公路路基路面设计书

公路路基路面设计方案

一.设计资料

公路自然区划II 1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

二、混凝土路面设计

2.1交通分析

查规范，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。

16

1

100n

i s i i i P N N δ=⎛⎫

= ⎪⎝⎭∑ （3.0.4-1）

30.43

2.2210i i

P δ-=⨯ (3.0.4-2 ) 或 50.22

1.0710i i P δ--=⨯ (3.0.4-3 ) 或 80.22

2.2410i i

P δ--=⨯ (3.0.4-4 ) 式中：N s ——100KN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；

P i ——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；

i N ——各类轴型i 级轴载的作用次数；

i δ——轴-轮型系数，单轴-双轮组时，i δ=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：

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：

()[]()[]

次

420

107.10038.005

.03655847.219105.0136511⨯=⨯⨯⨯-+=⨯⨯-+⨯=ηr t

r S e g g N N

式中： N e ——标准轴载累计作用次数；

T ——设计基准期；

g r ——交通量年平均增长率；

η——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。

表三车辆轮迹横向分布系数

2.2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O.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。

图一 纵向施工缝构造

120

120

120

120

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值

表七 中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围(MPa)

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：

)(126816

.019.016.080019.016002

2222

2

212

2

2121MPa h h E h E h Ex =+⨯+⨯=++=

)

(95.3)16

.0800119.016001(4)19.016.0(1216.08001219.01600)11(4)(1212123

3122112213

223

11m MN h E h E h h h E h E Dx -=⨯+⨯++⨯+

⨯=++++=--

)(333.01168

56.3121233

m E D h x

x

x =⨯==

478.4)301268(51.1122.6)(51.1122.645.045.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡

-⨯=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-=--E E a x 816.0)30

1268(44.11)(

44.1155

.055.00=⨯-=-=--E E b x

)(191)30

1268(30332.0426.3)(

3

/1791.03/100MPa E E E ah E x b

x t =⨯⨯⨯== 式中： E t ——基层顶面的当量回弹模量(MPa)；

E 0——路床顶面的回弹模量(MPa)；

E x ——基层和底基层或垫层当量回弹模量(MPa)； E 1、E 2——基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)； h x ——基层和底基层或垫层的当量厚度(m)； D x ——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m)； h 1、h 2——基层和底基层或垫层的厚度(m)； a 、b ——与E x ／E 0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：

7031.0191

31000

24.0573.0573.033

=⨯⨯==t

c

E E h r

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)； E t ——基层顶面当量回弹模量(MPa)