路面工程的分類、計(jì)算及設(shè)計(jì)步驟

路面工程的分類、計(jì)算及設(shè)計(jì)步驟路面是支承在路基之上的各個(gè)結(jié)構(gòu)層的總稱，它包括面層、基層、墊層等層次路面直接承受荷載和自然因素的作用面層

面層直接承受行車荷載的垂直力、水平力、以及車身后所產(chǎn)生的真空吸力的反復(fù)作用，同時(shí)受到降雨和氣溫變化的不利影響最大，是最直接地反映路面使用性能的層次。因此，面層應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并且耐磨、不透水，其表面還應(yīng)具有良好的抗滑性和平整度。道路等級愈高、設(shè)計(jì)車速愈大，對路面抗滑性、平整度的要求愈高。修筑高等級道路面層所用的材料主要有瀝青混合料和水泥混凝土等。

5.1概述5.1.1路面結(jié)構(gòu)組成基層

基層主要承受面層傳遞的車輪垂直力的作用，并把它擴(kuò)散到墊層和土基，基層還可能受到面層滲水以及地下水的侵蝕。故需選擇強(qiáng)度較高，剛度較大，并有足夠水穩(wěn)性的材料。用來修筑基層的材料主要有：水泥、石灰、瀝青等穩(wěn)定土或穩(wěn)定粒料(如碎石、砂礫)，工業(yè)廢渣穩(wěn)定土或穩(wěn)定粒料，各種碎石混合料或天然砂礫。

墊層

并非所有的路面結(jié)構(gòu)中都需要設(shè)置墊層，只有在土基處于不良狀態(tài)，如潮濕地帶、濕軟土基、北方地區(qū)的凍脹土基等，才應(yīng)該設(shè)置墊層，以排除路面、路基中滯留的自由水，確保路面結(jié)構(gòu)處于干燥或中濕狀態(tài)。修筑墊層的材料，強(qiáng)度不一定很高，但隔溫、隔水性要好，一般以就地取材為原則，選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等松散顆粒材料，或采用水泥、石灰煤渣穩(wěn)定的密實(shí)墊層。一些發(fā)達(dá)國家采用聚苯乙烯板作為隔溫材料。路面分類按材料分：瀝青混合料類、水泥混凝土類…

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按強(qiáng)度構(gòu)成分：密實(shí)類、嵌擠類…

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從力學(xué)性能分：柔性路面、剛性路面…

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5.1.2路面類型與等級剛性路面指水泥混凝土路面。包括素水泥混凝土和鋼筋混凝土路面等。它的強(qiáng)度高，剛性大，板體性好，有較強(qiáng)的擴(kuò)散應(yīng)力的能力。路面結(jié)構(gòu)計(jì)算采用彈性地基板理論。柔性路面主要指各類瀝青路面。它的剛度較小，在荷載作用下彎沉變形較大，抗剪、抗彎拉強(qiáng)度較低。土基和基層的強(qiáng)度對路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度有較大的影響。此類路面有彈性，柔性較好，路面無接縫，有較好的行車舒適性能。路面結(jié)構(gòu)計(jì)算采用彈性層狀體系理論。路面等級

分為高級、次高級、中級和低級路面四級。5.1.3路拱橫坡通過設(shè)置路拱橫坡，將路表水向兩側(cè)排流。路拱橫坡度的大小，應(yīng)考慮行車平穩(wěn)和有利于橫向排水兩方面的要求。路面、路肩的橫向坡度范圍5.1.4對路面的基本要求1.足夠的強(qiáng)度和剛度2.良好的穩(wěn)定性(水、溫)結(jié)構(gòu)性能()3.耐久性4.平整度5.表面抗滑性能使用性能(PresentServieabilityIndex、RunningQualityIndex、TextureDepth)

5.2瀝青路面一.定義瀝青路面是是在柔性基基層、半剛剛性基層上上，鋪筑一一定厚度的的瀝青混合料料作面層的路路面結(jié)構(gòu)。。5.2.1瀝青路面特特點(diǎn)瀝青混合料料瀝青混凝土土(AsphaltConcrete)瀝青碎石(AsphaltMacadam)瀝青瑪蹄脂脂(StonefilledMasticAsphalt)………二.特點(diǎn)表面平整無無接縫，行車振動動小，噪音音低，開放交通快快，養(yǎng)護(hù)簡便便，適宜于于路面分期期修建。瀝青路面的的缺點(diǎn)是溫度敏感性性較高。夏季季強(qiáng)度下降降，若控制制不好會使使路面發(fā)軟軟泛油或推推移剪裂破破壞。低溫溫時(shí)瀝青材材料變脆可可能引起路路面開裂。。5.2.2路面材料的的強(qiáng)度與穩(wěn)穩(wěn)定性一.強(qiáng)度和應(yīng)力力-應(yīng)變力學(xué)參數(shù)抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗(彎)拉強(qiáng)度應(yīng)力-應(yīng)變:勁度模量，，彈性模量量應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系瀝青混合料料的彈、粘粘、塑性性性質(zhì)勁度模量作為表征彈彈--粘塑性材料料的性質(zhì)指指標(biāo)，勁度度模量：二、穩(wěn)定性性瀝青混合料料的穩(wěn)定性性通常指高溫穩(wěn)定性性、低溫穩(wěn)穩(wěn)定性和水水穩(wěn)性三個(gè)方面。。