路面设计

根据设计规范,二级公路的设计基准期为20年,安全等级为一级,轮迹横向分布系数?是054~0. 62取0.62,gr?0.069,则

Ns(1?gr)t?1?365712.37?(1?0.069)30?1Ne????365?0.62?1032013gr0.069其交通量在100?104~2000?104中,故属重型交通。

K5+000~K6+300段,路基填土高度为0.8m ,调查得地下水埋深为1.4m。可知该路段属于潮湿(过湿)路段

(2) 潮湿(过湿)情况下水泥混凝土路面设计 ①初拟路面结构

方案选择:

方案A: ---------------------------------------

普通混凝土面层 260 mm ---------------------------------------

水泥稳定粒料 150 mm ---------------------------------------

多孔隙水泥碎石 200 mm --------------------------------------- 土 基

方案B: ---------------------------------------

普通混凝土面层 260 mm ---------------------------------------

碾压混凝土 150 mm ---------------------------------------

级配碎砾石 150 mm --------------------------------------- 土 基

方案比选:

本公路交通等级为重交通,地处Ⅲ3区,根据造价情况,可以选为方案A

②路面结构和横断面

二级公路相应的安全等级为二级,变异水平为低。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级,初拟普通混凝土面层厚度为26cm,基层采用水泥稳定粒料,厚15cm;底基层采用多孔隙水泥碎石,厚20cm。普通混凝土板的平面尺

????寸为长4.5m,宽度从中央分隔带至路肩依次为4.50m,4.25m,2.50m。纵缝为拉杆平缝,横缝为设传力杆的假缝。

硬路肩混凝土面层与行车道等厚。

③确定基层顶面当量回弹模量Es,Etc

由设计资料土基回弹模量E0?32.00MPa,水泥稳定粒料

E1?1500MPa,多孔隙水泥碎石E2?1000MPa

设计弯拉强度:fcm?5.0MPa,Ec?3.1?104MPa 计算基层顶面当量回弹模量如下:

2h12E1?h2E20.152?1500?0.202?1000 Ex???1180MPa 2h12?h20.152?0.2023E1h13E2h2(h1?h2)211?1 Dx???(?)

12124E1h1E2h21500?0.1531000?0.203(0.15?0.20)211???(?)?1121241500?0.151000?0.20MN?m) ?4.33(112Dx312?4.331 hx?()?()3?0.35m3

Ex1180?Ex?0.45?1180?0.45??a?6.22?1?1.51()?6.22?1?1.51?()?4.368 ????E32??0??11 b?1?1.44(Ex?0.551180?0.55 )?1?1.44?()?0.802E03211E11803 Et?ahE0(x)3?4.368?0.3530.802?32?()?201.83MPa

E032bx

式中: Et——基层顶面的当量回弹模量,MPa; E0——路床顶面的回弹模量,

Ex——基层和底基层或垫层的当量回弹模量,

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当量厚度, Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度, h1,h2——基层和底基层或垫层的厚度, a?b——与

ExE0有关的回归系数

普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为: r?0.537h(EcEt)?0.537?0.26?(31000)?0.74?7m?

201.831313④计算荷载疲劳应力?p

按式(B.1.3),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?0.077?0.7470.6?0.26?2?0.956MPa

因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数Kr?0.87。考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数

0.057Kf?Ne0.057?7457538?2.465

根据公路等级,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?1.30

按式(B.1.2),荷载疲劳应力计算为

?pr?KrKfKc?ps?0.87?2.465?1.30?0.956?2.665MPa ⑤温度疲劳应力

由《规范》查得Ⅳ区最大温度梯度取92(℃/m)。

?6.024 , 板长4.5m ,l?4.5r0.747 由图B.2.2可查普通混凝土板厚h?0.26cm,Bx?0.570。按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:

?tm?acEchTg21?10?5?31000?0.26?92Bx??0.57?2.113MPa

2 温度疲劳应力系数Kt,按式(B.2.3)计算为

Kt??fr??tmc5.0?2.1131..323?a()?b?0.841?()?0.058?0.499 ????tm?f2.1135.0??r?? 再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为 ?tr?Kt?tm?0.499?2.113?1.055MPa

查表3.0.1 ,高速公路的安全等级为一级,相应于一级安全等级的变异水平为低级,目标可靠度为95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级,查表3.0.3,确定可靠度系数rr?1.33

按式(3.0.3)

rr(?pr??tr)?1.33?(2.665?1.055)?4.948MPa?fr?5.0MPa ∴所选普通混凝土面层厚度(0.26cm)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 ).水泥混凝土路面接缝以及设计 1 纵向接缝

1.1 纵向接缝的布设视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。纵向施工缝采用平缝形式,上部应锯切槽口,深度为 30~40mm,宽度为 3~8mm,槽内灌塞填缝料,构造如图1.1a)所示;

—— 一次铺筑宽度大于 4.5m时,应设置纵向缩缝。纵向缩缝采用假缝形式,锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时,槽口深度应为板厚的 1/3;采用半刚性基层时,槽口深度为板厚的 2/5。其构造如图1.1b)所示。

图1.1纵缝构造(尺寸单位:mm)

a)纵向施工缝; b)纵向缩缝

1.2 纵缝与路线中缝平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分,纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间,以纵向施工缝隔开。加宽板在变宽段起终点处的宽度不小于 1m。

1.3 拉杆应采用螺纹钢筋,设在板后中央,并对拉杆中部 100mm范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距,参照表 5.1.3。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小于 100mm。

表 5.1.3 拉杆直径、长度和间距( mm) 面层厚度 (mm) 200~250 250~300 3.00 3.50 到自由边或未设拉杆纵缝的距离(m) 3.75 4.50 6.00 7.50 14×700×900 14×700×800 14×700×700 14×700×600 14×700×500 14×700×400 16×800×900 16×800×800 16×800×700 16×800×600 16×800×500 16×800×400 注:拉杆直径、长度和间距的数字为直径×长度×间距。

2 横向接缝

2.1 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,采用传力杆的平缝形式,其构造如图2.1a)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 5.2.1b)所示。

2.2 横向缩缝间距布置,采用设传力杆假缝形式,其构造如图2.2a)所示。

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