《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)--六車道高速公路

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為湖南省長(zhǎng)沙某地2010年擬新建的一條雙向六車道高速公路,設(shè)計(jì)速度為120km/h.起止樁號(hào)為K0+000-K11+200，計(jì)劃2015年末建成通車。分為路基設(shè)計(jì)和路面設(shè)計(jì)兩部分。</p><p>　　路基設(shè)計(jì)中主要以一般路堤形式進(jìn)行設(shè)計(jì),路堤平均高度4.5m.路基土為黏性土，平均地下水位于1.0

2、M處，主要進(jìn)行了路基橫斷面設(shè)計(jì)、道路橫斷面排水設(shè)計(jì)、路基穩(wěn)定性驗(yàn)算和施工設(shè)計(jì).其中,路基穩(wěn)定性驗(yàn)算取8m高一般路堤進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　路面設(shè)計(jì)主要包括水泥混凝土路面設(shè)計(jì)和柔性路面設(shè)計(jì)，水泥混凝土為剛性路面,主要包括軸載換算、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、混凝土路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)、接縫設(shè)計(jì)、各結(jié)構(gòu)層材料組合設(shè)計(jì)、各結(jié)構(gòu)層的施工設(shè)計(jì).并對(duì)水泥混凝土路面面層的配合比以及工程量和材料用量進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p>&

3、lt;p>　　柔性路面為瀝青路面，本設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其主要包括軸載換算確定交通等級(jí)、路面結(jié)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)、各層材料組成設(shè)計(jì)、各結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)、工程量設(shè)計(jì)以及瀝青路面建筑設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 路基、水泥路面、柔性路面、結(jié)構(gòu)組合、設(shè)計(jì)驗(yàn)算、排水施工</p><p><b>　　目 錄</b&

4、gt;</p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　1 路基設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　1

5、.1路基設(shè)計(jì)的一般要求1</p><p>　　1.2路基橫斷面設(shè)計(jì)2</p><p>　　1.2.1 確定路基橫斷面形式2</p><p>　　1.2.2 確定自然區(qū)劃和路基干濕類型2</p><p>　　1.2.3 擬定路基斷面尺寸3</p><p>　　1.3 道路橫斷面排水設(shè)計(jì)4</p>

6、<p>　　1.3.1 初步設(shè)計(jì)4</p><p>　　1.3.2 路拱設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.3.3 邊溝設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.3.4截水溝設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.3.5排水溝設(shè)計(jì)6</p><p>　　1.3.6 其他排水設(shè)施10</p><p

7、>　　1.4 路基穩(wěn)定性驗(yàn)算10</p><p>　　1.4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)10</p><p>　　1.4.2 穩(wěn)定性驗(yàn)算11</p><p>　　1.5 施工設(shè)計(jì)16</p><p>　　1.5.1 路基施工的一般規(guī)定16</p><p>　　1.5.2 填方路基的施工16</p>&

8、lt;p>　　1.5.3 邊溝的施工17</p><p>　　2 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.1行車荷載18</p><p>　　2.1.1車輛的類型和軸型18</p><p>　　2.1.2軸載換算19</p><p>　　2.1.3交通分析21</p><p

9、>　　2.2路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)23</p><p>　　2.2.1墊層設(shè)計(jì)23</p><p>　　2.2.2基層設(shè)計(jì)23</p><p>　　2.2.3面層設(shè)計(jì)25</p><p>　　2.2.4路肩設(shè)計(jì)25</p><p>　　2.2.5路面排水設(shè)計(jì)25</p><p>　　

10、2.3路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)26</p><p>　　2.3.1初擬路面結(jié)構(gòu)26</p><p>　　2.3.2路面材料參數(shù)的確定27</p><p>　　2.3.3 基層頂面回彈模量28</p><p>　　2.3.4荷載疲勞應(yīng)力30</p><p>　　2.3.5溫度疲勞應(yīng)力32</p><

11、p>　　2.4接縫設(shè)計(jì)35</p><p>　　2.4.1縱向接縫35</p><p>　　2.4.2橫向接縫36</p><p>　　2.5各結(jié)構(gòu)層材料組合設(shè)計(jì)37</p><p>　　2.5.1基本要求37</p><p>　　2.5.2墊層材料38</p><p>　　2

12、.5.3基層38</p><p>　　2.5.4 面層材料38</p><p>　　2.6各結(jié)構(gòu)層的施工技術(shù)要求及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)41</p><p>　　2.6.1施工技術(shù)41</p><p>　　2.6.2施工要求41</p><p>　　2.7工程量及材料用量計(jì)算43</p><p&g

13、t;　　2.8 水泥混凝土路面建筑設(shè)計(jì)44</p><p>　　3．柔性路面設(shè)計(jì)44</p><p>　　3.1進(jìn)行軸載換算確定交通等級(jí)44</p><p>　　3.1.1交通量轉(zhuǎn)化44</p><p>　　3.1.2確定交通等級(jí)48</p><p>　　3.2 擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案49</p>

14、<p>　　3.3 路面材料參數(shù)確定49</p><p>　　3.3.1確定土的回彈模量49</p><p>　　3.3.2確定材料回彈模量49</p><p>　　3.4 路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定及強(qiáng)度驗(yàn)算50</p><p>　　3.4.1初擬路面各結(jié)構(gòu)層厚度50</p><p>　　3.4.2

15、計(jì)算穩(wěn)定砂礫結(jié)構(gòu)層厚度50</p><p>　　3.4.3驗(yàn)算結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力53</p><p>　　3.5 驗(yàn)算防凍層厚度57</p><p>　　3.6 各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì)57</p><p>　　3.7 各結(jié)構(gòu)層的施工技術(shù)要求及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)61</p><p>　　3.7.1石灰穩(wěn)定粒料施工技術(shù)要求

16、62</p><p>　　3.7.2 二灰穩(wěn)定類基層的施工技術(shù)要求62</p><p>　　3.7.3 瀝青混凝土面層的施工技術(shù)要求65</p><p>　　3.7.4質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)69</p><p>　　3.8 工程量及材料組成設(shè)計(jì)72</p><p>　　3.9 瀝青路面建筑設(shè)計(jì)73</p>

17、<p>　　3.9.1 類型73</p><p>　　3.9.2 施工方法73</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)74</b></p><p><b>　　1 路基設(shè)計(jì)</b></p><p>　　路基設(shè)計(jì)，通常包括路基基身，排水、防護(hù)與加固等方面。路基基身設(shè)計(jì)，主要涉及填