穩(wěn)定性試驗(yàn)驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)的的試驗(yàn)應(yīng)按按現(xiàn)行《公路工程瀝瀝青及瀝青青混合料試試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)規(guī)定的方法法執(zhí)行。5.2.3瀝青路面設(shè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)法(AASHTO，CBR)理論法（AI，Shell)設(shè)計(jì)方法《公路瀝青路路面設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》(JTGD50-2006)規(guī)定：新建建路面、改改建路面，，都采用理理論法。基本假設(shè)：：1.各層連續(xù)，，完全彈性性，各向同同性，位移移、形變微微小；2.無限遠(yuǎn)處，，應(yīng)力、形形變、位移移為0；3.層間接觸，，連續(xù)或滑滑動；4.不計(jì)自重。。彈性層狀體體系理論結(jié)構(gòu)對稱荷載對稱軸對稱彈性性空間課題題將各應(yīng)力分分量,代入入平平衡衡方方程程,變形形連連續(xù)續(xù)方方程程中中:積分分變變換換法法求求解解例：圓形形均均布布垂垂直直荷荷載載下下雙雙層層體體系系垂垂直直位位移移(彎沉沉)單圓圓圖圖示示令--彎沉沉系系數(shù)數(shù)。。計(jì)計(jì)算算或或查查圖圖14-4(P335)則，，理理論論彎彎沉沉式中中：：--彎沉沉系系數(shù)數(shù)。。計(jì)計(jì)算算或或查查圖圖14-13(P359)雙圓圓圖圖示示單圓圓疊疊加加,理論論彎彎沉沉N層彈彈性性層層狀狀體體系系計(jì)算算圖圖示示彈性性層層狀狀體體系系理理論論可可求求出出任任一一位位置置應(yīng)應(yīng)力力、、變變形形。。--計(jì)算算軟軟件件BISAR(Shell)1.沉陷陷、、車車轍轍、、彈彈簧簧—垂直直力力作作用用，，整整體體強(qiáng)強(qiáng)度度不不足足2.推移移、、搓搓板板、、擁擁包包—垂直直力力、、水水平平力力綜綜合合作作用用，，抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度不不足足3.縱、、橫橫、、網(wǎng)網(wǎng)裂裂—疲勞勞開開裂裂，，低低溫溫裂裂縫縫，，其其它它4.松散散、、泛泛油油、、啃啃邊邊—材料料選選擇擇，，施施工工質(zhì)質(zhì)量量瀝青青路路面面的的損損壞壞狀狀況況5.2.3.1瀝青青路路面面的的破破壞壞狀狀態(tài)態(tài)與與設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)只只針針對對最最容容易易損損壞壞點(diǎn)點(diǎn)(控制制點(diǎn)點(diǎn))進(jìn)行行分分析析、、計(jì)計(jì)算算。。綜合合考考慮慮前前三三種種損損壞壞，，制制定定控控制制指指標(biāo)標(biāo)。。1.公路路(1)路面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)表面面綜綜合合彎彎沉沉--反映映結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)整整體體強(qiáng)強(qiáng)度度和和剛剛度度，，且且與與使使用用狀狀態(tài)態(tài)存在在一一定定聯(lián)聯(lián)系系。。要求求：控制制第第1類破破壞壞。。ls瀝青青路路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(2)整體體性性結(jié)構(gòu)構(gòu)層層拉拉應(yīng)應(yīng)力力但要求求：：控控制制第第3類破破壞壞半剛剛性性基基層層瀝青青混混凝凝土土路路面面*整體體性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)層層5.2.3.2瀝青青路路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)主主要要包包括括以以下下三三方方面面內(nèi)內(nèi)容容：：1).結(jié)構(gòu)構(gòu)層層組組合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)根據(jù)據(jù)路路面面等等級級，，結(jié)結(jié)合合考考慮慮當(dāng)當(dāng)?shù)氐亟唤煌ㄍ?、、氣氣候候和和路路用用材材料料特特點(diǎn)點(diǎn)，，擬擬定定路路面面各各結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)層層。?？煽勺鲎?～3個(gè)組組合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案，，加加以以比比較較并并擇擇優(yōu)優(yōu)選選取取。。2).