路基路面课程设计.doc

南华大学城市建设学院路基路面工程课程设计目录摘要 3第1章 路基设计 41.1路基横断面设计 41.1.1 路基横断面尺寸设计 41.2 道路横断面排水设计 41.2.1路拱设计 41.2.2边沟设计 41.2.3 截水沟设计 51.2.4 排水沟设计 61.3 路基稳定性验算 61.3.1 路基整体性分析 61.3.2 确定圆心辅助线 61.3.3 条分法验算路基稳定性 71.4 施工设计 91.4.1路基施工的一般规定91.4.2填方路基的施工91.4.3边沟的施工101.4.3路基土石方施工10第2章 刚性路面设计122.1 轴载换算 12 2.1.1 累计作用次数 132.2 路面结构组合设计 132.2.1路面结构组成132.2.2 面层的设计 132.2.3基层的设计142.2.4垫层的设计 142.3 路面结构层设计142.3.1 初拟路面结构层142.3.2 确定路面材料设计参数142.3.3计算荷载疲劳应力162.3.4 计算温度疲劳应力16 2.3.5混凝土板尺寸验算 172.4 接缝设计 18 2.4.1纵向接缝 18 2.4.2横向接缝 19 2.4.3接缝布置 212.5各结构层材料组成设计 212.6 各结构层的施工技术要求及质量控制标准 22 2.6.1 结构施工技术要求 22 2.6.2质量控制标准222.7 工程量及材料用量计算 232.8 水泥混疑土路面建筑材料23 2.8.1材料要求23 2.8.2施工工艺23 2.8.3质量检查与验收23第3章 柔性路面设计 253.1 进行柔性路面换算，确定交通等级263.2 拟定路面结构组合方案 263.3 路面材料参数确定 263.4 路面结构厚度确定 273.4.1 层底拉应力273.4.2设计弯沉值的确定28 3.4.3三层体系简化确定路面结构283.5 验算结构层地面拉应力293.5.1验算沥青混凝土面层29 3.5.2验算水泥石灰粉煤灰稳定砂砾层303.6 各结构层材料组成设计313.7 提出各结构层的施工技术要求及质量控制标准323.8 工程量及材料组成设计323.9 沥青路面建筑材料设计323.9.1沥青路面类型323.9.2沥青路面材料组成32小结 34主要参考文献 35摘要本文参照相关路基路面设计规范分步详细的介绍了路基、路面以及刚性路面和柔性路面设计流程。在路基设计中，具体展现了路基横断面和路基排水设施的设计以及路基稳定性的验算过程，还有有关路基的施工设计，在路面的设计过程中，以道路路面的行车荷载为依据。对路面进行相关设计，刚性路面具体包括轴载换算；路面结构层的设计；各结构层材料的组成设计；各结构层的施工技术要求及质量控制标准；工程量及材料用量计算；水泥混疑土路面建筑要求。柔性路面具体包括进行轴载换算，确定交通等级；拟定路面结构组合方案；路面材料参数的确定；路面结构层厚度确定；验算防冻厚度；各结构层材料的组成设计；提出各结构层的施工技术要求及质量控制标准；工程量及材料组成设计；沥青路面建筑设计。在补强层的设计中，充分考虑了路面的结构受力破损情况，选取一定的安全系数为路面结构加铺混凝土，以满足行车要求。设计过程中，使用到了很多土木专业基础课程：如土力学，基础工 程公路与桥梁施工技术等等，要想做好路基路面方面的设计，一方面要熟悉与了解各种标准和规范，如公路工程技术标准、 公路 路基 设计规 范、沥青混凝土路面设计规范等，另一方面应该多加强实际的施工经验，将理论与实际相结合起来。关键词：沥青混凝土 水泥混凝土 路基路面 二级公路第 1 章 路基设计1.1路基横断面设计1.1.1路拱设计路基横断面尺寸设计该道路为双车道混合行驶二级公路，根据规范公路工程技术标准，路基宽度取 10m，行车道宽行车道宽 7.5m，左右硬路肩各 0.75m，左右土路肩0.5m，本路基的平均设计填土高度为 3.5m，故边坡形状采用直线型，坡率取 1：1.5。经地质勘查，本路段基底土密实稳定，地表的杂草树根清除后路堤可直接填筑于天然地面上，详图如下：图1-1 路基横断面图1.2 道路横断面排水设计1.2.1路拱设计按规范要求，为了便于路面快速排水，在路基行车道设置 2%的路拱，土 路肩设置 3%的路拱,见图 1-1。1.2.2 边沟设计边沟的作用是排除由边坡及路面汇集来的地表水，以确保路基与边坡的稳定。一般在路堑、低填方应设置边沟。