18、料選擇、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、路基邊坡及地基要求等問(wèn)題。一般路基是指在一般地質(zhì)與水文等條件下的路基。其橫斷面可直接參照現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定或者標(biāo)準(zhǔn)圖，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　對(duì)邊坡高度和基底橫坡超過(guò)規(guī)定以及工程地質(zhì)條件特殊的路基，需要進(jìn)行個(gè)別論證和穩(wěn)定性驗(yàn)算。既有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟(jì)合理。影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定的地面水和地下水，必須采取攔截或排出路基以外的措施，并結(jié)合路面排水，綜合排水設(shè)計(jì)，形成完整

19、的排水系統(tǒng)。修筑路基取土和棄土?xí)r，應(yīng)符合環(huán)保要求，以適當(dāng)處理，減少棄土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。 </p><p>　　本路基設(shè)計(jì)主要依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004)、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ B01—2003)、《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》及《土的工程分類》(GBT_50145-2007) 《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（jTj018）和《路基路面工程》教材

20、進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1路基設(shè)計(jì)的一般要求</p><p>　　路基應(yīng)根據(jù)道路等級(jí)、行車要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護(hù)和使用等方面的情況，進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，既要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，又要經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　路基設(shè)計(jì)除選擇合適的路基橫斷面形式外，還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護(hù)加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物。</p><p>　

21、　選定路線時(shí)，應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。</p><p>　　路基設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護(hù)等的需要。</p><p>　　1.2路基橫斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　1.2.1 確定路基橫斷面形式</p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)書所給條件，路基橫斷面可采用路堤、路塹和半填半挖三種形式，以及公路曲線的超高、加寬時(shí)的路基橫斷

22、面。本設(shè)計(jì)主要才用一般路堤形式，按照標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2.2 確定自然區(qū)劃和路基干濕類型</p><p>　　由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》可知：浙江大部分位于Ⅳ5江南丘陵過(guò)濕區(qū)，屬于東南濕區(qū)。路基土質(zhì)為粉質(zhì)土。</p><p>　　由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》得公路二級(jí)區(qū)劃的特征和指標(biāo)：</p><p>　　表1.1 二

23、級(jí)區(qū)劃的特征和指標(biāo)</p><p>　　由表1.1可知Ⅳ5江南丘陵過(guò)濕區(qū)的潮濕系數(shù)K值較高。</p><p>　　由《路基路面工程》可得路基臨界高度：</p><p>　　表1.2 路基臨界高度參考值</p><p>　　該公路為高速公路雙向六車道,要求標(biāo)準(zhǔn)較高,故取路基干濕類型為干燥,則由表1.2可得路基最小高度H>H1=（1.7～1

24、.9）。又由設(shè)計(jì)資料可知地下水于1.0M處，故路基的最小填土高度為0.9米。</p><p>　　1.2.3 擬定路基斷面尺寸</p><p>　　由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》可知，湖南長(zhǎng)沙屬于IV5江南丘陵過(guò)濕區(qū)，地貌為濕潤(rùn)丘陵局部有山地，本公路為高速公路雙向六車道，并考慮該地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，取計(jì)算行車速度為120Km/h。</p><p><b>　?。?）

25、路基寬度：</b></p><p>　　由《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ B01—2003)可歸納得：</p><p>　　表1.3 路基寬度參數(shù)</p><p>　　行車道寬度：6×3.75=22.5m 中央分隔帶：3m 左側(cè)路緣帶：0.75m×2=1.5m</p><p>　　硬路肩寬度：3.00m&#

26、215;2=6.0m 土路肩寬度：0.75m×2=1.5m 右側(cè)路緣帶：0.50×2=1.0m。</p><p>　　則，路基寬度：22.5+3+1.5+6.5+1.5=34.5m</p><p>　　得路基橫斷面圖如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 路基橫斷面簡(jiǎn)圖</p><p><b>　?。?/p>

27、2） 路基高度：</b></p><p>　　由《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004) 2.0.8，設(shè)有中央分隔帶的高速公路，路基設(shè)計(jì)標(biāo)高為中央分隔帶的外側(cè)邊緣高程?！豆纷匀粎^(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，由于該公路位處江南丘陵過(guò)濕區(qū)，連續(xù)陰雨多，公路最不利季節(jié)為4-6月，公路以水毀為主，且公路等級(jí)要求高，設(shè)計(jì)需求路基干濕類型為干燥，由表1.2知，路基高度H>1.9m，最低填土高度為0.9 m。設(shè)計(jì)

28、資料中路基平均高度為4.8m。綜合考慮路線縱坡要求，路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)等因素，本設(shè)計(jì)取路基穩(wěn)定紀(jì)驗(yàn)算高度h=8m。</p><p>　?。?） 路基邊坡坡率：</p><p>　　路堤填土高度為8 m，路基填料為細(xì)粒土，由表1.4可得，取路基邊坡坡率為1?1.5，則邊坡 寬度b=1.5 h=12 m。</p><p>　　表1.4 路堤邊坡坡率</p>

29、;<p>　　1.3 道路橫斷面排水設(shè)計(jì)</p><p>　　1.3.1 初步設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)路段地下水位為1m，經(jīng)地質(zhì)勘察無(wú)小范圍內(nèi)泉眼出露，地下水流匯集等現(xiàn)象。且該路段修建在Ⅳ5區(qū)，填土的平均高度為4.8m。土質(zhì)為粘性土，地下水位為1m，則可知路面底至地下水位平均高度 H=1+4.8=5.8m，查《公路自然區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)》可知：粘性土路基的臨界高度H1和H2相

30、應(yīng)為1.7～1.9m和1.3～1.4m，故H2<H<H1，可知路基屬于干燥類，路基下層處于中濕狀態(tài)。故本次道路橫斷面排水設(shè)計(jì)以路表面排水為主，不作地下排水設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.3.2 路拱設(shè)計(jì)</p><p>　　按規(guī)范要求，為了便于路面快速排水，在路基行車道和硬路肩設(shè)置2%的路拱，土路肩設(shè)置4%的路拱,如圖1.1所示。</p><p>　　1

