《路基路面工程》课程设计-武汉天河机场第二公路通道工程路面结构设计

路基路面工程课程设计课题名称： 武汉天河机场第二公路通道工程路面结构设计 学生学号： 0801110223 专业班级： 2008级交通土建02班 学生姓名： 陶畅 学生成绩： 指导教师： 胡国祥 胡小弟 课题工作时间： 2011年6月5日 至 2011年6月19日 武汉工程大学教务处 制一、课程设计的任务：课程设计题目: 武汉天河机场第二公路通道工程路面结构设计1. 设计要求根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限内具备良好的使用性能，满足本道路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。2. 课程设计所需资料及原始数据(1) 据调查，预测该公路2012年的交通量与车辆组成如下：车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/(次/日)跃进NJ134A13.3043.101双轮组850依发H645.5086.501双轮组800黄河JN16358.6114.01双轮组700延安SX16154.6491.252双轮组2m500解放SP920031.378.03双轮组4m500红旗CA63019.3027.901双轮组900(2) 拟建成年月：2011年12月，2012年初投入使用，交通量年平均增长率为7%；(3) 沿线地理特征：该道路沿线土质为粘质土；施工前路表距地下水1.8m，路基填土高度约0.6m；(4) 沿线建筑材料情况：块、片、碎石：项目区沿线无石料场，需从线外采购。石料主要来自黄陂区石门石料场。路面上面层碎石：路面上面层石料拟采用京山县宋河镇的辉绿岩石料，所产辉绿岩呈灰绿色，石质坚硬，经多条在建、已建高速公路抽样检验，各项指标满足高速公路路面骨料的要求。其主要技术指标：磨耗率18.1%，压碎值13.0%，磨光值52.5，石料与沥青的粘附性5级。中粗砂：砂沿线砂砾主要来源于长岭镇附近滠水河等河流，运输条件较好，满足工程要求。石灰：蔡甸区侏儒镇产石灰，主要用于路床部位高液限土、弱膨胀土改良以利于确保压实质量。水泥、钢材、木材：黄石和鄂州均生产省内大型品牌水泥，武汉钢铁（集团）公司是中国高性能工程结构钢的主要生产基地。武汉市为华中地区最大的物资集散地，上述物资均可从本地市场采购。沥青：需外购。（需要其他资料可在设计过程中搜集或予提供）。3. 课程设计应完成的主要内容(1) 交通组成分析，路面等级与类型的确定；综合考虑工程所在地区的政治、经济、军事、文化及自然条件等因素，通过经济及交通量分析，根据公路网规划的要求，按公路工程技术标准（JTG B01-2003）确定公路等级，从而进一步确定路面等级，选定路面结构类型。(2) 路基设计：按照设计任务书给定的地质条件、交通量、交通组成及交通量增长率等数据，进行一般路基设计。包括以下内容：a) 选择路基断面形式，确定标准路基横断面：路基横断形式、路基宽度与高度、路拱横坡、路基边坡形状与坡度；b) 路堤填料选择与压实标准的确定；c) 路基排水系统布置与排水结构设计；*d) 坡面防护与加固设计；*e) 专项工程：边坡稳定性分析、软基处理；*f) 附属设施设计(3) 路面结构设计 根据交通要求、环境因素、工程投资、材料供应、施工条件等各方面条件，进行路面结构设计，绘制路面结构设计图、路面结构大样图。包括以下内容：a) 选择路面结构类型；b) 选择各结构层类型与材料，结构层组合设计；c) 确定路基土以及各层材料的设计参数；d) 确定设计指标的设计标准；e) 路面结构厚度设计与验算；f) 方案比选，确定推荐方案；g) 采用路面结构设计软件进行路面结构设计，对手算结构进行验证。*注：路面结构设计要求分别选取沥青路面结构与水泥混凝土结构两种形式进行设计，并对其进行方案比选。4. 课程设计应提交的成果(1) 设计说明书设计计算说明书按设计内容，详细说明设计依据、设计思想、方案论证、计算方法及过程，要求思路明确、条理清晰。(2) 设计图纸 a) 标准路基路面横断面图；b) 路拱大样图；c) 路面横断面的组成图；d) 路面结构设计图；e) 路面结构大样图；f) 坡面防护与加固设计结构布置图；*g) 路基排水系统布置图与排水结构布置图；*h) 相应附属设计图。注1：标注“*”部分为提高部分，不作硬性要求，有兴趣同学可以选做。指导教师签字：胡国祥、胡小弟 教研室主任签字：章国成2011年 5 月 12 日 2011年 5 月 15 日二、进度安排：2011年5月25日发题，2011年6月5日将所有设计成果装订成册后上交。