路面面材材料料配配合合比比設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)對選選定定的的路路面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)層層(面層層、、基基層層、、墊墊層層)所用用的的材材料料，，進(jìn)進(jìn)行行原原材材料料選選擇擇，，混混合合料料配配合合比比設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，包包括括目目標(biāo)標(biāo)配配合合比比設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、生生產(chǎn)產(chǎn)配配合合比比設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)和和試試拌拌試試鋪鋪試試驗(yàn)驗(yàn)路路檢檢驗(yàn)驗(yàn)。3).路面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算①由設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)年年限限累累計(jì)計(jì)交交通通量量，，確確定定路路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)彎彎沉沉值值，，以以它它為為指指標(biāo)標(biāo)來來進(jìn)進(jìn)行行路路面面厚厚度度計(jì)計(jì)算算。。②對高高速速公公路路，，一一級級、、二二級級公公路路瀝瀝青青混混凝凝土土面面層層和和半半剛剛性性基基層層，，應(yīng)應(yīng)驗(yàn)驗(yàn)算算拉拉應(yīng)應(yīng)力力是是否否滿滿足足相相應(yīng)應(yīng)的的容容許許拉拉應(yīng)應(yīng)力力的的要要求求。。③在季季節(jié)節(jié)性性冰冰凍凍地地區(qū)區(qū)，，尚尚應(yīng)應(yīng)驗(yàn)驗(yàn)算算防防凍凍厚厚度度是是否否滿滿足足要要求求。。一.組合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)原原則則充分分考考慮慮道道路路所所承承擔(dān)擔(dān)的的交交通通荷荷載載特特點(diǎn)點(diǎn)、、當(dāng)當(dāng)?shù)氐氐牡淖宰匀蝗画h(huán)環(huán)境境、、材材料料供供用用情情況況，，以以路路面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)達(dá)達(dá)到到最佳佳的的工工作作狀狀態(tài)態(tài)，，方方便便施施工工為原原則則。。二.結(jié)構(gòu)構(gòu)層層數(shù)數(shù)、、類類型型1.面層層瀝青青面面層層通通常常由由雙雙層層或或三三層層組組成成。。5.2.3.3路面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2.基層層選擇擇基基層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)充充分分考考慮慮材材料料供供用用及及各各類類基基層層的的特特點(diǎn)點(diǎn)及及適適用用性性。。適宜宜各各公公路路等等級級的的基基層層類類型型公路等級基層底基層高速公路、一級公路瀝青碎石水泥穩(wěn)定碎石石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石級配碎石水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料、石灰穩(wěn)定粒料、水泥穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土、級配粒料、天然砂礫二級及二級公路以下水泥穩(wěn)定粒料石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料石灰穩(wěn)定粒料級配碎礫石水泥穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土、天然砂礫、石灰穩(wěn)定土、注：：粒粒料料包包括括碎碎石石、、礫礫石石、、砂砂礫礫3.墊層層并非非所所有有路路段段都都需需要要設(shè)置置墊層層，，只只有有在在路路基基處處于于不不良良狀狀態(tài)態(tài)，，如如潮潮濕濕地地帶帶、、濕濕軟軟土土基基、、凍凍脹脹土土基基等等，，才才應(yīng)應(yīng)該該設(shè)設(shè)置置墊墊層層。。墊層層材材料料可選選用用粗粗砂砂、、砂砂礫礫、、碎碎石石、、煤煤渣渣、、礦礦渣渣等等粒粒料料以以及及水水泥泥或或石石灰灰煤煤渣渣穩(wěn)穩(wěn)定定類類、、石石灰灰粉粉煤煤灰灰穩(wěn)穩(wěn)定定類類等等。。墊層層厚厚度度一般般為為20cm，并并結(jié)結(jié)合合防防凍凍要要求求設(shè)設(shè)置置(路面面最最小小防防凍凍厚厚度度)。4.自然然因因素素濕熱熱多多雨雨地地區(qū)區(qū)路表表水水排排除除與與防防滲滲、、地地下下水水的的處處理理，，表表面面層層防防滑滑、、防防滲滲，，如如采采用用SMA-13，AC-13或AC-16。中中面面層層考考慮慮足足夠夠的的抗抗變變形形能能力力，，特特別別是是高高溫溫條條件件下下抵抵抗抗變變形形的的能能力力，，可可采采用用AC-20、AC-25、ATB-25(密級級配配瀝瀝青青碎碎石石)?