31、.3.3 邊溝設(shè)計(jì)</p><p>　　土質(zhì)溝渠大多采用梯形，其邊溝坡度取1:1.0～1：1.5，考慮雨水沖刷的影響，本次邊溝坡度取1:1.5。</p><p>　　參照路基邊溝規(guī)范規(guī)定，高速公路邊溝的最小斷面尺寸為：溝深及底寬均不應(yīng)小于0.6m，且按最小斷面尺寸設(shè)計(jì)的邊溝足以排出其份內(nèi)的水量，可以不進(jìn)行水文水力計(jì)算。</p><p>　　考慮本次設(shè)計(jì)路段處于Ⅳ5

32、區(qū)（江南丘陵過(guò)濕區(qū)）雨量較多，以及各種邊溝類型和使用條件。所以本次設(shè)計(jì)中，在一些低填方路段（高度小于邊溝深度0.8m）或者挖方段設(shè)置邊溝排水，溝底寬度設(shè)為0.8m。</p><p>　　土質(zhì)邊溝容易生長(zhǎng)雜草而淤塞，養(yǎng)護(hù)工作量較大，外容也難齊整，因此，高速公路的土質(zhì)邊溝應(yīng)全部進(jìn)行防護(hù)。于水量較大，邊溝采用漿砌片石鋪砌，砌筑用砂漿M7.5號(hào)，厚度取0.35m。詳見圖1.2所示：</p><p>

33、;　　圖1.2 邊溝尺寸圖（單位：m）</p><p>　　1.3.4截水溝設(shè)計(jì)</p><p>　　截水溝的設(shè)計(jì)包括天溝和路堤坡腳處的截水溝，按照規(guī)范要求，截水溝與路塹坡頂與路堤坡腳之間應(yīng)有一定的距離（有邊溝時(shí)應(yīng)≥5m;無(wú)邊溝時(shí)≥2m），深度及底寬不宜小于0.5m，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦魏偷刭|(zhì)條件順等高線合理布置，采用梯形斷面，溝壁坡度取1：1.3，溝深及寬度均取0.7m。詳圖見1.3和1.4所示

34、：</p><p>　　截水溝溝底設(shè)置0.8%的縱坡，溝底和溝壁要夯擊密實(shí)，不滲水，不滯水，溝底和溝壁不再進(jìn)行加固。</p><p>　　圖1.3 有邊溝的截水溝（單位：m）</p><p>　　圖1.4 無(wú)邊溝的截水溝（單位：m）</p><p>　　1.3.5排水溝設(shè)計(jì)</p><p>　　排水溝平面線形應(yīng)力求順直

35、，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)亦盡量圓順，做成弧形，其半徑不小于10～20m，沿路線布設(shè)，距填方路基坡腳不宜小于3～4m，為防止溝渠內(nèi)因水流的流程太長(zhǎng)和流量過(guò)大而造成沖刷或積水，其長(zhǎng)度應(yīng)有所限制，溝渠排水長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)500m。溝渠過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形條件，增設(shè)出水口或涵管，將水引走。</p><p>　　排水溝水流進(jìn)入其他溝渠或水道時(shí)，應(yīng)使原水道不沖刷或淤積，一般應(yīng)使排水溝與原水道兩者成銳角相交，交角不大于450，有條件時(shí)可用半

36、徑R=10b（b為溝頂寬）的圓曲線向下游與其它水道相接。如圖1.5所示：</p><p>　　圖1.5 邊溝的位置</p><p>　?。?）排水溝水力計(jì)算：</p><p>　　因?yàn)楹祥L(zhǎng)沙位于江南丘陵濕潤(rùn)區(qū)，降雨較多。故排水溝的排水負(fù)擔(dān)較大，需進(jìn)行排水溝的水力計(jì)算。由《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.1 可知，路界各項(xiàng)排水設(shè)施所需排泄的設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算確定：<

37、/p><p><b>　　（1-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Q：設(shè)計(jì)徑流量（m3/s）;</p><p>　　q：設(shè)計(jì)重現(xiàn)期各降雨歷時(shí)的平均降雨強(qiáng)度（mm/min）;</p><p><b>　?。簭搅飨禂?shù);</b

38、></p><p>　　F:匯水面積（Km2）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算可得： Q==1.0×0.63×2.0=1.26 </p><p>　　又查表可得：=0.9（水泥路面） 0.95（瀝青路面）</p><p>　　因濕潤(rùn)地區(qū)高

39、速公路一般每300m設(shè)計(jì)一排水溝,故可設(shè)匯水面積為：</p><p>　　F=300×250=75000mm2=0.075Km2</p><p><b>　　代入得:</b></p><p>　　Q=16.67×0.95×1.26×0.075=1.50m3/s</p><p>　　

40、取設(shè)計(jì)縱坡=0.02，坡率=1，漿砌片石溝壁粗糙系數(shù)=0.025，假定溝底寬度=0.5m；由表3.7可得=0.83,取=0.6m；</p><p>　　表1.5 水力最佳斷面寬深比</p><p><b>　　3. 水流斷面積：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>

41、;　　由 得，=0.66m2；</p><p><b>　　斷面系數(shù)：</b></p><p><b>　　(1-3)</b></p><p>　　由 得，=2.82；</p><p><b>　　濕周：</b></p><p><b>　　(

42、1-4)</b></p><p>　　由 得，=2.19m；</p><p><b>　　水力半徑：</b></p><p><b>　　(1-5)</b></p><p>　　由 得，=0.33m；</p><p><b>　　4. 指數(shù)：</b

43、></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　由 得，=0.24；</p><p><b>　　流速系數(shù)：</b></p><p><b>　　(1-6)</b></p><p><b>　　由 得，=32；&l

44、t;/b></p><p><b>　　水流斷面流速：</b></p><p><b>　　(1-7)</b></p><p>　　由 得=2.48m/s；</p><p><b>　　斷面流量：</b></p><p><b>　　(1

45、-8)</b></p><p>　　由 得，=1.64 m3/s；</p><p>　　5. 驗(yàn)算 溝底鋪砌采用漿砌片石。</p><p>　　則由表1.6可得最大容許設(shè)計(jì)流速為=3.0m/s；</p><p>　　表1.6 容許流速表</p><p>　　假設(shè)水中主要含土類為中細(xì)沙，取=0.5；</

46、p><p><b>　　最小容許流速： </b></p><p><b>　　(1-9)</b></p><p>　　由得=0.26 m/s；</p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)結(jié)果=2.48 m/s，介于與值之間，所以流速符合要求。</p><p>　　又因?yàn)橛?jì)算流量=1.64 m3