（1）2011年5月25日2011年5月26日 熟悉资料并收集相关参考书籍（2）2011年5月27日2011年5月28日 路基设计（3）2011年5月29日2011年6月1日 水泥混凝土路面结构设计（4）2011年6月2日2011年6月5日 沥青混凝土路面结构设计三、应收集资料及主要参考文献：(1) 公路工程技术标准 JTG B01-2003(2) 公路路基设计规范 JTG D30-2004(3) 公路沥青路面设计规范JTJ 014-97(4) 公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002(5) 路基路面工程，万德臣，高等教育出版社，2005年6月(6) 路基路面工程，邓学钧，人民交通出版社，2008年5月四、课程设计摘要（中文）：本设计为武汉天河机场第二通道工程路面结构设计。首先根据设计的资料和原始数据进行了交通组成分析，确定了路面的等级和类型；然后进行了路基设计，包括路基断面形式选择、路提填料选择与压实标准的确定和附属设施设计；接着了路面结构的设计。路面的设计分别进行了沥青混凝土路面设计和水泥混凝土路面设计，且对两者的优缺点进行了比较与分析。最后，利用对路基路面成果的综合分析会出标准路基路面横断面图、路面横断面的组成图和坡面防护与加固设计结构布置图等。关键词：路面结构设计、沥青混泥土路面、水泥混凝土路面五、课程设计的设计体会：通过此次关于道路方面的课程设计，我深刻的体会到课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。特别是像路基路面这种土木工程专业的主干学科，一个完整的课程设计过程不仅对以后的毕业设计，而且对将来的工作也是大有裨益的。回顾起此次基础课程设计，至今我仍感觉回味无穷。从路面选型到定稿，从计算 到画图，在近两个星期的时间里，可以说得是苦多于甜。由于实际经验的不足，在设计中总会遇到这样那样的问题。但是同时又可以学到很多很多的东西。不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计，我懂得了理论与实际相结合的重要性与必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能做到学以致用，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，才能真正为社会服务。在此次课程设计中虽然遇到的问题很多，但通过自己查找资料、与同学间的相互讨论和询问指导老师，好多问题都迎刃而解，在发现问题、思考问题和解决问题的整个过程中我学到了好多在平时学习生活中无法学到的东西，譬如思考问题的灵活性等等。最后，终于通过自己的努力、与同学间讨论并在指导老师的细心指导下顺利完成 了此次课程设计，虽然在此次课程设计中我吃了不少苦头但最后内心还是甜的。在这 次课程设计中学到的东西将是我未来工作中一笔巨大的财富。同时，对在这次课程设 计中帮助过我的同学和细心指导我的胡老师表示衷心的感谢！六、成绩评定：指导教师评语： 指导教师签字： 200 年 月 日项目评价项目评价调查论证工作量、工作态度实践能力分析、解决问题能力质量创新得分七、答辩记录：答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 200 年 月 日总评成绩：一、交通组成分析，路面等级与类型的确定综合考虑工程所在地区的政治、经济、军事、文化及自然条件等因素，通过经济及交通量分析，根据公路网规划的要求，按公路工程技术标准（JTG B01-2003）确定公路等级，从而进一步确定路面等级，选定路面结构类型。主要包括以下内容：a) 根据交通调查和交通预测，将各种汽车折合成小客车的交通量：N0=8501.5+8001.5+7002.0+5002.0+5002.0+900 1.0=6775辆/日，交通量年平均增长率为7%。b) 假定公路设计交通量的使用年限为20年。c) 根据公式Nd=N01+n-1，N0=6775辆/日，=7%，得设计交通量为：Nd=66751+7%20-1=25501.9740辆/日d) 查公路工程技术标准 JTG B01-2003知四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为1500030000辆，满足要求。二、路基设计按照设计任务书给定的地质条件、交通量、交通组成及交通量增长率等数据，进行一般路基设计。包括以下内容：1) 选择路基断面形式，确定标准路基横断面：路基横断形式、路基宽度与高度、路拱横坡、路基边坡形状与坡度；a) 按填土高度约0.6m，小于1.01.5m，属于矮路堤；b) 路基宽度与高度查规范得四车道一级公路的计算行车速度为60km/h，路基宽度为23.00m，如图2-1。路基高度黏性土最小填土高度为0.40.7m；c) 路拱横坡查规范沥青混凝土路面、水泥混凝土路面，路拱平均横坡度为1%2%。等级低的路面，为了有利于行车平稳和迅速排除路表积水，一般采用较大的路拱横坡度；在干旱和有积雪、浮冰地区，应采用低值，多雨地区采用高值。路肩横坡度一般较路面横坡大1%。本设计路段属于多雨地区，故取路拱横坡度为2%，硬路肩坡度为2%。d) 路基边坡形状与坡度查规范黏土地基取填方段路基边坡1：1.5；挖方段路基边坡1：1。