资源描述
沥青路面设计2
1 设计资料2
1.1 公路等级情况及周边情况2
1.2 公路2007年交通量调查情况如下表:2
1.3 沿线地理特征3
2 轴载分析3
2.1以设计弯沉值为设计指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次3
2.1.1 轴载换算3
2.1.2 计算累计当量轴次4
2.2 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次4
2.2.1 轴载换算4
2.2.2 计算累计当量轴次5
3 确定路面等级和面层类型5
3.1 路面等级5
3.2 面层类型5
3.3 结构组合与材料的选取5
4 确定各结构层材料设计参数。6
4.1 各层材料的抗压模量与劈裂强度6
4.2 土基回弹模量的确定6
4.2.1 确定路基的平均稠度6
4.2.2 确定土基回弹模量7
5 设计指标的确定7
5.1 设计弯沉值7
5.2 各层材料的容许底层拉应力7
6 设计资料总结8
7 确定石灰土层的厚度8
8 计算路面结构体系的轮隙弯沉值(理论弯沉值)10
9 验算各层层底拉应力11
9.1 上层底面弯拉应力的验算11
9.1.1 第一层地面拉应力验算11
9.1.2 第二层地面拉应力验算11
9.1.3 第三层换算12
9.1.4 第四层换算13
9.2 计算中层底面弯拉应力。13
水泥路面设计14
1 设计资料14
1.1 公路等级情况及周边情况14
1.2 公路1998年交通量调查情况如下表:14
1.3 沿线地理特征15
2 交通分析15
2.1 标准轴载与轴载换算15
2.2 交通分级,设计使用年限,和累计作用次数16
2.2.1 设计年限内一个车道累计作用次数16
2.2.2 交通等级的确定及初估板厚16
3 路面结构层组合设计16
4 确定结构层材料设计参数17
4.1 基层顶面的当量回弹模量与计算回弹模量17
4.2 复合式混凝土面层的截面总刚度与相对刚度半径18
5 荷载应力计算18
5.1荷载疲劳应力计算18
5.2 温度疲劳应力计算19
6 路面接缝处理20
6.1 纵向接缝20
6.1.1 根据规范的要求纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定。20
6.2 横向接缝21
6.3 端部处理22
6.4 接缝填封材料22
7 纵向配筋设计22
7.1 计算参数22
7.2 横向裂缝间距计算23
7.3 裂缝宽度的计算23
7.4 钢筋应力的计算23
7.5 钢筋间距或根数的计算24
8 补强钢筋的设计24
8.1 边缘钢筋设计24
8.2 角隅钢筋设计24
沥青路面设计
1设计资料
1.1 公路等级情况及周边情况
沪杭高速人民广场至枫泾段公路,共有4车道,路面宽度为2×7.50m,设计年限为20年。交通量年平均增长率为6%。沿途有大量的碎石集料,砂砾并有石灰供应。
1.2 公路2007年交通量调查情况如下表:
序号
汽车
型号
总重
(KN)
载重
(KN)
前轴重
(KN)
后轴重
(KN)
后轴数
轮组数
轴距
(cm)
交通量(辆/日)
1
解放CA15
91.35
50.00
20.97
70.38
1
双
800
2
东风EQ140
92.90
50.00
23.70
69.20
1
双
1200
3
吉尔130
85.25
40.00
25.75
59.50
1
双
500
4
尼桑CK20L
149.85
85.25
49.85
100.00
1
双
600
5
依土兹TD50
132.20
76.65
42.20
80.00
1
双
300
6
玛斯200
137.00
72.00
36.00
101.00
1
双
100
1.3 沿线地理特征
该公路位于区,沿线土质为粘性土。冻前地下水位为1.5m,路基平均填土高度约为0.6m。
2轴载分析
轴载分析:根据我国《混凝土路面设计规范》和《沥青路面设计规范》规定路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
2.1以设计弯沉值为设计指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次
2.1.1 轴载换算
计算标准轴载的当量轴次:
其中、分别采用以下来计算:,(双轮),
计算结果如下表所示:(单位为次/日)
车型
轴名
轴载
计算轴载(Pi)
C1
C2
解放CA15
前轴
20.97
0
1
1
800
0
后轴
70.38
70.38
1
1
800
173.58
东风EQ140
前轴
23.70
0
1
1
1200
0
后轴
69.20
69.20
1
1
1200
241.90
吉尔130
前轴
25.75
25.75
1
1
500
1.37
后轴
59.50
59.50
1
1
500
52.25
尼桑CK20L
前轴
49.85
49.85
1
1
600
29.04
后轴
100.00
100.00
1
1
600
600
依土兹TD50
前轴
42.20
42.20
1
1
300
7.03
后轴
80.00
80.00
1
1
300
113.65
玛斯200
前轴
36.00
36.00
1
1
100
1.17
后轴
101.00
101.00
1
1
100
104.42
1324.42
注:轴载小于25KN的轴载作用不计。
2.1.2计算累计当量轴次
根据设计规范及道路设计的本身要求,本公路沥青路面的设计年限取20年,根据规范规定的双向四车道的车道系数是0.4--0.5,在本设计中车道系数取0.45,计算累计当量轴次的公式:
本式中:r表示交通量在设计使用年限的平均增长率,本公路取值为6%。
t表示公路的设计使用年限,本公路取值为20年。
表示车道系数,本公路取值为0.45.