；鶎訉討?yīng)應(yīng)選選擇擇水水穩(wěn)穩(wěn)性性好好，，抗抗沖沖刷刷性性強(qiáng)強(qiáng)的的材材料料，，如如貧貧混混凝凝土土、、瀝瀝青青碎碎石石，，水水泥泥穩(wěn)穩(wěn)定定碎碎石石等等。。干旱旱缺缺水水地地區(qū)區(qū)，，基層層宜宜少少用用水水硬硬性性材材料料（（如如水水泥泥）），，砂砂石石路路面面可可用用干干壓壓碎碎石石。。在季節(jié)節(jié)性性冰冰凍凍地地區(qū)區(qū)應(yīng)設(shè)設(shè)置置防防止止凍凍脹脹和和翻翻漿漿的的墊墊層層。。此此外外，，路路面面總總厚厚度度必必須須大大于于當(dāng)當(dāng)?shù)氐氐牡谋鶅鰞錾钌疃榷?。。三、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組合合層間間連連續(xù)續(xù)層與與層層之之間間應(yīng)應(yīng)灑灑透透層層瀝瀝青青、、粘粘層層油油或或釘釘子子石石等等。。相鄰鄰層層次次的的相相互互影影響響《公路路瀝瀝青青路路面面設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)范范》(JTGD50-2006)規(guī)定：對于半半剛性基層瀝瀝青路面結(jié)構(gòu)構(gòu)，基層與瀝瀝青面層的模模量比宜在1.5—3之間；基層與與底基層的模模量比不宜>3；底基層與土土基模量比宜宜在2.5—12.5之間?！豆窞r青路面面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)二指標(biāo)設(shè)計(jì)方方法5.2.3.4新建路面厚度度設(shè)計(jì)1.路面彎沉采用雙圓垂直直均布荷載作作用下的多層層彈性層狀體體系理論，以以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛剛度指標(biāo)，進(jìn)進(jìn)行路面厚度度設(shè)計(jì)。路面彎沉標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)Ls≤Ld式中：Ls—輪隙中心路表表的實(shí)際彎沉沉，0.01mm；Ld—路面的設(shè)計(jì)彎彎沉，0.01mm。式中：Ne—設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)設(shè)計(jì)車道上通通過的累計(jì)當(dāng)當(dāng)量軸次；Ac—公路等級系數(shù)數(shù)；As—面層類型系數(shù)數(shù)；Ab—基層類型系數(shù)數(shù)。1)設(shè)計(jì)彎沉LdLd=600Ne-0.2AcAsAb(5.8)2)實(shí)際彎沉Ls圖中A點(diǎn)的彎沉值可可以根據(jù)彈性性層狀體系理理論計(jì)算。而而實(shí)際彎沉(Ls)為理論彎沉(Lc)乘以修正系數(shù)數(shù)F，即：式中：p、—標(biāo)準(zhǔn)軸載輪胎胎接地壓強(qiáng)和和當(dāng)量圓半徑徑，F(xiàn)—彎沉綜合修正正系數(shù)；E0—土基彈性模量量，MPa；—理論彎沉系數(shù)數(shù)，由彈性層層狀體系理論論計(jì)算得出。。拉應(yīng)力均應(yīng)滿滿足小于容許許拉應(yīng)力的要要求：1)層底最大拉應(yīng)應(yīng)力2.路面結(jié)構(gòu)層底底拉應(yīng)力驗(yàn)算算2)容許拉應(yīng)力式中：—劈裂抗拉強(qiáng)度度，MPa—抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)系數(shù)。對于瀝青混凝凝土面層：對于無機(jī)結(jié)合合料穩(wěn)定集料料：對于無機(jī)結(jié)合合料穩(wěn)定細(xì)料料土類：抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)系數(shù)：式中：Ac—公路等級系數(shù)數(shù)；Aa—瀝青混凝土類類型系數(shù)。3.瀝青路面結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)交通荷載參數(shù)數(shù)(1)標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸軸載換算以雙輪組單軸軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載(BZZ-100)。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100雙輪組單軸重P(KN)100雙圓圖示當(dāng)量圓直徑d(cm)21.3輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)0.7兩輪中心距(cm)1.5dⅰ)以設(shè)計(jì)彎沉為為指標(biāo)計(jì)算路面厚度及驗(yàn)算瀝青層層層底拉應(yīng)力時(shí)，各級軸載載(包括車輛的前前、后軸)Pi的作用次數(shù)ni，均按下式換換算成標(biāo)準(zhǔn)軸軸載P的當(dāng)量作用次次數(shù)N：式中：C1—軸數(shù)系數(shù)；C2—輪組系數(shù)。