图3-1 公路路基宽度示意图 （单位：m）2) 路堤填料选择与压实标准的确定路堤填土需分层压实使之具有一定的密实度和强度，且能防治水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压实变形，由此能确保路面的使用品质和使用寿命。因此，路堤填筑时为达到设计要求的压实标准，必须分层碾压，压实度与含水量有关，保持最佳含水量，压实度才比较好。表3-1 路基压实度表填挖类别路槽底面以下深度（cm）压实度（K）路堤08095%8015093%零填与路堑150cm以下95%3) 附属设施设计为了路基稳定和行车安全，一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分，正确合理地设置是非常重要的。三、路面结构设计 根据交通要求、环境因素、工程投资、材料供应、施工条件等各方面条件，进行路面结构设计，绘制路面结构设计图、路面结构大样图。包括以下内容：3.1 沥青混凝土路面3.1.1 选择路面结构类型；选择沥青混凝土路面作为路面结构。3.1.2 选择各结构层类型与材料，结构层组合设计；1） 轴载分析我国路面设计规范中均以双轮组单轴载100kN作为设计标准轴载，以BZZ100表示。标准轴载计算参数见下表：表3-2 标准轴载计算参数表两轮中心距1.5d轮胎接地压强p=0.70MPa标准轴载P=100kN单轮传压面当量圆直径d=21.30cma) 轴载换算轴载换算公式：N=i=1kC1C2niPiP4.35计算结果如表2-1所示：b) 累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面的设计使用年限取t=15年，四车道的车道系数是 0.40.5，取=0.45。累计当量轴次：Ne=365N11+t-1 =3653792.411+0.07t-10.070.45 =15652948次属于重交通等级。表3-3 轴载换算结果表（弯沉）车 型轴载Pi（kN）C1C2交通量ni（辆/日）当量轴次Ni（次/日）跃进NJ134A前轴13.30 16.4850Pi25,不计后轴43.10 1185021.85 依发H6前轴45.50 16.4800166.58 后轴86.50 11800425.71 黄河JN163前轴58.60 16.4700438.16 后轴114.00 117001237.75 延安SX161前轴54.64 16.4500230.85 后轴91.25 2.21500738.59 解放SP9200前轴31.30 16.450020.45 后轴78.00 31500508.98 红旗CA630前轴19.30 16.4900Pi25,不计后轴27.90 119003.49 累 计3792.41 注：Pi25kN时，轴载作用不计。2） 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次a) 轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式：N=i=1kC1C2niPiP8计算结果如表2-2所示：b) 累计当量轴次 累计当量轴次：Ne=365N11+t-1 =3653427.661+0.07t-10.070.45=14147468次 属于重交通等级。表3-4 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车 型轴载Pi（kN）C1C2交通量ni（辆/日）当量轴次Ni（次/日）依发H6后轴86.50 11800250.74 黄河JN163前轴58.60 118.5700180.07 后轴114.00 117001996.81 延安SX161前轴54.64 118.550073.49 后轴91.25 31500721.03 解放SP9200后轴78.00 31500205.52 累 计3427.66 注：PiH1，查表得：路基干湿类型属于干燥状态，路基平均稠度cc1，查表得区的黏性土：c0=1.20，c1=1.03，c2=0.94，c3=0.77。c在1.031.20之间，取c=1.10。查表得，2区黏性土，c=1.10时的土基回弹模量E0=35.0MPab) 确定设计指标的设计标准 对于一级公路，规范规定要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层拉应力验算。 路面设计弯沉值根据公式：ld=600Ne-0.2ACASAB计算。该公路为一级公路，公路等级系数取AC=1.0。面层类型系数取AS=1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取AB=1.0。