表示单日换算轴载次数,本公路取值为1324.42。
因此有,
=8002190(次)
2.2 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次
2.2.1 轴载换算
验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:
其中,表示轴数系数,;表示轮组系数,(双轮组)
计算结果如下表所示:(单位为次/日;注:轴载小于50KN的轴载作用不计)
车型
轴名
轴载
计算轴载(Pi)
C1
C2
解放CA15
前轴
20.97
0
1
1
800
0
后轴
70.38
70.38
1
1
800
48.16
东风EQ140
前轴
23.70
0
1
1
1200
0
后轴
69.20
69.20
1
1
1200
63.10
吉尔130
前轴
25.75
25.75
1
1
500
0.01
后轴
59.50
59.50
1
1
500
7.85
尼桑CK20L
前轴
49.85
49.85
1
1
600
2.29
后轴
100.00
100.00
1
1
600
600
依土兹TD50
前轴
42.20
42.20
1
1
300
0.30
后轴
80.00
80.00
1
1
300
50.33
玛斯200
前轴
36.00
36.00
1
1
100
0.03
后轴
101.00
101.00
1
1
100
108.29
880.36
2.2.2 计算累计当量轴次
计算累计当量轴次的公式为:
参数取值同上:设计年限t为20年,车道系数取0.45,设计使用年限的平均增长率r取6%,单日换算轴载次数取880.36。
则,对于半刚性基层层底拉应力累计当量轴次:
=5319164(次)
根据设计规范的规定,累计当量轴次应当取不利值,所以,应该取值为8002190累计当量轴次。
3 确定路面等级和面层类型
3.1 路面等级
由以上计算可以得出,设计年限内一个行车道上的累计标准轴载次数约为800万次左右。根据由累计当量轴次划分的交通等级可以定出该路的设计路面等级为中等交通等级。
3.2 面层类型
由于规范规定高速公路、一级公路的面层由二层或三层组成。对于本公路的设计,初步拟定采用三层式沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土,中面层采用中粒式密级配沥青混凝土,底面层采用粗粒式密级配沥青混凝土。
3.3结构组合与材料的选取
由上面的计算可以得出,设计年限内一个行车道上的累计轴载次数约为800万次左右,根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定的结构要求,查表4.1.3-1,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应,路面结构面层采用的材料及厚度初步拟定如下:沥青混凝土(厚度取17cm),基层采用水泥碎石(厚度取25cm),底基层采用石灰土(厚度待定)。
由于本公路,采用三层式沥青面层,加上其等级为中等交通,拟定表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度4cm),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度6cm),底面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度7cm)。
材料的具体厚度列表如下:
路面结构
材料选用
材料厚度(单位cm)
面层
细粒式密级配沥青混凝土
4
中粒式密级配沥青混凝土
6
粗粒式密级配沥青混凝土
7
基层
水泥碎石