ⅱ)驗(yàn)算半剛性基層層層底拉應(yīng)力時(shí)，各級軸載載（包括車輛輛的前后軸））Pi的作用次數(shù)ni，按下式換算算成標(biāo)準(zhǔn)軸載載P的當(dāng)量作用次次數(shù)N’：式中：—軸數(shù)系數(shù)；—輪組系數(shù)。(2)累計(jì)當(dāng)量軸次次設(shè)計(jì)年限(t年)內(nèi)設(shè)計(jì)車道上上的累計(jì)當(dāng)量量軸次Ne按下式計(jì)算：：式中：N1—第一年雙向日日平均當(dāng)量軸軸次(次/日)；—設(shè)計(jì)年限內(nèi)交交通量的平均均年增長率(%)；—設(shè)計(jì)車道的車車輪輪跡橫向向分布系數(shù)(Tab.5.9)。新建公路初步設(shè)計(jì)時(shí)：：查表法、室內(nèi)內(nèi)試驗(yàn)法、換換算法等。當(dāng)路基建成后：在不利季節(jié)實(shí)實(shí)測各路段土土基回彈模量量代表值。材料性質(zhì)參數(shù)數(shù)土基回彈模量量E0ⅰ)查表法根據(jù)土類、自自然區(qū)劃和干干濕類型，平平均稠度wc，查《公路瀝青路面面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)附表F。ⅱ)室內(nèi)試驗(yàn)法取代表性土樣樣，按照《公路土工試驗(yàn)驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051)小承載板法試試驗(yàn)步驟測定定土的回彈模模量。承載板法按照《公路路基路面面現(xiàn)場測試規(guī)規(guī)程》(JTJ059)規(guī)定，采用直直徑30cm的剛性承載板板，在土基表表面逐級加載載和卸載，測測出與每級荷荷載pi相對應(yīng)的回彈彈變形li，繪制曲曲線，取其其直線段。ⅲ)換算法土的回彈模量量E0，土基穩(wěn)定含含水量wc，壓實(shí)度(重型Kh)，CBR值各指標(biāo)間的的相關(guān)關(guān)系式式(表14-11和表14-12)。ⅳ)現(xiàn)場實(shí)測法土基回彈模量量E0：式中：D—承載板直徑，，D=30cm；—土的泊松比，，取0.35；pi、li—各級壓強(qiáng)(MPa)與其相對應(yīng)的的回彈變形值值(0.01mm)，(li≤1mm，p≤0.7MPa)。路段路基回彈彈模量設(shè)計(jì)值值：式中：—高速、一級公公路為2，二、三級公公路為1.645；K1—季節(jié)影響系數(shù)數(shù)。(--高速、一級公公路為2，二、三級公公路為1.645)用標(biāo)準(zhǔn)車停駐駐在土基表面面，測定輪隙隙中心下的回回彈彎沉值，，按下式計(jì)算算土基回彈模模量E0：式中：p—輪胎接地壓強(qiáng)強(qiáng)(MPa)與當(dāng)量圓半徑徑(cm)；l0—回彈彎沉代表表值0.01mm，彎沉測定法計(jì)算路面厚度時(shí)，各層材料料采用20℃抗壓回彈模量量驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí)，采用15℃抗壓回彈模量量、15℃劈裂強(qiáng)度。路面材料的泊泊松比均取0.25，即=0.25；路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)參見《公路瀝青路面面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006)(3)路面材料設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)值小結(jié)新建路面厚度度設(shè)計(jì)方法5.2.3.4瀝青路面補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)設(shè)計(jì)1)對現(xiàn)有路面結(jié)結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行行調(diào)查，舊路路面強(qiáng)度評定定；2)根據(jù)使用要求求及工程實(shí)際際情況，選用用水泥混凝土土加鋪結(jié)構(gòu)，，或者瀝青混混凝土加鋪結(jié)結(jié)構(gòu)；3)確定原路面的的當(dāng)量回彈模模量；4)擬定幾種可能能的結(jié)構(gòu)組合合，確定各補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)層的材料料參數(shù)；5)計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度，對季節(jié)性冰凍地地區(qū)的潮濕、、過濕路段還還應(yīng)驗(yàn)算防凍凍厚度；6)根據(jù)各方案的計(jì)算算結(jié)果，進(jìn)行行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比比較，確定采采用的補(bǔ)強(qiáng)方方案；7)地表或地下下排水水不良良路段段，應(yīng)應(yīng)采取取措施施改善善或增增設(shè)排排水設(shè)設(shè)施；；在舊路路面上上加鋪鋪補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)層，，可以以提高高路面面的承載能能力，改善善使用性性能。