设计弯沉值为：ld=60015652948-0.21.01.01.0=21.84（0.01mm） 各层材料的容许层底拉应力为：R=sp/Ks细粒式密集配沥青混凝土：Ks=0.09AaNe0.22/AC=0.091.0141474680.22/1.0=3.37R=sP/Ks=1.2/3.37=0.3563（MPa）中粒式密集配沥青混凝土：Ks=0.09AaNe0.22/AC=0.091.0141474680.22/1.0=3.37R=sP/Ks=1.0/3.37=0.2969（MPa）粗粒式密集配沥青混凝土：Ks=0.09AaNe0.22/AC=0.091.1141474680.22/1.0=3.71R=sP/Ks=0.8/3.71=0.2156（MPa）水泥稳定碎石：Ks=0.35Ne0.11/AC=0.09141474680.11/1.0=2.14R=sP/Ks=0.5/2.14=0.2335（MPa）石灰土：Ks=0.45Ne0.11/AC=0.09141474680.22/1.0=2.75R=sP/Ks=0.4/2.75=0.1453（MPa）设计资料总结：设计弯沉值为21.84（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：表3-6 相关设计资料汇总表材料名称h/cm15模量20模量劈裂强度/MPa容许拉应力R/MPa细粒式密集配沥青混凝土4180014001.40.3563中粒式密集配沥青混凝土6160012001.00.2969粗粒式密集配沥青混凝土8120010000.80.2156水泥稳定集料2515000.50.2335低剂量水泥稳定碎石？15000.2250.1453土基30c) 路面结构厚度设计与验算i. 路面结构厚度设计 计算设计弯沉ld=60015652948-0.21.01.01.0=21.84（0.01mm） 令ls=ld，求弯沉综合修正系数FF=1.63ls20000.38E0P0.36查公路沥青路面设计规范表知，当量圆半径：=d2=21.302=10.65（cm）标准车型轮胎接地压强P=0.70MPa又有E0=35.0MPa，则： F=1.63ls20000.38E0P0.36=1.6321.84200010.650.38350.700.36=0.49 计算实际弯沉系数：s=lsE12000P=21.84140020000.7010.65=2.05 理论弯沉系数：c=sF=2.050.49=4.21 由h、h、h，查图，求，K1把多层体系转化成三层连续体系，各层结构示意图如下：h1=4cmE1=1400MPah1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPaH=？E2=1400MPah3=8cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=？E5=1500MPaE0=35.0MPaE0=35.0MPa当量厚度计算公式为：H=i=2n-1hi2.4EiE2 =62.412001200+82.412001200+252.415001200+h52.415001200已知：h1=410.65=0.38，E2E1=12001400=0.86，E0E2=35.01200=0.03查三层体系表面弯沉系数诺莫图，得=6.58，K1=1.44则：K2=cK1=4.216.581.44=0.44再由K2=0.44，h1=0.38，E0E2=0.03查三层体系表面弯沉系数诺莫图，得：H=6.68，H=6.68=71.14（cm）即：H=i=2n-1hi2.4EiE2 =62.412001200+82.410001200+252.415001200+h52.415001200 =71.14（cm）求得：h5=27.6cm，取28cm。ii. 验算 基层、底基层层底弯拉应力验算h1=4cmE1=1400MPaH=？E1=1500MPah2=6cmE2=1200MPah3=8cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=28cmE5=1500MPah5=25cmE2=1500MPaE0=35.0MPaE0=35.0MPa当量厚度计算公式为：h=i=1n-2hi4EiEi-2=4414001500+6412001500+8410001500+25=41.83cmH=i=2n-1hi2.4EiE2可求得：E0E2=35.01500=0.02，E2E1=15001500=1，h=41.8310.65=3.93，H=2810.65=2.63查图得：=0.13，m1=1.52，m2=1.14m=m1m2=0.131.521.14=0.230.4（MPa）查图得：=0.13，n1=1.06，n2=0.64m=n1n2=0.131.060.64=0.090.1453（MPa）验算通过，即h5=28cm 第一层层底弯拉应力：将第一层转化为E1=1400MPa，第二、第三、第四和第五层转化为E2=1200MPa代入计算，如图所示：h1=4cmE1=1400MPah1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPaH=？