25
底基层
石灰土
待定
4 确定各结构层材料设计参数。
4.1 各层材料的抗压模量与劈裂强度
根据相关表格及设计规范,可以得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。规范规定抗压模量取的模量,且在设计中各值均取规范给定范围的中值,因此得到的抗压模量如下:细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa,水泥碎石为1500MPa,石灰土为550MPa。各层材料的劈裂强度如下:细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa,粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa,水泥碎石为0.5MPa,石灰土为0.225MPa。列表表示如下:
材料选用
的抗压模量
劈裂强度
细粒式密级配沥青混凝土
1400MPa
1.4MPa
中粒式密级配沥青混凝土
1200MPa
1.0MPa
粗粒式密级配沥青混凝土
1000MPa
0.8MPa
水泥碎石
1500MPa
0.5MPa
石灰土
550MPa
0.225MPa
4.2 土基回弹模量的确定
4.2.1确定路基的平均稠度
由于没有确定的实测稠度,根据相应的知识,可根据路基的临界高度判断土的干湿类型。由于冻前地下水位为1.5m,位于(1.7—1.9)及(1.2—1.3)之间,然后查《路基路面工程》一书中表(14—9)有,土基的平均稠度的范围是:。因此,判定土的干湿类型为中湿,故有粘性土,因此,选用。
4.2.2确定土基回弹模量
本路段处于区,为粘性土,稠度为1.00,在《路基路面工程》一书中查表14-11有土基回弹模量为30MPa。
5设计指标的确定
对于高速公路,规范要求以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构底层拉应力验算。
5.1 设计弯沉值
路面设计弯沉值公式为:。
由于该公路为一级公路,故公路等级系数取1.0;面层是沥青混凝土,面层系数取1.0;半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,所以基层系数取1.0。
则,设计弯沉值为。
(0.01mm)
5.2 各层材料的容许底层拉应力
计算各层材料的容许底层拉应力的公式为:
本式中:指路面结构层材料的容许拉应力;
指结构层材料的极限抗拉强度;
指抗拉强度结构系数,对于沥青混凝土面层:、
对于水泥碎石:,对于石灰土:。
所以有:
细粒式密级配沥青混凝土:
中粒式密级配沥青混凝土:
粗粒式密级配沥青混凝土:
水泥碎石:
石灰土:
6 设计资料总结
设计弯沉值为24.98(0.01mm),相关设计资料汇总如下表:
材料名称
h(cm)
模量(MPa)
容许拉应力(Mpa)
细粒式密级配沥青混凝土
4
1400
0.471
中粒式密级配沥青混凝土
6
1200
0.337
粗粒式密级配沥青混凝土
7
1000
0.245
水泥碎石
25
1500
0.260
石灰土
待定
550
0.0911
土基
--
30
--
7确定石灰土层的厚度
将各层结构简化为下图,即多层体系转化为三层体系:
细粒式密级配沥青混凝土
h1=4cm
E1=1400MPa
中粒式密级配沥青混凝土
h2=6cm
E2=1200MPa
粗粒式密级配沥青混凝土
h3=7cm
E3=1000MPa
水泥碎石
h4=25cm
E4=1500MPa
石灰土
h5=?
E5=550MPa
E0=30Mpa
转化为:
细粒式密级配沥青混凝土
h1=4cm
E1=1400MPa
中粒式密级配沥青混凝土
h2=?