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)設(shè)計(jì)包包括如如下主主要內(nèi)容：現(xiàn)有路面狀狀況調(diào)查①對于當(dāng)當(dāng)前的的交通通量和和車型型組成成進(jìn)行行實(shí)地地觀測測，并并預(yù)估估交通通量增增長趨趨勢，，確定定年平平均增增長率率；②公路新新建和和養(yǎng)護(hù)護(hù)的有有關(guān)技技術(shù)資資料、、現(xiàn)有有路況況、病病害種種類與與程度度、排排水與與積水水狀況況以及及有無無積雪雪、積積沙等等；③路面結(jié)結(jié)構(gòu)、、寬度度、各各層厚厚度。。對面面層、、基層層、墊墊層等等應(yīng)分分層取取樣試試驗(yàn)，，判斷斷其結(jié)結(jié)構(gòu)層層或材材料是是否可可以利利用；；④路床范范圍內(nèi)內(nèi)路基基土的的壓實(shí)實(shí)度、、分層層含水水量與與土質(zhì)質(zhì)類型型等。。原路面強(qiáng)強(qiáng)度評評價(jià)樁號段長段長在不利利季節(jié)節(jié)進(jìn)行行，采采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載(BZZ-100)汽車測測定原原有路路面的的彎沉沉。測測點(diǎn)間間距一一般為為20～50m。原路面面分段段分段時(shí)時(shí)應(yīng)考考慮下下列因因素：ⅰ)同一路路段路路基的的干濕濕類型型與土土質(zhì)基基本相相同；；ⅱ)同一路路段內(nèi)內(nèi)各測測點(diǎn)的的彎沉沉值比比較接接近;ⅲ)各路段段的最最小長長度應(yīng)應(yīng)與施施工方方法相相適應(yīng)應(yīng)，一一般不不小于于500m，機(jī)械械化施施工時(shí)時(shí)不應(yīng)應(yīng)小于于1km。各路段的的計(jì)算算彎沉沉計(jì)算回回彈彎彎沉按按下式式計(jì)算算：式中：：—實(shí)測彎彎沉的的平均均值(0.01mm)；S—實(shí)測彎彎沉的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差(0.01mm)；Za—保證率率系數(shù)數(shù)，高高速、、一級級公路路:1.645，其它它公路路取1.5；K1、K2—季節(jié)影影響系系數(shù)、、濕度度影響響系數(shù)數(shù)；K3—溫度修修正系系數(shù)。。如果，需進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)設(shè)計(jì)舊瀝青青路面面上加鋪瀝青混混凝土土面層層1)舊瀝青青路面面的頂頂面當(dāng)當(dāng)量回回彈模模量值值2)補(bǔ)強(qiáng)層層厚度度設(shè)計(jì)計(jì)組合設(shè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)控控制指指標(biāo)--5.3水泥混混凝土土路面面一、定定義水泥混混凝土土路面面(CementConcretePavement)是指以以水泥混混凝土土板作作為面面層，下設(shè)設(shè)基層層、墊墊層所所組成成的路路面結(jié)結(jié)構(gòu)，，又稱稱剛性性路面面。PC(plainconcrete)CCPRC(reinforcedconcrete）RCC（rolledcompactconcrete)SFRC(steelfiberreinforcedconcrete)5.3.1概述二、構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)混凝土土隨溫溫度、、濕度度的變變化而而發(fā)生生變形形，導(dǎo)導(dǎo)致混混凝土土路面面產(chǎn)生生收縮、、膨脹脹或翹翹曲。如果果板的的尺寸寸過大大，這這些變變形會會受到到約束束，使使板內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生生較大大的應(yīng)應(yīng)力，，而出出現(xiàn)開開裂、、拱脹脹，甚甚至斷斷裂等等破壞壞。為為減少少溫、、濕度度影響響產(chǎn)生生的應(yīng)應(yīng)力，，防止止出現(xiàn)現(xiàn)不規(guī)規(guī)則的的裂縫縫，混混凝土土路面面(除連續(xù)續(xù)配筋筋混凝凝土路路面外外)需要在在縱、、橫兩兩個(gè)方方向設(shè)設(shè)置接縫，將板板體劃劃分成成一定定尺寸寸的矩矩形板板。混凝土土路面強(qiáng)強(qiáng)度高高，穩(wěn)穩(wěn)定性性好，，使用用壽命命長，適用用于繁繁重交交通道道路。。但需需設(shè)置置許多多接縫縫，這這些接接縫增增加了了施工工的復(fù)復(fù)雜性性，并并且影影響行行車的的舒適適性，，接縫縫又是是路面的的薄弱弱點(diǎn)。5.3.2混凝土土路面面構(gòu)造造設(shè)計(jì)計(jì)5.3.2.1路面組組合基層基層應(yīng)應(yīng)具有有足夠夠的抵抗沖刷的的能力力和一一定的的剛度度。