E2=1200MPah3=8cmE3=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=28cmE5=1500MPaE0=35.0MPaE0=35.0MPai=1，n=6，h=4，E1=1400MPa，E2=1200MPaH=i=25hi0.9EiE2 =6+80.910001200+250.915001200+280.915001200=80.44cmE0E2=35.01200=0.03，E2E1=12001400=0.86h=410.65=0.38，H=80.4410.65=7.55查图得：0，m20则：m=Pm1m20.3563（MPa）验算通过。 第二层层底弯拉应力：将第一、第二层转化为E1=1200MPa，第三、第四和第五层转化为E2=1000MPa代入计算，如图所示：h1=4cmE1=1400MPah=？E1=1200MPah2=6cmE2=1200MPah3=8cmE3=1000MPaH=？E2=1000MPah4=25cmE4=1500MPah5=28cmE5=1500MPaE0=35.0MPaE0=35.0MPah=i=12hi4EiE3=4414001200+6=10.16（cm）H=i=35hi0.9EiE2=8+250.915001000+280.915001000=91.16（cm）E0E2=35.01000=0.035，E2E1=10001200=0.83，h=10.1610.65=0.94，H=91.1610.65=8.56查图得：0，m20则：m=Pm1m20.2156（MPa）验算满足要求。3.2 水泥混凝土路面3.2.1 标准轴载与轴载当量换算水泥混凝土路面结构设计以100kN单轴双轮组荷载作为标准轴载，其换算公式为：Ns=i=1niNiPiP16式中：Ns100kN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。已知：单轴双轮组：i=1.0 单轴单轮组：i=2.22103Pi-0.43 双轴双轮组：i=1.0710-5Pi-0.22 三轴双轮组：i=2.2410-8Pi-0.223.2.2 设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数：Ne=365Ns1+t-1式中：车辆轮迹分布系数；查规范表取0.2； Ns标准轴载累计当量作用次数； t设计基准期（年）； 交通量年平均增长率。代入数据得：Ne=365Ns1+t-1=3651+0.0715-10.070.2=10714034 （次/日）由此查公路水泥混凝土路面设计规范表知本路段为重交通。表3-7 轴载换算结果表：车型轴载Pi（kN）C1交通量ni（辆/日）当量轴次Ni（次/日）跃进NJ134A前轴13.30 2.22103Pi-0.438500.00后轴43.10 1.08500.00依发H6前轴45.50 2.22103Pi-0.438001.16后轴86.50 1.080078.59黄河JN163前轴58.60 2.22103Pi-0.4370052.19后轴114.00 1.07005696.07延安SX161前轴54.64 2.22103Pi-0.4350012.54后轴91.25 1.0710-5Pi-0.225000.00解放SP9200前轴31.30 2.22103Pi-0.435000.00后轴78.00 2.2410-8Pi-0.225000.00红旗CA630前轴19.30 2.22103Pi-0.439000.00后轴27.90 1.09000.00累 计5840.563.2.3 初拟路面结构参考公路水泥混凝土路面设计规范中表，相应于安全等级二级的变异水平等级为低中级。根据一级公路、重交通等级和低中级变异水平等级，参考规范中表，初拟普通混凝土面层厚度为0.25m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%)，厚0.2m。垫层为0.18m砂砾材料。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.25m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.2.4 路面材料参数确定按公路水泥混凝土路面设计规范中表，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为fr=5.0MPa，查表F.3得相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。查附录F.1，因为该公路位于2区，沿线土质为粘质，土路基回弹模量取40MPa。