E2=1200MPa
E0=30MPa
换算时,将多层体系的第一层作为上层,其厚度与模量保持不变,将2至5层作为中层,并将其转化为第二层的模量,厚底转化为等效厚度。即,变成一个弯沉等效的三层体系。
转化时,采用BZZ-100为标准。
因为,,
查三层体系表面弯沉系数诺普图有 。
又有,
同样查三层体系表面弯沉系数诺普图有 。
因为,
其中,,,而,
对于BZZ-100为标准来说,,则有
(mm)
所以可以得出
由,,,则可以在三层体系表面弯沉系数诺普图中查出。
所以有:(cm)
然后,由有,
,计算得出(cm)
即,石灰土的厚度为18.45cm,设计时为了方便施工,设计石灰土厚度为40cm。
8计算路面结构体系的轮隙弯沉值(理论弯沉值)
根据上个步骤设计出的石灰土的厚度将多层体系按弯沉等效的原则换算成为三层体系。
即由有,
(cm)
用图表示为如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30MPa
因为,,
查三层体系表面弯沉系数诺普图有 。
又由,
同样查三层体系表面弯沉系数诺普图有 。
又由,
同样查三层体系表面弯沉系数诺普图有 。
则有,轮隙弯沉值(理论弯沉值)为:
(mm)
9验算各层层底拉应力
9.1 上层底面弯拉应力的验算
这里说的上层是换算为三层体系之后的上层,当计算第i层面的弯拉压力时,需将i层以上的各层换算成为模量、厚度为h的一层即为上层,换算公式为:,将第i+1层至n-1层换算为模量、厚度为H的一层即为中层,换算公式为:。换算后,查出三层连续体系上层底面拉应力,再根据相关规范的规定验算是否符合要求。
9.1.1第一层地面拉应力验算
有,上层:h=,
中层:
cm
所以有,,,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺普图有,则满足的要求。
图示如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
==
h1=4cm
E1=1400MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h2=60.56cm
E2=1200MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30Mpa
E0=30Mpa
9.1.2第二层地面拉应力验算
有,上层:cm
中层:
cm
所以有,,,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺普图有,则满足的要求。
图示如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
==
h1=10.32cm
E1=1200MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h2=62.84cm
E2=1000MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30Mpa
E0=30Mpa
9.1.3第三层换算
有,上层:cm
中层:
cm
所以有,,,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺普图有,则满足的要求。
图示如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
==
h1=18.03cm
E1=1000MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h2=41.81cm
E2=1500MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30Mpa
E0=30Mpa
9.1.4第四层换算
有,上层:cm
中层:
所以有,,,查三层连续体系上层底面拉应力系数诺普图有,又可以由, ,查出1.350.7
所以有,<0.2480=,满足要求。
图示如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
==
h1=39.95cm
E1=1500MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h2=40cm
E2=550MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30Mpa
E0=30Mpa
9.2 计算中层底面弯拉应力。
此时即为计算路基之上的n-1层的弯拉应力,就是中层为,而上层则为n-2层以上各层换算模量的换算厚度,换算公式为:
有,上层:cm
中层:
所以有,,,
又可以由, ,查出
,所以有:
,满足要求。
图示如下:
h1=4cm
E1=1400MPa
==
h1=40.93cm
E1=1500MPa
h2=6cm
E2=1200MPa
h3=7cm
E3=1000MPa
h2=40cm
E2=550MPa
h4=25cm
E4=1500MPa
h5=40cm
E5=550MPa
E0=30Mpa
E0=30Mpa
水泥路面设计
1 设计资料
1.1 公路等级情况及周边情况
本公路设计为高速公路,共有4车道,路面宽度为2×7.50m,设计年限为30年。交通量年平均增长率为6%。沿途有大量的碎石集料,砂砾并有石灰供应。
1.2 公路1998年交通量调查情况如下表:
序号
汽 车
型 号
总重
(KN)
载重
(KN)
前轴重
(KN)
后轴重
(KN)
后轴数
轮组数
轴距
(cm)
交通量(辆/日)
1