適宜各各交通通等級級的基基層類類型交通等等級基基層層類型型特重交交通貧貧混混凝土土、碾碾壓混混凝土土或?yàn)r瀝青混混凝土土重交通通水水泥穩(wěn)穩(wěn)定粒粒料或或?yàn)r青青穩(wěn)定定碎石石中等或或水水泥穩(wěn)穩(wěn)定粒粒料、、石灰灰粉煤煤灰穩(wěn)穩(wěn)定粒粒料或或者輕交通通級級配粒粒料注:混凝土土預(yù)制制塊面面層應(yīng)應(yīng)采用用水泥泥穩(wěn)定定粒料料基層層。濕潤和和多雨雨地區(qū)區(qū)，路路基為為低透透水性性細(xì)粒粒土的的高速速公路路、一一級公公路或或者承承受特特重交交通、、重型型交通通的二二級公公路，，宜選選用排水基基層。面層一般采采用素混凝凝土。面板的的平面面尺寸寸較大大、形形狀不不規(guī)則則，或或路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)下埋埋有地地下設(shè)設(shè)施、、高填填方、、軟土土地基基、填填挖交交界段段的路路基有有可能能產(chǎn)生生不均均勻沉沉降時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)采用用鋼筋混混凝土土面層。。承受重重載、、大交交通的的高等等級公公路可可選用用連續(xù)配配筋混混凝土土面層。。二級及及二級級以下下公路路、服服務(wù)區(qū)區(qū)停車車場，，可選選用碾壓混混凝土土作面層層。標(biāo)高受限制制路段段、收收費(fèi)站站、混混凝土土加鋪鋪層、、橋面面鋪裝裝等處處，可可選用用鋼纖維維混凝凝土面層。服務(wù)區(qū)區(qū)停車車場、、二級級及二二級以以下公公路橋橋頭引引道沉沉降未未穩(wěn)定定段的的路面面，可可選用用由矩形或或異形形混凝凝土預(yù)預(yù)制塊塊鋪砌砌的面層層。面層厚度由由計(jì)算算確定。。5.3.2.2接縫設(shè)設(shè)計(jì)接縫是是路面面的薄薄弱環(huán)環(huán)節(jié)，，混凝凝土路路面既既要設(shè)設(shè)置接接縫，，又應(yīng)應(yīng)盡量量使接接縫數(shù)數(shù)量減減少，，并且且從接接縫構(gòu)構(gòu)造上上設(shè)法法保持持兩側(cè)側(cè)面板板的整整體性性，以以提高高傳荷荷能力力?；炷镣谅访婷娴慕咏涌p可可分為為四種種類型型：橫向縮縮縫、、脹縫縫、橫橫向施施工縫縫和縱縱縫。接縫設(shè)設(shè)計(jì)主主要解解決三三個(gè)問問題：：(1)接縫設(shè)設(shè)置的的合理理間距距；(2)接縫構(gòu)構(gòu)造及及荷載載傳遞遞；(3)縱、橫橫縫的的布置置。1.橫向縮縮縫設(shè)置橫橫向縮縮縫是是為了了減少少混凝凝土的的收縮應(yīng)力和和溫度度翹曲曲應(yīng)力力，避避免混混凝土土板出出現(xiàn)不不規(guī)則則的裂裂縫。?？s縫采采用假假縫形形式，在混混凝土土澆筑筑后達(dá)達(dá)到一一定抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度(碎石混混凝土土6.0～12.0MPa，礫石混凝凝土9.0～12.0MPa)，用切縫機(jī)機(jī)切割一槽槽口，以誘誘導(dǎo)路面板板的收縮變變形沿縮縫縫展開，形形成規(guī)則的的接縫。橫向縮縫間距即混凝土板板長度，素素混凝土面面層一般為為4.5～5.5m；碾壓混凝凝土或鋼纖纖維混凝土土面層一般般為6～10m；鋼筋混凝凝土面層一一般為6～15m。不設(shè)傳力桿桿假縫(如圖a)有一定的傳傳荷能力，，它通過斷斷裂面處的的嵌鎖作用用進(jìn)行荷載載的傳遞，，它的最大大優(yōu)點(diǎn)是施施工方便，，適用于輕型型、中等交交通道路；板厚中央加設(shè)傳力桿桿，可以大大大加強(qiáng)接縫縫傳荷能力力，有效防防止錯(cuò)臺，，在特重和重交交通道路、收費(fèi)廣場場以及鄰近近脹縫或自自由端部的的3條縮縫，應(yīng)應(yīng)采用設(shè)傳傳力桿假縫縫形式，其其構(gòu)造如圖圖b)所示。2.脹縫設(shè)置脹縫的的目的是為為混凝土板板的膨脹提供伸長的的余地，從從而避免產(chǎn)產(chǎn)生過大的的熱壓應(yīng)力力，引起路路面板在高高溫季節(jié)拱拱脹和折斷斷。應(yīng)盡可可能少設(shè)。。脹縫處板需需要完全斷開，縫壁必須須垂直，下下部設(shè)彈性性填縫板，，上部灌填填縫料3.橫向施工縫縫每天完工或或因天雨等等原因不能能繼續(xù)施工工，必須設(shè)設(shè)置橫向施施工縫，其其位置最好好設(shè)在縮縫或脹縫縫處。設(shè)在縮縫處處的施工縫縫，應(yīng)采用用加傳力桿桿的平縫形形式。設(shè)在脹縫處處的施工縫縫，其構(gòu)造造與脹縫相相同：4.縱向接縫路面分幅鋪鋪筑時(shí)，應(yīng)應(yīng)設(shè)縱向施工縫縫(見圖a)；一次鋪筑筑寬度大于于4.5m時(shí)，應(yīng)設(shè)置置縱向縮縫(見圖b)。彈性地基上上的彈性薄薄板5.3.3剛性路面設(shè)設(shè)計(jì)理論板撓曲面微微分方程：：平衡條件：：∑Z=0，∑My=0，∑Mx=0板中心撓曲曲面微分方方程：地基模型(Fig.5.13)：K地基：E地基：小撓度彈性性薄板理論論--應(yīng)力、應(yīng)變變分析5.3.4混凝土路面面應(yīng)力分析析荷載應(yīng)力+溫度應(yīng)力混凝土隨溫度、濕濕度的變化化而產(chǎn)生收收縮、膨脹脹或翹曲。。