边沟的纵坡值，内侧一般规定为1：11：1.5，当用机械化施工时，土方三角形边沟，其内侧可用1：21：3，边沟外侧边坡通常与挖方边坡一致，边沟的底宽与深度一般不应小于0.4m。边沟的纵坡，除出水口附近外，通常与路线纵坡相一致。但为了使沟渠中的水不产生淤积的流速，最小纵坡一般不小于0.5%，在工程困难地段亦不应小于0.3%。边沟尺寸见图1-2（a）、图1-2（b）。图1-2（a）填方边沟设计尺寸图图1-2(b)挖方边沟设计尺寸图1.2.3截水沟设计截水沟又称天沟，一般设置在挖方路基上侧边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当位置。其主要作用是拦截山坡上方流向路基的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。降雨量较大，暴雨频繁，植被较差的山区路段，必要时可设置两道或多道截水沟。截水沟断面形式一般为梯形，底宽，深宽一般不宜小于0.5m，必要时按设计流量确定。其边坡坡度视土质而定，常采用1：1 1：1.5。截水沟应有适当的纵坡，最小纵坡为0.5%，不宜超过3%，一般选择1%。尺寸见图1-3。图1-3截水沟设计尺寸图1.2.4排水沟设计排水沟的横断面一般采用梯形，尺寸根据流量而定。但底宽、边沟均不宜小于0.5m。沟的边坡坡度为1：11：1.5。边沟纵坡宜大于0.5%，特殊情况可采用0.3%。排水沟应尽量做成直线，如必须转弯时，转弯半径不宜小于1020m。沟的连续长度一般不宜超过500m。排水沟与其他沟渠相接时，力求水流顺畅。1.3 路基稳定性验算1.3.1 路基整体性分析根据土的三轴实验质料：该路堤填土为低液限粘土，实验得到该工程地区土重度=18KN/m3，土的内摩擦角取12粘聚力c=12kpa，其破坏面为曲面，为简化计算，可假设破坏时为一圆弧滑动面，采用简单条分法（圆弧法）进行计算，验算高度取 h1 =3.5m，边坡坡率 1：1.5。1.3.2 确定圆心辅助线先由 4.5H 法确定圆心辅助线的位置： H = h0 + h1其中 h1 为路基的高度，h0为汽车荷载换算高度,由以下公式计算： h0=nGBl （公式1-1）式中 横向分布的车辆数，一般去车道数； 每一车（汽车荷载取重车）的重力（KN）; 填料的容重（KN/m3） 车辆荷载的纵向分布长度（m），除履带车为履带的着地长度外，均取车辆前后轴轮胎外缘的间距（等于前后轴距加一个轮胎着地长度），对汽车-10和15级的重车（车重为150KN和200KN）为4.2m，汽车-20级重车（300KN）为5.6m，汽车-超20级重车（550KN）为13m，履带-50(500KN)为4.5m，挂车-80，100和120均为6.6m；车辆荷载的横向分布长度（m），取横向并行车辆轮胎（或履带）着地最外缘的间距，即 =+n-1+ （公式1-2） 每一车辆两侧车轮（或履带）的中距（m），各级汽车为1.8m履带车为2.5m，平板车为2.7m；并行车辆相邻车辆（或履带）的中距（m），一般最小值为1.3m；轮胎（或履带）着地宽度（m），汽车-10级重车和平板车的双轮为0.5m，其他各级重车为0.6m，履带车为0.70m。上述换算土柱荷载（高h0），可按宽度布置在道路行车部分范围内；或者考虑到路肩上有可能驶入或停歇车辆，而分布在整个路基宽度上，这两者虽有差异，但计算结果出入不大。本设计公路为混合行驶两车道，取道路的一个方向进行验算。车道汽车荷载按规定用汽车-超20计算，其中G=550KN， =18KN/m3，l=13m，B按公式1-2计算=+n-1+式中：b为每一辆车两侧车轮的中距，各级汽车为 1.8m。d为并行车辆相邻车轮的中距，一般取 1.3m，e为轮胎着地宽度，汽车超-20 取 0.6m。代入得:B = 21.8 + (2 -1) 1.3 + 0.6 = 5.5( m)由公式1-1得：h0=2550185.513=0.854（m）边坡设计的坡度为1：1.5，由表1-1查的边坡坡度为33411=262=35表1-1辅助角1 和2值边坡坡度1：0.51：0.751：11：1.251：1.51：1.751：21：2.251：2.51：3边坡坡角632653284538403341294526342358214818261293029282726262525252524039373530353535353535图1-4用 4.5H 法求辅助圆心设粘性土的滑动面过坡脚，根据上面确定圆心辅助线的位置,连接 O B作为滑动面半径，并直接测出滑动圆弧半径 5.901m。