解放CA15
91.35
50.00
20.97
70.38
1
双
800
2
东风EQ140
92.90
50.00
23.70
69.20
1
双
1200
3
吉尔130
85.25
40.00
25.75
59.50
1
双
500
4
尼桑CK20L
149.85
85.25
49.85
100.00
1
双
600
5
依土兹TD50
132.20
76.65
42.20
80.00
1
双
300
6
玛斯200
137.00
72.00
36.00
101.00
1
双
100
1.3 沿线地理特征
该公路位于区,沿线土质为粘性土。冻前地下水位为1.5m,路基平均填土高度约为0.6m。
2 交通分析
2.1 标准轴载与轴载换算
我国公路水泥混凝土路面设计规范规定以汽车车轴重为100KN的双轮组单轴荷载作为设计标准轴载。对于各种不同的汽车轴载作用次数,可按照等效疲劳损伤原则换算成标准轴载的作用次数,并根据标准轴载的作用次数判断道路的交通繁重程度。对于前、后轴载大于40KN的轴数均应换算成为标准轴载数。对于轴载小于或等于40KN的轴载,应为它在混凝土板内产生的应力很小,引起的疲劳损伤也很轻微,因此可以忽略不计。
轴载的换算公式为:
式中:Ns——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数;
Pi——单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重(KN);
——轴型和轴载级位数;
——各类轴型级轴载的作用次数;
——轴-轮型系数,单轴-双轮时,=1;双轴-双轮时,。
小于40KN的单轴和80KN的双轴可以忽略不计。
根据公式求出的换算标准轴载的作用次数见下表:
车型
轴名
轴载(KN)
计算轴载Pi(KN)
解放CA15
前轴
20.97
0
1
800
0
后轴
70.38
70.38
1
800
2.90
东风EQ140
前轴
23.70
0
1
1200
0
后轴
69.20
69.20
1
1200
3.32
吉尔130
前轴
25.75
0
1
500
0
后轴
59.50
59.50
1
500
0.12
尼桑CK20L
前轴
49.85
49.85
1
600
0.01
后轴
100.00
100.00
1
600
600
依土兹TD50
前轴
42.20
42.20
1
300
0
后轴
80.00
80.00
1
300
8.44
玛斯200
前轴
36.00
0
1
100
0
后轴
101.00
101.00
1
100
117.26
732.05
注:小于40KN的单轴和80KN的双轴可以忽略不计
2.2 交通分级,设计使用年限,和累计作用次数
2.2.1 设计年限内一个车道累计作用次数
可以按照下式计算确定设计使用年限内的标准轴载累计作用次数。公式为:。
本式中:表示交通量在设计使用年限的平均增长率,为6%。
t表示公路的设计使用年限,为30年。
表示使用初期设计车道的日标准轴载作用次数,为732.05。
表示车轮轮迹横向分布系数,在本公路中取0.22
所以有:
次。
2.2.2 交通等级的确定及初估板厚
水泥混凝土路面承受的交通,按使用初期设计车道每日通过的标准轴载作用次数可以分为4个等级。查取《路基路面工程》一书中的表16-4有,定出交通等级为重等级,然后根据经验及施工的要求,参照相关设计规范的规定,现设计本道路的使用年限为30年。选用材料为普通混凝土,初步估板厚为>25cm。
3 路面结构层组合设计
由以上计算可以知道,本公路交通属于重交通,根据《公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40—2002》的要求规定,现将该道路的路面结构由三个层次组成,垫层,基层,面层。根据规范的相关要的规定,由表3.O.1知,相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路重交通等级和低变异水平等级,查《路基路面工程》表16-17,初拟普通混凝土面层厚度为O.26m,碾压混凝土基层O.16m,底基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%),厚0.2m,垫层为O.15m低剂量无机结合料稳定土。水泥混凝土上面层板的平面尺寸为水泥板的尺寸选择为4m4m,和3.5m4 m、宽从中央分隔带至路肩依次为4m、3.5m;纵缝为设拉杆平缝,横向缩缝为设传力杆的假缝。碾压混凝土不设纵缝,横缝设假缝。另外,修筑好符合设计规范的路肩和路面排水设施。
4 确定结构层材料设计参数
根据规范的相关规定,查取相应的表格数据有,在特重交通,水泥混凝土的弯拉强度标准值为5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。碾压混凝土弯拉强度标准值为4.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为27GPa。
4.1 基层顶面的当量回弹模量与计算回弹模量
由于基层的,低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa,水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。计算基层顶面当量回弹模量如下:
(MPa)
4.2 复合式混凝土面层的截面总刚度与相对刚度半径
又由于普通混凝土面层与碾压混凝土基层组成分离式复合式面层。此时ku=O,hx=O。
则复合式混凝土面层的截面总刚度,按下式计算为:
复合式混凝土面层的相对刚度半径,按按下式计算为:
