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【導讀】計算容許彎拉應力......

　　

【正文】 定方案在原地面上填筑起來的。為了保證路堤的填筑質量，必須注意以下問題。 路堤基底的處理。路堤基底指路堤填料與原地面的接觸部分，為使兩者結合緊密，避免路堤巖基底滑動，需視基底土質、水文、坡度和植被情況及填土高度采取相應的處理措施。 填料選擇。由于沿線土石的性質和狀態不同，用其填筑的路基穩定性亦有很大差異，為保證路堤的強度與穩定性，應盡可能選擇當地穩定性良好的土石做填料。 填土壓實。填土壓實是保證路堤填筑質量的關鍵。為此， 必須控制土的含水量和壓實度，選擇合適的壓實機械與壓實厚度，以及合理的施工填筑方案等。 ②路塹開挖應注意的問題 路塹地段的病害主要是排水不暢，邊坡過陡或缺乏適當支擋結構物。為此，無論在整個施工過程中或竣工后都必須充分重視路塹地段的排水，設置必要而有效的排水設施。路塹邊坡應按設計度，由上而下逐層開挖，并適時進行邊坡修整和砌筑必要的防護設施。 4 路面結構設計 路面類型及結構層組合 設計原則 1)路面設計應根據使用要求及氣候、水 文、土質等自然條件，密切結合當地實踐經驗，進行路基路面綜合設計。 2)在滿足交通量和使用要求的前提下，應遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于養護、節約投資的原則，進行路面設計方案的技術經濟比較，選擇技術先進、經濟合理、安全可靠、有利于機械化、工廠化施工的路面結構方案。 3)結合當地條件，積極推廣成熟的科研成果，對行之有效的新材料、新工藝、新技術應在路面設計方案中積極、慎重的加以運用。 4)路面設計方案應注意環境保護和施工人員的健康和安全。 5)為提高路面工程質量，應進行機械化施工。 路面類型確 定 目前，我國等級較高的公路一般采用瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面，兩種路面類型各有優缺點，比較見表 41： 表 41 路面類型比較表 比較項目 瀝青混凝土路面 水泥混凝土 類型 柔性 剛性 接縫 無 有 噪音 小 大 機械化施工 容易 較困難 施工速度 快 慢 穩定性 易老化 水穩、熱穩均較好 養護維修 方便 困難 開放交通 快 慢 晴天反光情況 無 稍大 強度 高 很高 行車舒適性 好 較好 由交通量的計算知本道路為重交通，則路面要選擇高等級路面。通過對兩種不同類型路面的比 較，另外結合當地材料來源及路面設計原則等各方面綜合考慮，選用瀝青混凝土路面類型。 標準軸載及軸載換算 設 計 采 用 現 行 路 面 設 計 規 范 中 規 定 的 標 準 軸 載 BZZ100KN ，p= ,δ =，設計使用年限為 15年。 1)當以設計彎沉值為指標以及驗算瀝青層層底拉應力時 凡軸載大于 25kN 的各級軸載（包括車輛的前、后軸） Pi 的作用次數 ni，按式 (41)換算成標準軸載 P 的當量作用次數 N： 1 , 2 ,1K ii i ii PN C C n P? ??? ????? (41) 式中： N— 標準軸載的當量軸次，次 /d； ni— 被換算車型的各級軸載作用次數，次 /d； P— 標準軸載， kN； Pi— 被換算車型各級（單根）軸載， kN； C1i— 被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于 3m 時，按單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數 m；當軸間距小于 3m 時，按雙軸或多軸計算，軸數系數為 C1i=1+(m1)； C2i— 被換算軸載的輪組系數，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為 。 2)當進行半剛性基層層底拉應力驗算時 凡軸載大于 50kN 的各級軸載（包括車輛 的前、后軸） Pi的作用次數 ni，按式 42 換算成標準軸載 P 的當量作用次數 N： 839。39。1 , 2 ,1K ii i ii PN C C n P???? ? ????? (42) 式中： 39。