1.3.3 条分法验算路基稳定性将滑动土体划分成竖直土条，滑动圆弧的水平投影长度可直接在图上测得为8.661 m，把土条划分成 10 条，从 B点开始编号，每条土的宽度及详细划分见下图图1-5简单条分法分割土体直接 CAD 中查出各土条的面积，Ai和ai 并测出滑动圆弧的长度 L ，将上述数据填入填入下列表格根据Wi=Ai，算出Wi Wicosai Wisinai表1-2边坡稳定性计算结果表土条编号土条面积Ai（m2）每m土条重度Wi（kg）ai（）WisinaiWicosaiL(m)10.4297.722-25.65-3.3436.69111.65221.22221.996-16.58-6.27721.08131.88533.930-7.35-4.34133.65142.43543.8300.510.39043.82852.87251.6968.988.06951.06263.19357.47417.6517.42654.76873.85769.42626.7831.28161.98083.43761.86636.7637.02549.56492.73549.23056.0640.84227.486101.38724.96665.3522.69110.413合计23.452422.136143.76360.52411.652按公式1-3计算路堤的稳定性系数K K=tani=19wicosai+cLI=19Wisinai （公式1-3）根据公式1-3的：K=360.524tan12+2011.652143.76=2.154由于条分法存在80%-85%的误差，所以Km=K0.8=1.723；路基路面规范规定Km=1.251.80，所以路堤稳定。1.4 施工设计1.4.1 路基施工的一般规定路基施工宜以挖作填，减少土地占用和环境污染。路基施工中各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况，做成 2%4%的排水横坡。雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实。施工过程中，当路堑或边坡内发生地下水渗流时，应根据渗流水的位置及流量大小采取设置排水沟、集水井、渗沟等设施降低地下水位。排水沟的出口应通至桥涵进出口处。取土坑应有规则的形状，坑底应设置纵、横坡度和完整的排水系统。当设计未规定取土坑位置或规定的取土坑的贮土量不能满足要求须另寻土源上四，应按照下列规定办理：当地面横坡定于 1：10 时，路侧取土坑应设在路基上侧，在桥头两侧不宜设取土坑，特殊情况下，可在下游一侧设置，但应留有宽度不小于 4。0m 的护坡道。取土坑的边坡，内侧宜为 1：1.5，外侧宜小于 1：1，沿河地段的坑底纵坡可减少至 0.1%，沿线取土坑的坑底纵坡不宜小于 0.2%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位，取土坑的坑底横坡可做成向路线外侧倾斜的单向坡，坡厚为2%3%，当取土坑坑底宽度大于 6m 时，可做成向中间倾斜的双向横坡，并在中间设置底宽 0.4m 的纵向排水沟，当坑底纵坡大于 0.5%时，可以不设排水沟。当沿河弃土时，不得阻塞河流，挤压挤孔和造成河岸冲刷。1.4.2 填方路基的施工土方路基应分层甜筑压实，用透水性不良的土填筑路堤说，应控制其含水量在最佳压实含水量大 2%之内。土方路基，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实，采用机械压实时，分层的最大摊铺层厚，按土质类别，压实机具功能碾压遍数等，经过经验确定，但最大摊铺厚度，不宜超过 50cm，填筑至路床底面，最后一层的最小压实厚度，不应小于 8cm。路基压实采用重型压实标准，压实度应符合公路工程技术标准（JTGD2004）的要求。路基基底为耕地或土质松散时，应在填前进行压实，路基设计时，可考虑了清理场地后进行填筑压实，厚度按 0.2m 计列压实下沉所填增加的土方量。路堤填土宽度每侧应宽于填层设计厚度，压实厚度不得小于设计宽度，最后削坡。填筑路堤宜采用水平分层填筑法施工。原地面纵坡大于 2%的地段，可采用纵向分层法施工，沿纵坡分层，逐层填压密实。若填方分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑则先填地段应按 1：1 坡度分层留台阶。