47、/s，與 =1.50m3/s相差未超過(guò)10%，一般可認(rèn)為符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　綜上可知：因?yàn)榱髁亢土魉倬弦?，本排水溝可采用底?.5m，而溝深，應(yīng)為水深加安全高度=0.10~0.20m，本設(shè)計(jì)取=0.1m，所以溝深=+=0.6+0.1=0.7m.</p><p>　　1.3.6 其他排水設(shè)施</p><p>　　道路的排水設(shè)施主要包括路基排水和路

48、面排水。</p><p>　　常用的路基地面排水設(shè)施，除了已經(jīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的邊溝和截水溝外，還包括排水溝、跌水與急流槽。這些排水設(shè)備，分別設(shè)在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和構(gòu)造形式均有所差異。各類地表水溝溝頂應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位0.2m以上。當(dāng)?shù)叵滤绊懧坊访娴膹?qiáng)度或邊坡穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置暗溝、滲溝和檢查井等地下排水設(shè)施。</p><p>　　路面表面排水主要是迅速把降落在路面和路肩表面得

49、降水排走，一面造成路面積水而影響行車安全。主要包括中央分隔帶排水、路面內(nèi)部排水和邊緣排水系統(tǒng)，以及排水基層的排水系統(tǒng)等。</p><p>　　1.4 路基穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　由《路基路面工程》可知，粘性土具有較大的粘結(jié)力，而內(nèi)摩擦角較小，破壞滑動(dòng)面可采用圓弧破裂面法，并且應(yīng)當(dāng)符合以下假定：（1）不考慮滑動(dòng)體內(nèi)應(yīng)力不均勻分布和局部移動(dòng);(2)認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)土體

50、滑動(dòng)時(shí)整體下滑；(3)極限滑動(dòng)面的位置需通過(guò)試算法加尺以確定。由于本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面采用一般路堤形式，路堤平均填土高度為4.8m。對(duì)于路基的穩(wěn)定性分析，采用一般路堤的最高值8m。由《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004)得路堤邊坡坡度為定值。</p><p>　　1.4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　由于本路基屬中濕，經(jīng)查可知，土的摩擦系數(shù)f和黏結(jié)力C為：</p>

51、<p>　　表1.7 容許流速表</p><p>　　故可取路堤粘聚力C=16KPa，內(nèi)摩擦角φ=17路堤填土高h(yuǎn)1=8m，路堤邊坡坡率為m=1?1.5，°（tanφ=0.31）。土的容重取γ=17KN/m3。車輛荷載為公路一級(jí)汽車荷載。由《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004)3.6.7，對(duì)路堤和地基的整體穩(wěn)定性采用簡(jiǎn)化的Bishop法進(jìn)行分析計(jì)算。</p><p

52、>　　1.4.2 穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　?。?） 車輛荷載的換算</p><p>　　在進(jìn)行路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，將車輛荷載按最不利情況排列，并換算成相當(dāng)?shù)耐翆雍穸取?lt;/p><p>　　公路一級(jí)汽車荷載換算成土柱高：</p><p>　　由《路基路面工程》有：</p><p><b>　　(1-1

53、0)</b></p><p>　　式中：N—并列車輛數(shù)，雙向六車道N=6；</p><p>　　L— 標(biāo)準(zhǔn)車輛軸載為13m；</p><p>　　Q—一輛重車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550KN）；</p><p>　　γ—路基填料的重度為17KN/m3；</p><p>　　B—荷載橫向分布寬度，</p

54、><p>　　B=Nb+（N-1）m+△=6×1.8+（6-1）×1.3+0.6=17.9</p><p>　　數(shù)值帶入計(jì)算可得：h0=0.83m，取h0=1.0 m，偏于安全計(jì)算。</p><p><b>　　（2） 路堤橫斷面</b></p><p>　　4.5H法滑動(dòng)面圓心位置的輔助線，確定不同圓心

55、可得各計(jì)算好下圖表：</p><p>　　圖1.8滑動(dòng)面距道路邊緣1/4H=2.25時(shí)</p><p><b>　　其計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　表1.8</b></p><p><b>　　在上表中：</b></p><p><

56、;b>　　(1-11)</b></p><p><b>　　(1-12)</b></p><p><b>　　(1-13)</b></p><p><b>　　同理可得：</b></p><p>　　圖1.9 滑動(dòng)面距道路邊緣3M時(shí)</p>&l

57、t;p><b>　　其計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　表1.9</b></p><p>　　圖1.10滑動(dòng)面距道路邊緣4M時(shí)</p><p><b>　　其計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　表1.10</b></p

58、><p>　　圖1.11滑動(dòng)面距道路邊緣5M時(shí)</p><p><b>　　其計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　表1.11</b></p><p>　　經(jīng)計(jì)算可知當(dāng)距道路邊緣4M時(shí)計(jì)算所得K值最小，即K=1.417＞1.35（簡(jiǎn)單畢肖普法最小值）。所以路基穩(wěn)定符合要求。</p>

59、<p><b>　　1.5 施工設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.5.1 路基施工的一般規(guī)定</p><p>　?、怕坊┕ひ艘酝谧魈睿瑴p少土地占用和環(huán)境污染。</p><p>　?、坡坊┕ぶ懈魇┕颖砻娌粦?yīng)有積水，填方路堤應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和施工時(shí)氣候狀況，做成2%~4%的排水橫坡。</p><p>　

60、?、怯昙臼┕せ蛞蚬手袛嗍┕r(shí)，必須將施工層表面及時(shí)修理平整并壓實(shí)。</p><p>　　⑷施工過(guò)程中，當(dāng)路塹或邊坡內(nèi)發(fā)生地下水滲流時(shí)，應(yīng)根據(jù)滲流水的位置及流量大小采取設(shè)置排水溝、集水井、滲溝等設(shè)施降低地下水位。</p><p>　?、膳潘疁系某隹趹?yīng)通至橋涵進(jìn)出口處。</p><p>　?、嗜⊥量討?yīng)有規(guī)則的形狀，坑底應(yīng)設(shè)置縱、橫坡度和完整的排水系統(tǒng)。</p>