查附录F.2，砂砾材料垫层回弹模量取 90MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1400MPaEX=h12E1+h22E2h12+h22=0.221400+0.182900.22+0.182=813.75(MPa)DX=E1h1312+E2h2312+h1+h2241E1h1+1E2h2-1 =14000.2312+900.18312+0.2+0.1824114000.2+1900.18-1 =1.530（MN/m）hX=312DX/EX=3121.530/813.75=0.283ma=6.221-1.51EXE0-0.45=6.221-1.51813.7540-0.45=3.799b=1-1.44EXE0-0.55=1-1.44813.7540-0.55=0.725Et=ahXbE0EXE01/3=3.7990.2830.725813.75401/3=165.86（MPa）式中：Et为基层顶面的当量会谈模量（MPa）； EX基层和底基层或垫层的当量回弹模量（MPa）； E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量； hX基层和底基层或垫层的厚度； a、b与EX/E0有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按公路水泥混凝土路面设计规范附录B中式(B.1.3.2)计算：r=0.537h3Ec/Et=0.5370.25331000/165.86=0.768（m）3.2.5 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：ps=0.077r0.6h-2=1.05(MPa)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr=0.88。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=Ne=107140340.057=2.516。根据公路等级，查公路水泥混凝土路面设计规范附录，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数查表B1.2得一级公路Kc=1.25。按附录B中式（），荷载疲劳应力计算为：pr=KrKfKcps=0.882.5161.251.05=2.91（MPa）3.2.6 温度疲劳应力查公路水泥混凝土路面设计规范表，区最大温度梯度取92（/m）。板长5m，l/r=5/0.768=6.51，普通混凝土板厚取h=0.25m，Bx=0.61。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：tm=cEchTg2Bx=110-5310000.259220.61=2.17（MPa）温度疲劳应力系数Kt，按公路水泥混凝土路面设计规范附录B中式（）计算，查表得，自然区划为区，式中回归系数为a=0.841，b=0.058，c=1.323，则：Kt=frtmatmfrc-b=5.02.170.8412.175.01.323-0.058=0.509再由附录B中式（）计算温度疲劳应力为：tr=Kttm=0.5092.17=1.11（MPa）根据以上资料查规范表和表，一级公路的安全等级为二级，取可靠度系数r=1.16，则有：rpr+tr=1.162.91+1.11=4.66MPafr=5.0MPa因而，所选普通混凝土面层厚度（0.25m）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。3.2.7 混凝土路面板尺寸与接缝设计a) 平面尺寸本路段的混凝土面板尺寸取3.255m。b) 纵缝设计纵向连接采用带拉杆的平头缝，其构造如下图3-2所示：图3-2 纵向施工缝构造图 （单位：mm）拉杆应采用螺纹钢筋，设在板后中央，并应对拉杆中部100mm范围内进行防锈处理。 拉杆的直径、长度和间距，可参照表3-8选用。施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距离不得小于100mm。表3-8 拉杆直径、长度和间距（mm）面层厚度（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的间距（m）3.003.503.754.506.007.50200250147009001480080014700700147006001470050014700400260300168009001680080016800700168006001680050016800400c) 横缝设计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。设在缩缝处的施工缝，应采用传力杆的平缝形式，其构造如图3-3a所示；设在胀缝处的施工缝，其构造与胀缝相同。遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式，其构造如图3-3b所示。图3-3a 横向施工缝构造图 （单位：mm）因为此路段属于重交通，查规范知其横向接缝可采用带传力杆的假缝形式。