若两个地段同时填，则应分层相互交叠、衔接，其搭接长度不得小于 2m。河滩路堤填土，应连同护坡道在内，一并分层填筑，可能受水浸淹部分的填料，应选用水稳性比较好的土料，河槽加宽，加深工程应在修筑路堤前完成，调治构造物应提前修建。两侧取土，提高在 3m 以内的路堤可用推土机从两侧分层推填，并配合平地机分层填平，土的含水量不够多时，用洒水车并用压路机分层碾压。填方集中地区路基的施工 A取土场运距在 1km 范围内时，可用铲运机运送，辅以推土机开道，翻松硬土，取整取土段，清除障碍等。B取土场运距超过 1m 范围时，可用松土机翻松，用挖掘机或装载机配合自卸车运输，用平地机平整填土，配合洒水车压路机碾压。1.4.3 边沟的施工边沟应分段设置出水口，梯形边沟没段长度不宜超过 300m，三角形边沟不宜超过 200m。平曲线处边沟施工时，沟底纵坡应与曲线前后沟底纵坡平顺衔接，不允许曲线内侧有积水或外溢现象发生，曲线外侧边沟应适当加深，其增加值等于超高值。土质边沟当沟底纵坡大雨 3%的应采用加固措施。1.4.4 路基土石方施工（1）软基处理方案本路段大部分为填方路堤，地下水位较高，对部分软土地基应按照详细设计图纸要求，对于下伏层承载力较高的软土路基，在清淤后回填碎石获块片石。当地下水很高的地段，路基填土高度小于 2m 的软土地段，才去清淤回填碎石土或块片石道原地面，再在路基底部铺一层 50cm 沙砾层，沙砾层顶铺一层透水土工布。当软土厚度大于 3m 时，采取挖出上部 3m 淤泥，淤泥下部抛片石挤淤，片石上面铺 50cm 厚的沙粒垫层，沙砾层上面铺透水土工布，再填筑路基。（2）低矮路堤处理当路线经过水田或低洼地段、地下水位较高且路堤填涂高度小于 1.5m 时，清楚表面淤泥后换填 30cm 沙砾。两侧排水不畅时，应加设纵向盲沟。（3）填挖交界处理在纵向的填挖交界处各 10m 范围的下路床底部设置土工隔栅。土工隔栅采用双向土工隔栅，其抗拉强度要求大于 50KN./。（4）土方开挖路堑开挖前应准确放出坡口桩。开挖中如发现土层性质有变化时，应修改施工方案，调整边坡比。开挖至路基设计标高以下 0.3m，停止开挖。机械整平压实，再做 0.3m 厚精加层达到设计标高。路基应完全达到压实标准后方可经行下一步施工。（5）路基填筑清理场地后的地面，横坡不陡于 1：5 时可直接填筑，当横坡或纵坡陡于 1：5时，将原地面挖成宽度不小于 1m 的台阶，以满足摊铺和压实设备的操作要求。填方应分层铺筑，每层松浦厚度不大于 30cm，每种填料的总厚度不大于 50cm，土方填筑至路床顶面最后一层时压实厚度不小于 15cm。（6）路基排水施工路基排水主要包括边沟，排水沟，截水沟，在铺筑或砼浇注之前，对边沟，排水沟，以及截水沟进行修整，保证沟底和沟壁坚实平整，沟底标高和断面尺寸符合设计要求。截水沟铺砌时，在放样后先铺砌沟底，在铺砌沟壁，保证铺砌时座浆饱满、勾缝平整、沟底顺畅。对于边沟排水沟采用浆砌片石，砂浆抹面时要求流水面顺畅，不滞水，不积水。（7）挡土墙对于有挡墙的地方应按照详细图纸要求进行施工。石料在使用前应进行湿润，如石料表面含有泥巴等杂质应用水冲洗后方可砌筑。沉降缝合施工缝应按照设计要求进行施工。（8）其他工程其他与路基有关的工程按照规范要求，以及详细的设计图纸进行施工，在此不一一细说。第2章 刚性路面设计2.1 轴载换算由所提供的调查数据，本道路2010年双向交通量组成如下：表 2-1 2010年交通量组成车型分类代表车型数量（辆/d）小客车桑塔纳2000896中客车江淮AL6600212大客车黄海DD680191轻型货车北京BJ130307中型货车东风EQ140166中型车黄河JN163188铰接挂车东风SP9250158交通年平均增长率（%）7.3表2-2各种车型资料汇总表车型分类汽车车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）小客车桑塔纳2000中客车江淮AL660017.0 26.5 120大客车黄海DD68049.0 91.5 120轻型货车北京BJ13013.4 27.4 120中型货车东风EQ14023.6 69.3 120中型货车黄河JN16358.6 114.0 120铰接挂车东风SP925050.7 113.3 324在水泥路面混凝土路面设计时，以双轮组单轴轴载100KN（BZZ-100）作为标准轴载。