61、;<p>　?、水?dāng)設(shè)計(jì)未規(guī)定取土坑位置或規(guī)定的取土坑的貯土量不能滿足要求須另尋土源上四，應(yīng)按照下列規(guī)定辦理：</p><p>　　當(dāng)?shù)孛鏅M坡定于1：10時(shí)，路側(cè)取土坑應(yīng)設(shè)在路基上側(cè)，在橋頭兩側(cè)不宜設(shè)取土坑，特殊情況下，可在下游一側(cè)設(shè)置，但應(yīng)留有寬度不小于4.0m的護(hù)坡道。</p><p>　　取土坑的邊坡，內(nèi)側(cè)宜為1：1.5，外側(cè)宜小于1：1，沿河地段的坑底縱坡可減少至0.1

62、%，沿線取土坑的坑底縱坡不宜小于0.2%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位，取土坑的坑底橫坡可做成向路線外側(cè)傾斜的單向坡，坡厚為2%~3%，當(dāng)取土坑坑底寬度大于6m時(shí)，可做成向中間傾斜的雙向橫坡，并在中間設(shè)置底寬0.4m的縱向排水溝，當(dāng)坑底縱坡大于0.5%時(shí)，可以不設(shè)排水溝。</p><p>　　當(dāng)沿河棄土?xí)r，不得阻塞河流，擠壓擠孔和造成河岸沖刷。</p><p>　　1.5.2 填方路基

63、的施工</p><p>　　⑴ 土方路基應(yīng)分層填筑壓實(shí)，用透水性不良的土填筑路堤時(shí)，應(yīng)控制其含水量在最佳壓實(shí)含水量大2%之內(nèi)。</p><p>　?、?土方路基，必須根據(jù)設(shè)計(jì)斷面，分層填筑、分層壓實(shí)，采用機(jī)械壓實(shí)時(shí)，分層的最大攤鋪層厚，按土質(zhì)類別，壓實(shí)機(jī)具功能碾壓遍數(shù)等，經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)確定，但最大攤鋪厚度，不宜超過(guò)50cm，填筑至路床底面，最后一層的最小壓實(shí)厚度，不應(yīng)小于8cm。</p

64、><p>　　⑶ 路堤填土寬度每側(cè)應(yīng)寬于填層設(shè)計(jì)厚度，壓實(shí)厚度不得小于設(shè)計(jì)寬度，最后削坡。</p><p>　　⑷ 填筑路堤宜采用水平分層填筑法施工。</p><p>　?、?原地面縱坡大于2%的地段，可采用縱向分層法施工，沿縱坡分層，逐層填壓密實(shí)。</p><p>　?、?若填方分幾個(gè)作業(yè)段施工，兩段交接處，不在同一時(shí)間填筑則先填地段應(yīng)

65、按1：1坡度分層留臺(tái)階。若兩個(gè)地段同時(shí)填，則應(yīng)分層相互交疊、銜接，其搭接長(zhǎng)度不得小于2m。</p><p>　?、?河灘路堤填土，應(yīng)連同護(hù)坡道在內(nèi)，一并分層填筑，可能受水浸淹部分的填料，應(yīng)選用水穩(wěn)性比較好的土料，河槽加寬，加深工程應(yīng)在修筑路堤前完成，調(diào)治構(gòu)造物應(yīng)提前修建。</p><p>　?、?兩側(cè)取土，提高在3m以內(nèi)的路堤可用推土機(jī)從兩側(cè)分層推填，并配合平地機(jī)分層填平，土的含水量不

66、夠多時(shí)，用灑水車并用壓路機(jī)分層碾壓。</p><p>　?、?填方集中地區(qū)路基的施工</p><p>　　A．取土場(chǎng)運(yùn)距在1km范圍內(nèi)時(shí)，可用鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)送，輔以推土機(jī)開道，翻松硬土，取整取土段，清除障礙等。</p><p>　　B．取土場(chǎng)運(yùn)距超過(guò)1m范圍時(shí)，可用松土機(jī)翻松，用挖掘機(jī)或裝載機(jī)配合自卸車運(yùn)輸，用平地機(jī)平整填土，配合灑水車壓路機(jī)碾壓。</p>

67、<p>　　1.5.3 邊溝的施工</p><p>　?、胚厹蠎?yīng)分段設(shè)置出水口，梯形邊溝沒段長(zhǎng)度不宜超過(guò)300m，三角形邊溝不宜超過(guò)200m。</p><p>　?、破角€處邊溝施工時(shí)，溝底縱坡應(yīng)與曲線前后溝底縱坡平順銜接，不允許曲線內(nèi)側(cè)有積水或外溢現(xiàn)象發(fā)生，曲線外側(cè)邊溝應(yīng)適當(dāng)加深，其增加值等于超高值。</p><p>　?、峭临|(zhì)邊溝當(dāng)溝底縱坡大雨3%的

68、應(yīng)采用加固措施</p><p>　　2 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)</p><p>　　水泥混凝土路面板為剛性路面，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，在車輪荷載作用下變形較小。所以，混凝土板通常工作在彈性階段。本水泥混凝土路面設(shè)計(jì)主要依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)。在荷載圖示方面采用靜力作用均布面荷載，在地基模型方面，采用溫克勒地基模型。在路面板形態(tài)方面，釆用半空間彈性地基有限大

69、矩形板理論。</p><p><b>　　2.1行車荷載</b></p><p>　　2.1.1車輛的類型和軸型</p><p>　　由交通調(diào)查和預(yù)測(cè)得知，本路建成初期每晝夜雙向混合交通量組成如下：</p><p><b>　　表2.1交通參數(shù)</b></p><p>　　根

70、據(jù)交通調(diào)查結(jié)果，查閱相關(guān)資料可得2.2表如下：</p><p>　　表2.2 車輛軸重參數(shù)參考表</p><p><b>　　2.1.2軸載換算</b></p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)得標(biāo)準(zhǔn)軸載的有關(guān)計(jì)算參數(shù)見表2.3：</p><p>　　表2.3 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)

71、</p><p>　　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002) 有</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　(2-

72、2)</b></p><p>　　或 (2-3)</p><p>　　或 (2-4)</p><p><b>　　式中：</b></p><p

73、>　　Ns—100KN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；</p><p>　　Pi—單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型級(jí)軸載的總重（KN）；</p><p>　　—軸型和軸載級(jí)位數(shù)；</p><p>　　—各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)；</p><p>　　—軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，=1；單軸-單輪時(shí)，按（2-2

