN)单轴 双轮 组的 个数轴载 总重(kN)双轴 双轮 组的 个数轴载 总重(kN)三轴 双轮 组的 个数轴载 总重(kN)父通量1单后 轴货 车119.4160.85000016302单后 轴货 车123.7169.2000014103单后 轴货 车150.21104.30000704单后 轴货 车1491101.60000605单后 轴货 车12012000001455行驶方向分配系数1车道分

19、配系数 1轮迹横向分布系数.39交通量年平均增长率 5 %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4.5 m地区公路自然区划 n面层最大温度梯度88 C /m接缝应力折减系数 .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水泥稳定粒料19013002石灰粉煤灰土1608003十基30基层顶面当量回弹模量 ET= 182.9 MPaHB= 240 r= .714 SPS= 1.09 SPR= 2.51BX= .63 STM= 2.07 KT= .52 STR= 1.08SCR= 3.59 GSCR= 4

20、.06 RE=-18.8 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 ：220路面的设计基准期：20年设计基准期内标准轴载累计作用次数 ：1035526路面承受的交通等级：重交通等级基层顶面当量回弹模量：182.9 MPa混凝土面层设计厚度：240 mm通过对设计层厚度取整，最后得到路面结构设计结果如下：普通混凝土面层 240 mm水泥稳定粒料 190 mm石灰粉煤灰土 160 mm土基三、沥青路面设计1初拟路面结构组合根据交通状况，结构层的最小施工厚度等因素综合考虑，初拟各结构层厚度如下:中粒式沥青混凝土 4cm粗粒式沥青混凝土 6cm二灰稳定砂砾 20cm二灰土2交通分析根据表十三可知，二级公路

21、沥青路面的设计年限为 12年。表十三各级公路的沥青路面设计年限公路等级设计年限 （年）公路等级设计年限（年）高速公路、一级公路15三级公路8二级公路12四级公路6（1）当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，各级轴载均应按如下 公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。准轴载的当量轴次N:4.35C1C2 nji 1P! =196.1345+301.438+106.422+81.5352=685.5297（次 /d）100式中：N以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量轴次（次 /d）:Ni 被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；P 标准轴载；Pi 被换算车型的各级轴载（KN ；

22、C1 被换算车型的轴数系数；C2 被换算车型的轮组系数，双轮组为 1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38 ；K 被换算车型的轴载级别。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴 或多轴的轴数系数下面公式计算:（m-1）C1=1+1.2式中：m轴数列表如下:车型轴重C1C2nn 1交通组成当量轴次解放CA-10B前轴19.4016.40.00510.12301630196.1345后轴60.85110.1152东风EQ-140前轴23.7016.40.01220.12031410301.4380后轴69.20110.2061日野KB222前轴50.2016.40.31

23、931.520370106.4220后轴104.30111.2010黄河JN-150前轴49.0016.40.28741.35896081.5352后轴101.60111.0715小汽车前轴-16.40.00000.000014550.0000后轴-110.0000合计685.5297计年限内一个车道的累计当量标准轴次 Ne,按下式计算:式中：Ne设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次 /车道）；t 设计年限（年）；Ns 路面竣工后第一年双向日平均标准轴载的 当量轴次（次/日）； n车道系数，参照规范表3.041,无分隔带的双车道n= 0.60.7； Y 设计年限内交通量年平均增长率。（2）当

24、以半刚性材料层的拉应力为指标时，各级轴载均应按如下公式换算 成标准轴载P的当量作用次数N。标准轴载的当量轴次N :8KC iC 2niP1 =280.6474 （次 /日）100式中：N 准轴载的当量轴次（次/日）；ni 设计第一年被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）;Pi被换算车型的各级轴载（KN ）；C2!列表计算如下:轮组系数，单轴组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09车型轴重C1C2nn 1交通组成当量轴次解放CA-10B前轴19.40118.50.00000.0188163030.6993后轴60.85110.0188东风EQ-140前轴23.70118.50.00020.

25、0528141074.8793后轴69.20110.0526日野KB222前轴50.20118.50.07461.475170103.2558后轴104.30111.4005黄河JN-150前轴49.00118.50.06151.19696071.8130后轴101.60111.1354小汽车前轴-118.50.00000.000014550.0000后轴-110.0000合计280.6474计年限内一个车道的累计当量标准轴次Ne，按下式计算：车道）t 设计年限（年）；设计年限内交通量的平均增长率（5%）;表十四车道系数车道特征n车道特征n双向单车道1.0双向六车道0.3 0.4双向两车道0.6 0.7双向八车道0.25 0.35双向四车道0.4 0.5