根据有限元法的荷载应力计算公式（回归方程）和室内小梁实验的疲劳方程（采用双对数形式的荷载应力和温度应力综合疲劳方程），可推的到各级荷载的等效换算系数：fi=aipiP16=aipi10016 (公式2-1)式中 pi各级荷载的单轴重或双轴重（KN） ai轴数系数。单轴时，ai=1；双轴时，可近似取为（按荷载位置） ai=1.4610-5pi-0.3767（纵缝处） ai=1.2410-4pi-0.2324（横缝处）三轴时应该取公式2-1ai=2.2410-8pi-0.22 （公式2-2）小于和等于40KN（单轴）和80KN（双轴）的轴载，可以略去不计。根据公式（2-1）轴载换算计算表2-3 轴载换算计算表车型轴重（KN）每日通过次数Ni（次/d）aiPiP16BZZ-100的轴次（次/d）黄海DD680前轴49.019110.0000110.0021后轴91.519110.2414046.1074黄河JN163前轴58.618810.000190.03635后轴114.018818.137241529.8028东风SP9250前轴50.715810.000010.00301后轴339.91586.21310-93.1748108311.9696东风EQ140后轴69.316610.002820.4697合计=1888.3912.1.1累计作用次数设计使用年限内标准轴载（在所求荷位处）的累计作用次数Ne，可以按式2-3确定： Ne=Ns1+t-1365 （公式2-3）式中 Ne标准轴载累计作用次数 Ns标准轴载作用次数t设计基准期；交通量年平均增长率； 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按表25选用。表25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0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34O39行车道宽7mO540.62注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。按公式2-3计算Ne=1888.3911+0.07320-13650.360.073=1051.2104根据公路水泥混凝土路面设计规范JTG D-2002得到，此道路为重交通。2.2 路面结构组合设计2.2.1路面结构组成行车荷载和大气因素路面的影响，随深度的减小减弱；同时，路基的水温状况也会影响路面工作。为了适应这一特点，路面大多采用不同性质的材料，建成多层的结构。路面结构层，按其层位和作用，可分为面层，基层和垫层。2.2.2 面层的设计面层是直接同车轮和大气相接触的结构层。它承受行车荷载（竖直力，特别是水平力和冲击力）的反复作用，又受到降水的侵蚀和气温的变化的不利影响。因此，同其他层次相比，面层应具有较高结构强度和气候稳定性，而且要耐久、防渗、其表面还应有良好的平整度和粗燥度。2.2.3基层的设计基层主要要承受由面层传下来的行车荷载竖直力的作用，并把它扩散到垫层和土基，故基层应具有足够的强度和刚度，但可不考虑耐磨性能。基层受气候的影响不如面层强烈，但由于仍可能受到地下水和路表水的渗入，其结构还应有足够的水稳定性。2.2.4垫层的设计当路基水温状况不良时和土基湿软时，应在路基和基层之间加设垫层，起排水、隔水、防冻和扩散应力的作用。垫层可采用颗粒材料（如砂砾，煤渣等）或无机结合料稳定粗粒土等铺筑。垫层的宽度应与路基同宽。2.3路面结构结构层设计2.3.1初拟路面结构层由公路水泥混泥土路面设计规范2002规范中表3.0.1得，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，查规范公路水泥混泥土路面设计规范2002中表446相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。查表446，初拟普通混凝土面层厚度为0.23m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5)，厚0.18m。垫层为0.15m级配碎石。