74、）計(jì)算；雙軸-雙輪組時(shí)，按（2-3）計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí)，按（2-4）計(jì)算。</p><p>　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，去掉影響較小的軸載小于40KN的交通量。并由式2.1~2.3計(jì)算結(jié)果列表如下：</p><p>　　表2.4 軸載換算計(jì)算表</p><p>　　則可知本路建成初期每晝夜雙向混合交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)為8071.24次/d。由于本公

75、路運(yùn)2015年末建成通車，故那時(shí)的每晝夜雙向混合交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)為：</p><p><b>　　2.1.3交通分析</b></p><p>　　《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)可得高速公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，具體數(shù)值見表2.4：</p><p>　　表2.5 可靠度設(shè)計(jì)指標(biāo)</p>&

76、lt;p>　　則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)路面所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)為Ni，則有：</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　其中，t =30，N1=12706.058，γ=9.5% 。</p><p><b>　　則有 ：</b></p><p>　　=694207400.

77、9（次）</p><p>　　由于路面設(shè)計(jì)依據(jù)的交通量是設(shè)計(jì)車道上的交通量，所以，應(yīng)對(duì)道路交通量乘以方向不均勻系數(shù)及車道不均勻系數(shù)。調(diào)查分析雙向交通的分布情況，選取交通量方向分配系數(shù)，一般情況可采用 O．5。依據(jù)設(shè)計(jì)公路的車道數(shù)，參照表2.6確定交通量車道分配系數(shù)</p><p>　　表2.6交通量車道分配系數(shù)</p><p>　　注：交通量大時(shí)，取低值；交通量小時(shí)

78、，取高值。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為六車道高速公路，取方向不均勻系數(shù)取0.5，車道不均勻系數(shù)取0.2。</p><p>　　則有設(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)Ns為：</p><p>　　Ns=Ni×0.5×0.7=694207400.9×0.5×0.7</p><p>　　=24

79、2972590.3（次） (2-6)</p><p>　　車道橫斷面上各點(diǎn)所受的軸載作用次數(shù)，僅為通過(guò)該車道斷面的軸載作用次數(shù)的一部分。水泥混凝土路面的臨界疲勞荷位為縱縫邊緣中部，該處的輪跡橫向分布系數(shù)，按實(shí)際測(cè)定結(jié)果參照表2.7所示。</p><p>　　表2.7 車輛輪跡橫向分布系數(shù)</p><p>　　本

80、公路為高速公路雙向六車道，取η=0.2 。</p><p>　　則，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)面層臨界荷位出得標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)Ne為：</p><p><b>　　Ne=Ns·</b></p><p>　　=242972590.3×0.2 </p><p>　　=4.859×10 （次）

81、 (2-7)</p><p>　　水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，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(jí)，分級(jí)范圍如表2.8所示。</p><p>　　表2.8 交通分級(jí)</p><p>　　由表2.8可知，本道路交通屬于特重交通。</p><p>　　2.2路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)</p>&l

82、t;p>　　組成水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)層包括：墊層、基層和面層等，各結(jié)構(gòu)層的功能和作用各不相同。</p><p><b>　　2.2.1墊層設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本公路路基土質(zhì)較差、水溫狀況不良，需要在路基和基層之間設(shè)置墊層，以改善路基的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度及溫度性。</p><p>　　由于修筑墊層的材料

83、，強(qiáng)度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設(shè)計(jì)考慮到公路所在地區(qū)降雨量較大，地下水位較高，主要采用排水墊層。排水墊層所采用的材料是砂礫，砂礫墊層應(yīng)采用潔凈的中、粗砂及礫石，含泥量不大于5%，并將其中的植物、雜質(zhì)清除干凈，也可以采用天然級(jí)配的砂礫料，其最大粒徑不大于50mm。應(yīng)注意防止粗細(xì)粒料分離現(xiàn)象。</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002) 4.2.2，墊層的寬

84、度應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為150mm。本設(shè)計(jì)取墊層厚度為160mm。</p><p><b>　　2.2.2基層設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?） 類型</b></p><p>　　(JTGD40—2002)4．3．2條，推薦在特重交通條件下，水泥混凝土路面適宜的基層為貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土基層；

85、在重交通條件下，水泥混凝土路面適宜的基層為水泥穩(wěn)定粒料或?yàn)r青穩(wěn)定碎石基層。按照規(guī)范的建議，在特重交通條件下，水泥混凝土路面適宜的基層為貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土基層。但我省目前在特重交通條件下，卻采用了規(guī)范在重交通條件下推薦的基層類型，即在特重交通條件下，水泥混凝土路面采用水泥穩(wěn)定粒料基層。顯然是在抗水沖刷方面弱了。   既然知道在特重交通條件下，水泥混凝土路面采用水泥穩(wěn)定粒料基層在抗水沖刷方面弱了，那么

86、有沒有補(bǔ)救的辦法呢?  基層應(yīng)具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。多年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐表明：在剛度方面，在特重交通條件下采用水泥穩(wěn)定粒料作為水泥混凝土路面基層，較少有反映由于剛度不足造成水泥混凝土路面損壞的，而反映最多的是水損壞。因此要考慮補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)主要從抗水沖刷方面去補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　　不放棄半剛性基層而要提高其抗水沖刷能力，比較切合實(shí)際的想法是復(fù)合，即在半剛性基層上加鋪一層抗水沖刷能力較強(qiáng)的

87、結(jié)構(gòu)層。從規(guī)范推薦的材料來(lái)</p><p>　　看，抗水沖刷能力較強(qiáng)的有碾壓混凝土、貧混凝土和瀝青混凝土三類。從加鋪的功能來(lái)看，加鋪的厚度應(yīng)較薄，厚則失去了加鋪與復(fù)合的意義。碾壓混凝土和貧混凝土兩種因加鋪時(shí)必須保證一定的厚度(≥10cm)而顯得不經(jīng)濟(jì)，瀝青混凝土比較合適，其厚度可小至0．5cm，它不但可以防沖刷而且是良好的防水層，防止了水的下滲，保證其下的抗水沖刷能力較弱的基層不受水的侵蝕。德國(guó)、日本水泥混凝土路