溫度均勻升升降(脹縮應(yīng)力)升降溫度坡差(翹曲應(yīng)力)為了減少溫溫度、濕度度影響產(chǎn)生生的應(yīng)力，，防止出現(xiàn)現(xiàn)不規(guī)則裂裂縫，混凝凝土路面不不得不在縱縱、橫兩個(gè)個(gè)方向設(shè)置置許多接縫。平面分塊設(shè)設(shè)計(jì)混凝土路面面一般采用用矩形板，，原則上取取車道寬度度作為板寬。板的長度與面層類型型和板厚有有關(guān)：素混混凝土面層層一般為4.5～5.5m；碾壓混凝凝土或鋼纖纖維混凝土土面層一般般為6～10m；鋼筋混凝凝土面層一一般為6～15m。一、荷載應(yīng)應(yīng)力軸載在混凝凝土面層內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)力，采用用半無限地地基上彈性性小撓度薄薄板的力學(xué)模型，應(yīng)用有限元法進(jìn)行分析計(jì)計(jì)算。1.臨界荷位為了簡化計(jì)計(jì)算工作，，通常選取取使面層板板內(nèi)產(chǎn)生生最大應(yīng)力和最大疲勞損傷的荷載位置置作為應(yīng)力計(jì)算時(shí)的的臨界荷位位。2.荷載疲勞應(yīng)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在臨界荷位位處產(chǎn)生的的荷載疲勞勞應(yīng)力，按按下式計(jì)算算：式中：kr—接縫傳荷能能力的應(yīng)力力折減系數(shù)數(shù)；kf—疲勞應(yīng)力系系數(shù)；—標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在四邊自由由板臨界荷荷位處產(chǎn)生生的荷載應(yīng)應(yīng)力；h—混凝土面層層的厚度(m)；r—混凝土面層層的相對剛剛度半徑(m)；kc—考慮偏載和和動載等因因素對路面面疲勞損壞壞影響的綜綜合系數(shù)：：綜合系系數(shù)kc高速公路一一級級公路二二級級公路三三、四級1.301.251.201.10二、溫度應(yīng)應(yīng)力在臨界荷位位處的溫度度疲勞應(yīng)力力，按下式式計(jì)算式中：a、b、c—回歸系數(shù)，，按所在地地區(qū)的公路路自然區(qū)劃劃查表確定定；—最大溫度梯梯度時(shí)混凝凝土面層的的溫度翹曲曲應(yīng)力(MPa)；—混凝土線脹脹系數(shù)(1/℃)，通?？扇∪?×10-5/℃；Tg—最大溫度梯梯度，查表表5.4.9-2取用；Bx—溫度應(yīng)力系系數(shù)，可按按l/r和h查圖確定；l—板長，即橫橫縫間距(m)。溫度應(yīng)力系系數(shù)一、設(shè)計(jì)依依據(jù)—《公路水泥混混凝土路面面設(shè)計(jì)規(guī)范范》水泥混凝土土路面設(shè)計(jì)計(jì)己引入可靠度概念。路面面結(jié)構(gòu)可靠靠度可定義義為，在規(guī)規(guī)定的時(shí)間間內(nèi)，在規(guī)規(guī)定的條件件下，路面面使用性能能滿足預(yù)定定水平要求求的概率。5.3.5混凝土路面面設(shè)計(jì)方法法1、可靠度設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可靠度設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.主要設(shè)計(jì)參參數(shù)的變異異系數(shù)CV變異系數(shù)Cv的變化范圍圍變異水水平等等級低低中中高高水泥混凝土土彎拉強(qiáng)度度、彎拉彈性模模量Cv≤0.100.10<Cv≤0.150.15<Cv≤≤0.20基層頂面當(dāng)當(dāng)量回彈模模量Cv≤0.250.25<Cv≤0.350.35<Cv≤≤0.55水泥混凝土土面層厚度度Cv≤0.040.04<Cv≤0.060.06<Cv≤≤0.083.設(shè)計(jì)依據(jù)水泥混凝土土路面結(jié)構(gòu)構(gòu)以行車荷荷載和溫度度梯度綜合作用產(chǎn)生的的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)的的極限狀態(tài)態(tài)，即：式中：—行車荷載疲疲勞應(yīng)力(MPa)；—溫度梯度疲疲勞應(yīng)力(MPa)；—水泥混凝土土彎拉強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；—可靠度系數(shù)數(shù)，根據(jù)目目標(biāo)可靠度度及變異水水平等級確確定?？煽慷榷认禂?shù)數(shù)變異水平等等級目目標(biāo)可可靠度度(%)95908580低1.20～1.331.09～1.161.04～1.08—中1.33～1.501.16～1.231.08～1.131.04～1.07高—1.23～1.331.13～1.181.07～1.11二、設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容主主要包括：：結(jié)構(gòu)組合設(shè)設(shè)計(jì)擬擬定結(jié)構(gòu)層層次，選定定各層材料料類型及厚厚度。材料組成設(shè)設(shè)計(jì)按按照交通等等級所規(guī)定定的抗折強(qiáng)強(qiáng)度及其它它技術(shù)性