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 普通混凝土（0.22m） 水泥稳定粒料（0.18m） 级配碎石（0.15m） 路基图2-1 初拟刚性路面结构层图2.3.2确定路面材料设计参数路面材料参数确定由公路水泥混泥土路面设计规范2002规范中表3O6，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Ec为30103(MPa)查附录F.1，路基回弹模量取32MPa。查附录F.2，级配碎石垫层回弹模量取220MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1400MPa。按式(2-3)计算基层顶面当量回弹模量如下：Et=ahxbE0ExE01/3 （公式2-3)Ex=h12E1+h22E2h12+h22 （公式2-4）hx=12DxEx1/3 （公式2-5）Dx=E1h13+E2h2312+h1+h2241E1h1+1E2h2-1 （公式2-6）a=6.221-1.51ExE0-0.45 （公式2-8）b=1-1.44ExE0-0.55 (公式2-9)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(MPa)；Ex基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa)，按式(2-4)计算； E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)；hx基层和底基层或垫层的当量厚度(m)，按式(2-5)计算； Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m)，按式(2-6)计算；h1、h2基层和底基层或垫层的厚度(m)； a、b与ExE0有关的回归系数，分别按式(2-8)和式2-9)计算。底基层和垫层同时存在时，可先按式(2-4)式(2-6)将底基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层，然后再与基层一起按上述各式计算基层顶面当量回弹模量。无底基层和垫层时，相应层的厚度和回弹模量分别以零值代入上述各式进行计算。Ex=0.1821400+0.1522200.182+0.152=916.393（MPa）Dx=14000.183+2200.15312+0.18+0.1524114000.18+12200.15-1=1.5366hx=121.5366916.3961/3=0.272(m)a=6.221-1.51916.39332-0.45=4.144b=1-1.44916.39332-0.55=0.772Et=4.1440.2720.77232916.393321/3=148.491（MPa）普通混凝土面层的相对刚度半径按式(2-10)计算为r=0.537hEcEt1/3 (公式2-10)r=0.5370.2230103148.4911/3=0.69(m)2.3.3计算荷载疲劳应力 考虑行车荷载重复作用疲劳损耗的荷载应力，简称荷载疲劳应力（rp），其计算公式如下 rp=kjkfkc （公式2-11）式中 标准轴载（BZZ-100）在临界荷位处产生的荷载应力； kj 考虑接缝传荷能力的应力折减系数。规范规定，纵缝为设拉杆的企口缝，kj=0.760.84；设拉杆的平缝或缩缝，kj=0.870.92（刚性路面基层取低值，柔性路面取高值）；不设拉杆的平缝或自由边，kj=1.0； kf 考虑设计使用年限内标准轴载累计作用次数Ne的疲劳应力系数，可按公式2-7确定：Kf=Ne0.0516 （公式2-12） kc 考虑超载、偏载、动载和路面结构工作条件不均匀等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数，随交通等级而异，见表2-5表2-4综合影响系数kc交通等级特重重中等轻kc1.451.351.201.05按式(2-13)，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为=0.077r0.66h-2 (公式2-13)=0.0770.690.660.23-2=1.13（MPa）因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kj=O.87。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=1051.21040.0516=2.303rp=0.872.031.351.13=2.69(MPa)2.3.4计算温度疲劳应力混凝土路面板内的温度梯度经历着周期性的日变化和年变化。