1,iC — 被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于 3m 時，按單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數 m；當軸間距小于 3m 時，雙軸或多軸的軸數系數為 39。1, 1 2( 1)iCm? ? ?； 39。2,iC — 被換算軸載的輪組系數，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為。 上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于 130kN 的軸載換算。 各種汽車當量軸次計算見表 42： 表 42a 交通量計算表 車 型 Pi (kN) C1,i C2,i C1,i C2,i (Pi/P) ni 次 /日 nbi 次 /日 黃河 JN150 后軸 1 1 1200 前軸 1 1200 太脫拉 138 后軸 1 450 前軸 1 450 解放 A10B 后軸 1 750 前軸 1 1 750 躍進 NJ130 后軸 1 1 1000 8 N=?nbi= 次 /日 表 42b 交通量計算表 車 型 Pi (kN) C1,i C2,i C1,i C2,i (Pi/P)8 ni 次 /日 nbi 次 /日 黃河JN150 后軸 1 1 1200 1362 前軸 1 1200 太脫拉 138 后軸 1 1 450 前軸 3 1 450 解放 A10B 后軸 1 1 750 躍進 NJ130 后軸 1000 0 N=?nbi=1938 次 /日 注：當計算彎沉和瀝青混凝土層底拉應力時，軸載換算系數 =C1C2(Pi/P)4..35； 當計算半剛性基層層底拉應力時，軸載換算系數 ? ?839。39。12 iC C P P? ； 總（車輛）換算系數＝后軸換算系數＋前軸換算系數； 當量軸次＝交通量總換算系數。 在設計年限內，一個車道上的累計當量軸次 eN 參 照式 (43)進行計算： ? ?11 1 3 6 5teNN? ????? ? ???? (43) 式中： Ne— 設計年限內一個車道上的累計當量軸次，次； t— 設計年限，取 15 年； N1— 路面竣工后第一年的平均日當量軸次，次 /d； Nt— 設計年限最后一年的平均日當量軸次，次 /d； γ— 設計年限內交通量的平均年增長率，為 6%； η— 車道系數，取 。 ? ? ? ?71 1 3 6 5 1 . 5 5 * 1 0teNN? ????? ? ????? 次 ? ? ? ?71 1 3 6 5 1 . 2 0 * 1 0teNN? ????? ? ????? 次 路面結構層組合 根據規范推薦結構及當地的實際情況，擬定兩種結構層組合方案，見表 43 表 43 路面結構層組合方案表 方案一 方案二 材料名稱 厚度 材料名稱 厚度 SMA16 4cm OGFC13 AC20 6cm AC20 6cm AC25 8cm AC25 8cm 水泥穩定碎石 ? 水泥穩定碎石 ？ 二灰土 20cm 石灰土 20cm 土基 — 土基 — 兩個方案除上面層和底基層材料選擇不同之外，其余各層材料和設計厚度都相同，但是 SMA16 和 OGFC13 相比， SMA 路面雖然單位價格較高，但是由其較高的穩定性及較高的疲勞壽命，考慮到有效使用年限、維修費及使用者費用，折算成年平均成本時， SNA 比密級配瀝青混凝土更經濟 ；二灰土的強度較石灰土高、抗縮裂性較石灰土強，故擬采用方案一。 路面結構層組成設計 基層組成設計 1)水泥穩定碎石基 層組成設計 (1)材料要求 基層應有足夠的強度和穩定性，考慮到本地材料供應及盡可能減少基層伸縮裂縫，基層選擇 水 泥穩定碎石材料，以碎石構成骨架，水泥（可摻一定量的粉煤灰）作為填土材料的嵌擠型結構。 水泥：普通硅酸鹽水泥可用于配制水泥穩定碎石，但應選用初凝時間 3h 以上和終凝時間較長（宜在 6h 以上）的水泥。不應使用快硬水泥、早強水泥以及已受潮變質的水泥。宜采用標號為 325 或 425 的水泥。 碎石：對于所用的碎石，顆粒的最大粒徑不應超過 ，其顆粒組成宜符合表 44中級配范圍，集料壓碎值不大于 30%。 