其构造如下的图3-4所示，传力杆应采用光圆钢筋，其尺寸和间距查规范知，选传力杆直径为 28mm，传力杆长度取400mm，传力杆间距取250mm，最外侧传力杆距离纵向接缝或自由边的距离为180250mm。图3-3b 横向施工缝构造图 （单位：mm）图3-4 横向缩缝构造图 （单位：mm）现在规范提倡尽量少设或者不设胀缝，所以本路段只在邻近桥梁或其他固定构造物处或其他道路相交处应设置横向胀缝，其构造如图3-5图所示。图3-5 胀缝构造图 （单位：mm）d) 接缝填封材料i. 胀缝接缝板： 选用能适应混凝土板膨胀收缩、施工时不变形、复原率高和耐久性好的材料。 本段公路可选用木材类或纤维类板。 ii. 接缝填料：应选用与混凝土接缝槽壁粘结力强、回弹性好、适应混凝土板收缩、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂、耐老化的材料。 iii. 常用填封料：聚氨酯焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类、沥青玛蹄脂及橡胶嵌缝条等。e) 加强钢筋的布置 当混凝土面板纵、横向自由边边缘下的地基，有可能产生较大的塑性变形时，在板的自由边边缘和角隅（荷裁应力较大）处加设加强钢筋。其构造分别如下图3-6和图3-7所示。i. 边缘钢筋 混凝土板纵、横向自由边配置的边缘钢筋，一般选用两根直径为1216mm的螺纹钢筋或光圆钢筋，布设在板的下部（约1/4h处，且不小于5cm，两端应向上弯起； 筋保护层最小厚度不小于5cm，间距不小于10cm； 边缘钢筋一般不穿过缩缝，以免妨碍板的翘曲； 特殊情况时也可将其穿过缩缝，但不得穿过胀缝。图3-6a 边缘钢筋构造图 （单位：mm）图3-6b 边缘钢筋构造图 （单位：mm）ii. 角隅钢筋 隅钢筋常设在胀缝两侧板的角隅处及板的锐角处； 选用2根长2.4m直径1216mm的螺纹钢筋弯成发针形布置在板的上部， 距板顶不应小于5cm，距胀缝和板边缘各为10cm ； 板呈锐角形时，亦可采用双层钢筋网补强，布置在板的上、下部，距板顶和板底以510cm为宜； 在交叉口，对无法避免形成的锐角，宜设置双层钢筋网补强，以避免板角 断裂。钢筋布置在板的上下部，距板顶（底）57cm为宜。如图3-6所示。图3-7 角隅钢筋构造图 （单位：mm）f) 路肩设计本路段为一级公路，其路肩采用0.5m宽的土路肩。路肩的顶层压实度与路基的压实度采用相同的压实标准。3.3 沥青混泥土路面和水泥混凝土路面方案必须比选1) 两类路面的技术性能比较：沥青路面是是沥青混合料作面层的路面结构。这种路面与砂石路面相比，其强度和稳定性都大大提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式。沥青路面的缺点是温度敏感性较高。水泥混凝土路面是刚性路面。在施工方面，沥青路面可进行大面积机械化施工，现场操作简便，施工进度快，施工工期大大缩短，且完工后无需养生即可开放交通，影响交通时间短。但施工受气候影响，气温较低时铺筑沥青面层，施工质量得不到保证。2) 两类路面使用性能比较：沥青路面表面平整度好，无各种接缝，行车过程振动小，噪音低，行车平稳、舒适，养护维修简便，既可对局部损坏路面进行翻挖修补，又可直接加铺面层，恢复旧沥青面层的质量。但沥青路面由于行车作用，经过一段时间使用后，面层矿料逐渐磨光，沥青路面面层中多余的沥青在行车荷载重复作用下易产生泛油，形成表面滑溜，抗滑能力差；沥青路面水稳性、热稳性差，易产生老化、裂缝等病害，与水泥路面比，使用寿命较短。水泥路面水泥路面具有较高的抗压强度抗弯拉强度和抗磨耗能力，水稳性、热 稳性均较好，它的强度随着时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的“老化”现象。3) 两类路面的经济比较普通公路上两类路面的初期投资非常接近，水泥混凝土路面的初期投资仅比沥青混凝土路面高4%10%，而水泥混凝土路面的费用现值要比沥青混凝土路面费用现值低 2%10%。由此可见，仅从经济的角度出发，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面具有相同的竞争力。4) 两类路面的环保评价水泥路面施工中对水和水泥的需要量大，给缺水地区带来较大困难。消耗大量水泥要开采大量石料，势必破坏植被和山体稳定，造成水土流失；随处开采石料，也破坏自然景观；水泥生产过程中产生的大量粉尘污染空气，影响周围环境。沥青路面在加热拌和生产过程中也会产生有毒危害气体，但排放量较小。从环境保护角度，应选择沥青路面。经过各方面的比较，选用沥青混凝土路面。参考文献【1】 公路工程技术标准JTG B01-2003【2】 公路路基设计规范JTG D30-2004【3】 公路沥青路面设计规范JTG D50-2006【4】 公路水泥混凝土路面设计规范D40-2002【5】 路基路面工程，万德臣，高等教育出版社，2005年6月【6】 路基路面工程，邓学钧，人民交通出版社，2004年8月【7】 道路工程，资建民，人民交通出版社，2008年2月