为此，采用考虑荷载应力累计疲劳损耗相同的方法，将所承受的反复变化的温度翘曲应力等效的转换成温度疲劳应力rt：rt=Kttm （公式2-14） 式中 tm 最大温度梯度时温度翘曲应力； Kt 考虑温度应力累计疲劳作用系数，按公式（2-15）计算 Kt=fcmtmatmfcmc-b （公式2-15）式中：a、b和c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表2-4确定表2-4 回归系数a、b和c系 数公路自然区划IIIIIVV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力按式(2-16)计算。 tm=acEchTg2Bx （2-16）式中： tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)； c混凝土的线膨胀系数(1)，通常可取为110-5；Tg最大温度梯度，查表3.0.8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r和h查用图2-确定； 板长，即横缝间距(m)。图2-2温度应力系数图公路水泥混泥土路面设计规范2002规范中表3O8，区最大温度梯度取92(m)。板长5m r=50.725=6.896，由图B22可查普通混凝土板厚h=0.23，Bx=O.68。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温度疲劳应力系数可按式(2-16)计算确定。温度疲劳应力系数kt，按式(B23)计算为tm=110-5301030.229220.68=2.06（MPa）再由式(2-15) 计算温度应力累计疲劳作用系数Kt=5.02.060.8412.065.01.323-0.058=0.49rt=0.492.06=1.01（MPa）2.3.5混凝土板尺寸验算为了控制由荷载应力和温度应力综合疲劳作用所产生的断裂，这就要求荷载疲劳应力和温度疲劳应力的叠加值不超过混凝土的抗拉强度，公路水泥混泥土路面设计规范2002规范中查表301，二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303，确定可靠度系数=1.13。按照公式（2-17）rrpr+trfcm （公式2-17）1.132.81+1.01=4.315.0所以满足要求。2.4接缝设计2.4.1纵向接缝（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。纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，即深度为35mm，宽度为6mm，槽内灌塞填缝料，构造如图2-2a）所示图2-2（a)纵向施工缝一次铺筑宽度大于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1/3h；（其构造如图2-2b)所示。图2-2（b)纵向缩缝（2）纵缝应与路线中缝平行。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应小于1m。（3）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、长度和间距分别为14mm、700mm、800mm。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100mm2.4.2横向接缝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，其位置选在胀缝处。;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（2-3)所示。图2-3设拉杆企口缝横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。特重和重交通公路、收费广场以及邻近胀缝或自由端部的3条缩缝，应采用设传力杆假缝形式，其构造如图（2-4)所示。图2-4传力杆假缝型 横向缩缝顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。