表 44 水泥穩定碎石中集料的顆粒組成范圍 篩孔尺寸（ mm） 通過 質量百分率（ %） 100 90～ 100 72～ 89 47～ 67 29～ 39 17～ 35 8～ 22 0～ 7 液限（％） 28 塑性指數 9 注：集料中 ，小于 5％；細粒土無塑性指數時，小于 7%. (2)配合比 采用水泥穩定碎石做基層時，建議水泥含量為 5%～ 6%，如摻粉煤灰時，水泥和粉煤灰的總含量也應該控制在 5%～ 6%。抗壓模量 E=1300～ 1700MPa,劈裂強度 σ=～ 。水泥穩定碎石的最佳含水量應由擊實試驗確定。 (3)強度指標 水泥穩定碎石基層 7 天浸水無側限抗壓強度不應小于 3MPa 及其重型擊實壓實度為 97%，水泥穩定碎石其他技術指標應符合《公路路面基層施工技術規范》（ JTJ034— 2021）規定。 2)二灰土底基層 組成設計 (1)材料要求 石灰：應取Ⅲ級或Ⅲ級以上消石灰、生石灰。 土：宜采用塑性指數 12～ 20 的粘性土。土塊的最大粒徑不應大于 15mm。有機質含量超過 10%的土不宜選用。 粉煤灰：粉煤灰中 SiO Al2O和 Fe2O3總 含量應大于 70%,粉煤灰的燒失量不應超過 20%，粉煤灰的比表面積宜大于 2500cm2/g，采用濕粉煤灰的含水量不宜超過 35%。 (2) 配合比 二灰土做底基層時，石灰與粉煤灰的比例（重量比）可用 1： 2～ 1： 4（對于粉土，以 1： 2為宜），石灰粉煤灰與細粒土的比例可以是 30： 70～ 90:10（當采用 30： 70 比例時，石灰與粉煤灰之比宜為 1： 2～ 1： 3）。本設計建議使用配合比為石灰：粉煤灰：土 =10:30:60，抗壓模量 E=600～ 900MPa,劈裂強度 σ=～。 (3) 強度指標 二灰土的 7d 浸 水抗壓強度應 ? 。 面層組合設計 高速公路路面瀝青混凝土面層應具有良好的抗滑耐磨、高溫穩定性好、抗裂強等性能。各層瀝青混合料應滿足所在層位的功能要求，便于施工，不容易離析。各層應連續施工并連結成為一個整體。 1)材料要求 (1)瀝青 由《公路瀝青路面施工技術規范》可得其技術指標見表 45： 表 45 道路石油瀝青技術要求 指標 單位 等級 瀝青標號 90號 針入度（ 25℃ ， 5s， 100g） 80～ 100 針入度指數 PI A ～ + 軟化點（ Ramp。B）不小于 ℃ A 44 60℃ 動力粘度不小于 Pas A 140 10℃ 延度不小于 cm A 20 15℃ 延度不小于 cm A 100 蠟含量（蒸餾法）不大于 % A 閃點 不小于 ℃ 245 溶解度 不小于 % A 殘留針入度比 不小于 % A 57 殘留延度（ 10℃ ）不小于 cm A 8 (2)粗集料 瀝青層用粗集料選用碎石。粗集料應該潔凈、干燥、表面粗糙，質量符合表46 的規定 ： 表 46 瀝青混合料用粗集料質量技術要求 指標 單位 高速公路 表面層 其他層次 石料壓碎值，不大于 % 26 28 洛杉磯磨耗損失，不大于 % 28 30 表觀相對密度，不小于 — 吸水率，不大于 % 堅固性，不大于 % 12 12 針片狀顆粒含量（混合料）不大于 其中粒徑大于 ，不大于 其中粒徑小于 ，不大于 % 15 18 % 12 15 % 18 20 水洗法＜ ，不大于 % 1 1 軟石含量，不大于 % 3 5 (3)細集料 瀝青路面的細集料包括天然砂、機制砂、石屑。細集料必須由具有生產許可證的采石場、采砂場生產。細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配，其質量應符合表 47 的規定： 表 47 瀝青混合料用細集料質量要求 項目 單位 高速公路 表觀相對密度，不小于 — 堅固性（＞ ），不小于 % 12 含泥量（小于 ），不大于 % 3 砂當量，不小于 % 60 亞甲藍值，不大于 g/kg 25 棱角性（流動時間），不 小于 S 30 (4)填料 瀝青混合料的礦粉必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質應除凈。礦粉應干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出，其質量應符合表 48 的要求： 表 48 瀝青混合料用礦粉質量要求 項目