88、面常見這種結(jié)構(gòu)，作為混凝土板與基層間的過(guò)渡層，其目的是為了提高和改善基層的耐久性，密級(jí)配瀝青混凝土的厚度通常為4cm。兩種材料復(fù)合后，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相得益彰，既繼承了傳統(tǒng)的半剛性基層結(jié)構(gòu)，又彌補(bǔ)了其抗水沖刷不足的缺陷，且在造價(jià)方面提高不大，較為經(jīng)濟(jì)。</p><p><b>　?。?） 寬度</b></p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2

89、002) 4.3.4知。基層的寬度應(yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm（采用小型機(jī)具施工時(shí)）或500mm（軌模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）或650mm（滑模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時(shí)，基層寬度宜與路基同寬。級(jí)配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。本設(shè)計(jì)采用與路基同寬度的基層。</p><p><b>　?。?） 厚度</b></p><p>　　《公

90、路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)4．3．5 各類基層厚度和適宜范圍見表2.9</p><p>　　表2.9 各類基層厚度的適宜范圍</p><p>　　基于以上考慮，本公路基層采用厚度為200mm水泥穩(wěn)定粒料基層+厚度為60mm瀝青混凝土加鋪層彌補(bǔ)其抗水沖刷不足的缺陷</p><p><b>　　2.2.3面層設(shè)計(jì)</b>

91、</p><p>　　水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面層采用設(shè)接縫的普通混凝土。具體設(shè)計(jì)參數(shù)見下節(jié)，水泥混凝土路面設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.2.4路肩設(shè)計(jì)</b></p><p>　　路肩的作用是為路面提供側(cè)向支承，并承受一定的荷載。本設(shè)計(jì)路肩鋪面采用水泥混凝土面層。高速公路硬路肩水泥混凝土面層的厚

92、度采用與行車道面層等厚，基層與行車道基層相同。</p><p>　　2.2.5路面排水設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）高速公路因平縱橫三方面均要求較高，所以路基填挖較大。一般需設(shè)置攔水帶，防止雨水集中沖刷填方坡面，造成坡面拉溝，甚至沖毀路基。攔水帶采用形式如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 攔水帶示意圖</p><p>　?。?/p>

93、2）中央分隔帶排水的作用主要是排除中央分隔帶范圍內(nèi)的表面滲入水，本設(shè)計(jì)采用凸形表面有鋪面封閉的中央分隔帶，如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 中央分隔帶排水</p><p>　?。?）行車道路面應(yīng)設(shè)置雙向或單向橫坡，坡度為2％。路肩鋪面的橫向坡度值比行車道路面的橫坡值大1％，為3％。</p><p>　?。?）行車道路面結(jié)構(gòu)設(shè)置了排水墊層，在排水墊層外

94、側(cè)邊緣設(shè)置縱向集水溝，并間隔50~100m設(shè)置橫向排水管。排水墊層的縱向邊緣集水溝設(shè)在路床邊緣。集水溝的縱坡與路線縱坡相同。</p><p>　　（5）集水溝的寬度通常采用300mm。集水溝的深度為保證集水管管頂?shù)陀谂潘畬拥酌妫⒂凶銐蚝穸群突靥盍鲜辜懿槐皇┕C(jī)械壓裂。采用200mm。</p><p>　　2.3路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1初擬

95、路面結(jié)構(gòu)</p><p>　　由表2.4知，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路特重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查表2.9初擬普通混凝土面層厚度為0.275m，墊層為160mm天然沙礫。基層采用厚度為200mm水泥穩(wěn)定粒料基層+厚度為60mm瀝青混凝土加鋪層彌補(bǔ)其抗水沖刷不足的缺陷，水泥混凝土上面層板的平面尺寸長(zhǎng)為5.0m、寬從中央分隔帶至路肩依次為3.75m、3.75m、3.75m、3.00m；縱

96、縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。碾壓混凝土不設(shè)縱縫，橫縫設(shè)假縫，間距(板長(zhǎng))5m。</p><p>　　表2.10 水泥混凝土面層厚度參考范圍</p><p>　　2.3.2路面材料參數(shù)的確定</p><p><b>　?。?）面層</b></p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—20

97、02)可得普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值如表2.11所示。</p><p>　　表2.11 水泥混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　同時(shí)可得相應(yīng)的彎拉彈性模量如表2.12所示。</p><p>　　表2.12 水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考值</p><p>　　綜上分析，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模

98、量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。</p><p><b>　?。?）基層</b></p><p>　　參考有關(guān)資料，碾壓混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為27GPa。又由表2.13得水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa。</p><p>　　表2.13 墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值</p><p&g

99、t;<b>　?。?）墊層</b></p><p>　　同樣由表2.11得天然沙礫墊層的回彈模量取200MPa。</p><p><b>　?。?）路基</b></p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)建議路基土回彈模量取值如表2.14所示。</p><p>

100、　　表2.14 中濕路基路床頂面回彈模量（MPa）</p><p>　　由《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》可知：湖南長(zhǎng)沙位于Ⅳ5江南丘陵過(guò)濕區(qū)，屬于東南濕熱區(qū)。路基土質(zhì)為粘性土。路基土回彈模量取35MPa。</p><p>　　2.3.3 基層頂面回彈模量</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)得基層頂面回彈模量的計(jì)算公式如下：<

101、;/p><p>　　B．1．5新建公路的基層頂面當(dāng)量回彈模量可按式(B．1．5．1)計(jì)算確定。</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　Et——基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa)；</p><p>　　E0——路床頂面的回彈模量(MPa)；</p><p>　　Ex——基層和底

102、基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa)，按式(B.1.5-2)計(jì)算； </p><p>　　E1、E2——基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa)；</p><p>　　hx——基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)，按式(B.1.5-3)計(jì)算； </p><p>　　Dx——基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m)，按式(B.1.5-4)計(jì)算；</p>&

103、lt;p>　　h1、h2——基層和底基層或墊層的厚度(m)； </p><p>　　a、b——與Ex／E0有關(guān)的回歸系數(shù)，分別按式(B.1.5-5)和式(B.1.5-6)計(jì)算。</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式，可解得：</p><p>　　將以上計(jì)算結(jié)果代入（B.1.5-1）可得此公路的基層頂面當(dāng)量回彈模量為：</p><p>　　

104、由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)，有基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et的最低要求見表2.15所示。</p><p>　　表2.15 基層頂面回彈模量Et最低要求</p><p>　　由于所以算的Et=163.2MPa，大于120MPa，所以滿足要求</p><p>　　2.3.4荷載疲勞應(yīng)力</p><p>　　由《公路