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。设置的胀缝条数，视膨胀量大小而定。低温浇筑混凝土面层或选用膨胀性高的集料时，宜酌情确定是否设置胀缝。胀缝宽20mm，缝内设置填缝板和可滑动的传力杆。胀缝的构造如图2-5所示。图2-5胀缝构造图传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距分别为28mm、300mm，传力杆的最大间距为300mm，最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为200mm。2.4.3接缝的布置纵缝通常设在划分车道线的位置，其间距（即板宽）采用车道宽度（3.03.75m）。若考虑路面宽度和施工情况而采用其他间距时，则应尽量避免将纵缝设在轮迹带上。横缝一般采用等间距（即板长）并垂直纵缝布置。两侧的横缝应对齐，以防止板产生横缝延伸出来的裂缝（见图2-6）。横缝间距不等，按4，4.5，5.5，5，6m的顺序设置，以避免行车出现有规律的跳动；横缝也同纵缝斜交（斜交为80左右）而传力杆仍与路中线平行，这样可使车辆两侧的车轮不同时通过横缝，减小行车的跳动图2-6横向错开时引起的裂缝图2.5各结构层材料组成设计2.5.1面层材料组成设计水泥混凝土集公称最大粒径不应大于31.5mm（碎石），砂的细度模数不宜小于2.5；水泥用量不得小于300kg /m3混凝土配合比设计时的混凝土试配弯拉强度的均值应按式（2-18）确定。 （2-18） 式中： 混凝土试配弯拉强度的均值（MPa）； 混凝土弯拉强度标准值（MPa）； cv混凝土弯拉强度的变异系数，按公路水泥混泥土路面设计规范2002规范中表3.0.2取为； s 混凝土弯拉强度试验样本的标准差； t 保证率系数，按样本数n和判别概率p参照表7.4.3确定。表 7.4.3 保证率系数公路等级判别概率p样 本 数 n3691520高速公路0.051.360.790.610.450.39一级公路0.100.950.590.460.350.30二级公路0.150.720.460.370.280.24三、四级公路0.200.560.370.290.220.192.5.2基层材料组成设计水泥稳定粒料、级配碎石或砾石的集料公称最大粒径宜为26.5mm或19.0mm。细粒土的液限应小于25%，塑性指数应小于6，水泥剂量宜为5%；2.5.3垫层材料组成设计粗，细碎石集料和石屑各占一定比列的混合料，当其颗粒组成符合密实级配，经拌合、摊铺，碾压成型及养生后，其抗压强度和稳定性、密实度符合规定要求时，称为级配碎石。排水层材料的级配应满足下述渗滤标准：（1）垫层材料通过率为15%时的粒径D15不小于路床土通过率为15%时的粒径d15的5倍（D155d15）；（2）垫层材料通过率为15%时的粒径D15不大于路床土通过率为85%时的粒径d85的5倍（D155d 85）；（3）垫层材料通过率为50%时的粒径D50不大于路床土通过率为50%时的粒径d50的25倍（D5025d50）；（4）垫层材料的均匀系数（D60 / D10）不大于20。2.6各结构层的施工技术要求及质量控制标准；2.6.1结构层施工技术要求（1）基层验收。为保证水泥混凝土路面的正常使用，要求基层应具有足够的强度，必须坚实稳定，均匀一致，表面平整无波浪、无坑槽松散，高程、横破、平整度、压实度、强度均达到规定要求，否则应处理至符合要求。（2）材料准备。按照规范对材料的要求，检验、控制材料进场，一定要把好材料关，不合格的材料不让进场。（3）配合比设计。混合料配合比设计要根据工程的设计要求、当地材料品质、施工方法、操作水平及工地环境等方面，通过选择、计算和实验来确定水泥、水、砂、碎石、添加剂等几种材料相互之间的比列关系。2.6.2 质量控制标准（1）质量标准。为保证水泥混凝土路面的施工质量，应对施工操作工序和工艺进行严格检查和控制（2）混凝土原材料。混凝土使用的水泥、砂、碎石、水、外加剂和钢筋以及拌制的混合料都要按规定进行检测实验，并作好检测实验记录，把好材料关。（3）钢筋混凝土板的钢筋网片允许误差，其允许误差见表2-6表2-6钢筋混凝土板的钢筋网片允许误差序号项目允许误差（mm）检测方法1钢筋网长度10尺量2网眼尺寸10尺量3上下网片高度5水准测量4上下网片保护层厚度5尺量5钢筋网片平