105、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)B．1．1選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷載B．1．2 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。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　σpr——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力(MPa)；</p>&

106、lt;p>　　σps——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)，按B．1．3條計(jì)算確定； </p><p>　　kr ——考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫時(shí)，kr =O.87～O.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；</p><p>　　kf ——考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按B.1.4條計(jì)算確定； <

107、/p><p>　　kc——考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查表2.16確定。</p><p>　　表2.16 綜合系數(shù)kc</p><p>　　B．1．3 標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按式(B.1.3-1)計(jì)算。</p><p><b>　　式中： </b></p>

108、;<p>　　σps——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)；</p><p>　　r ——混凝土板的相對(duì)剛度半徑(m)，按式(B.1.3-2)計(jì)算；</p><p>　　h——混凝土板的厚度(m)；</p><p>　　Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa)； </p><p>　　Et——基層頂面當(dāng)

109、量回彈模量(MPa)，按附錄B.1.5條計(jì)算。</p><p>　　B．1．4 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)按式(B．1．4-1)計(jì)算確定。</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　kf——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)； </p><p>　　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)，

110、按附錄A式(A．2．2)計(jì)算； </p><p>　　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=O.057。</p><p>　　按表3．O．6，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。按設(shè)計(jì)資料及查附錄F.1，路基回彈模量取35MPa。查附錄F.2，天然沙礫墊層回彈模量取200MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1

111、300MPa。Kr=0.87，Kc查表B．1．2得：1.3。h=0.275m。代入以上公式可得：</p><p><b>　　=0.849（m）</b></p><p>　　將r代入B.1.3-1得：</p><p>　　=0.923 (MPa)</p><p>　　又：對(duì)普通混凝土面層：</p><

112、p><b>　　=2.742</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　=0.87×2.742×1.3×0.923</p><p>　　=2.863 （MPa）</p><p>　　2.3.5溫度疲勞應(yīng)力</p><

113、p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)B．2．2 最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力按式(B.2.2)計(jì)算：</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　σtm——最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)； </p><p>　　αc——混凝土的線膨脹系數(shù)(1／℃)，通?？扇?/p>

114、1×10-5／℃；</p><p>　　Tg——最大溫度梯度，查表3.0.8取用；</p><p>　　Bx——綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可按／r和h查用圖B.2.2確定； </p><p>　　——板長(zhǎng)，即橫縫間距(m)。</p><p>　　水泥混凝土面層的最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg ，可按照公路所在地的公路自然區(qū)

115、劃按表2.17選用。</p><p>　　表2.17 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg</p><p>　　本公路位于Ⅳ5江南丘陵過(guò)濕區(qū)，最大溫度梯度取88℃/m。普通混凝土面層板長(zhǎng)5m，。混凝土面層厚度0.275m。查《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002)附圖：</p><p><b>　　可得：</b></p>&l

116、t;p>　　Bx=0.52 ，Cx=1.01 </p><p>　　又代入B.2.2可得：</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40—2002) B．2．3 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)可按式(B.2.3)計(jì)算確定。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　a、b和c——回歸

117、系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表2.18確定。</p><p>　　表2.18 回歸系數(shù)a、b和c</p><p>　　本公路位于Ⅳ5江南丘陵過(guò)濕區(qū)，取a=0.841，b=0.058，c=1.323 。</p><p>　　在臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按下式計(jì)算確定：</p><p><b>　　(2-9)</b><

118、;/p><p><b>　　則有，</b></p><p>　　由表2.18可得高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，目標(biāo)可靠度為95％，相應(yīng)的變異水平等級(jí)為低。再由表2.19可得可靠度系數(shù)。</p><p>　　表2.19 可靠度系數(shù)</p><p>　　確定可靠度系數(shù)=1.30</p><p>　　水泥混凝土

119、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)式采用下式計(jì)算：</p><p><b>　　(2-10)</b></p><p>　　由前面計(jì)算可知：普通混凝土面層：</p><p>　　通過(guò)驗(yàn)算可知，擬定的由厚度0.275m的普通混凝土上面層和厚度為200mm水泥穩(wěn)定粒料基層+厚度為60mm瀝青混凝土加鋪層，

120、可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，又可彌補(bǔ)其抗水沖刷不足的缺陷，另外這個(gè)板厚也是比較經(jīng)濟(jì)的。</p><p><b>　　2.4接縫設(shè)計(jì)</b></p><p>　　水泥混凝土路面是由一定百度的混凝土板組成的，具有熱脹冷縮的性質(zhì)?；炷谅访姘逵捎跍囟然驖穸茸兓⒂不瘯r(shí)的收縮等原因，會(huì)出現(xiàn)脹縮合翹曲。為避免水泥路面板出現(xiàn)板內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力、出現(xiàn)板的斷裂

121、或拱脹等破壞，需要在混凝土面板設(shè)置各種類型的接縫。此外，設(shè)置接縫可滿足施工的需要。</p><p><b>　　2.4.1縱向接縫</b></p><p>　　縱縫設(shè)在劃分車道線的位置，由于一次鋪筑寬度小于路面寬度，設(shè)置縱向施工縫?？v縫與路線中縫平行?？v向施工縫采用平縫加拉桿形式，上部鋸切槽口，深度為35mm，寬度為5mm，接縫填縫材料，優(yōu)先選用樹脂類、橡膠類或改性瀝

122、青類，并在填縫中加入適量的耐老化劑，構(gòu)造如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 縱向施工縫構(gòu)造圖</p><p>　　拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚中央，并對(duì)拉桿中部100mm范圍內(nèi)進(jìn)行防銹處理。拉桿的直徑、長(zhǎng)度和間距，參照表2.20選用。施工布設(shè)時(shí)，拉桿間距按橫向接縫的實(shí)際位置予以調(diào)整。</p><p>　　表2.20 拉桿直徑、長(zhǎng)度和間距（mm）<

123、/p><p>　　由于設(shè)計(jì)混凝土面層厚度為275mm，一車道寬度即到自由邊距離為3.75m。</p><p>　　選用直徑Φ16螺紋鋼筋，長(zhǎng)度800mm，間距700mm。</p><p><b>　　2.4.2橫向接縫</b></p><p>　　橫縫垂直于縱縫，有縮縫、脹縫和施工縫三種。由于設(shè)置脹縫不僅給施工帶來(lái)不便，而且