。
5 荷载应力计算
5.1荷载疲劳应力计算
标准轴载在普通混凝土面层临界荷位处产生的荷载应力计算为:
普通混凝土面层,因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数
= O.87;碾压混凝土基层不设纵缝,不考虑接缝传荷能力的应力折减系数。水泥混凝土面层,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 :
碾压混凝土基层,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:
根据公路等级,相关规范规定,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数后有=1.30。则普通混凝土面层的荷载疲劳应力计算为:
碾压混凝土基层的荷载疲劳应力计算为
5.2 温度疲劳应力计算
由《路基路面工程》表16-28区最大温度梯度取90(℃/m)。普通混凝土面层板长4m,则:,
在设计规范的附录中,可由普通混凝土面层h01=O.26m,查得Bx=0.48
则,最大温度梯度时普通混凝土上面层的温度翘曲应力计算为:
普通混凝土面层的温度疲劳应力系数的计算式为:
式中,a、b、c、查回归系数表,有地区,系数a,b,c分别为a=0.841,b=0.058,c=1.323。
则温度疲劳应力系数为:
计算温度疲劳应力为:
分离式复合式路面中碾压混凝土基层的温度翘曲应力可忽略不计。
在规范中查表3.0.1,高速公路的安全等级为一级,目标可靠度为95%,相应的变异水平等级为低。再据此查表3.0.3,确定可靠度系数。
则,普通混凝土面层
碾压混凝土基层
因而,拟定的由厚度0.2m的普通混凝土上面层和厚度O.16m的碾压混凝土基层组成的分离式复合式路面,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。
6 路面接缝处理
6.1 纵向接缝
6.1.1 根据规范的要求纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定。
根据规范的要求,一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置纵向施工缝。由于一次铺筑宽度不大于4.5m,因此,本公路的纵向施工缝采用平缝形式,上部锯切槽口,深度为35mm,宽度为5mm,槽内灌塞填缝料,基本构造如下图所示:
6.1.2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。
6.1.3 由于本道路面层采用连续配筋混凝土面层,所以其纵缝拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。故不用单独设计。
6.2 横向接缝
6.2.1 根据相关规范的规定,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。在缩缝处的施工缝处采用传力杆的平缝形式,其构造如下图所示;设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同.
6.2.2横向缩缝等间距布置,采用设传力杆假缝形式,其构造如下图所示。
6.2.3横向缩缝顶部锯切槽口,深度为60mm,宽度为5mm,槽内填塞填缝料。根均规范的规定,在槽口处增设深20mm、宽8mm的浅槽口,其构造如下图所示。
6.2.4传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距查表,根据面层厚度,应该选用为传力杆直径32mm,传力长度500mm,传力杆间距250mm。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为250mm。
6.3 端部处理
由于本公路采用连续配筋混凝土面层,所以与其他类型路面或构造物相连接的端部,应设置成锚固结构。端部锚固结构采用钢筋混凝土地梁或宽翼缘工字钢梁接缝形式。
6.4 接缝填封材料
胀缝接缝板选用泡沫橡胶板、沥青纤维板,接缝填料选用有聚氨酯焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类、沥青玛蹄脂及橡胶嵌缝条等。
7纵向配筋设计
本公路面层设计为连续配筋混凝土面层,其配筋计算的时候,应该采用以下3项技术标准:
1.混凝土面层横向裂缝的平均间距为1.0-2.5m;
2.裂缝间隙最大宽度为1mm;
3.钢筋拉应力不超过钢筋的屈服强度。
7.1 计算参数
混凝土强度等级为C35,查表得混凝土抗拉强度标准值=3.2(MPa),粘结刚度系数=32(MPa/mm),连续配筋混凝土干缩应变=O.0003。选用HRB335螺纹钢筋,直径:16mm,查表得到弹性模量Es= 200GPa、屈服强度 =335MPa。
地区最高日平均气温与最低日平均气温之差为T=30℃。
7.2 横向裂缝间距计算
混凝土的温缩应力系数的计算式为:
初步拟定配筋率为,则钢筋的贡献率为:
。
在《路基路面工程》查取图16-16不同值时系数b与系数的关系曲线有,b=5.3
则横向裂缝间距为:
满足横向间距1.0-2.5m的要求。
7.3 裂缝宽度的计算
根据钢筋贡献率为和b=5.3,在在《路基路面工程》中查取图16-17不同值时系数b与裂缝宽度系数的关系曲线有,裂缝的宽度系数,则计算裂缝宽度为:
满足规范的要求。
7.4 钢筋应力的计算
根据钢筋贡献率为和b=5.3,在在《路基路面工程》中查取表16-18不同值时系数b与钢筋温度应力系数的关系曲线有,裂缝的宽度系数,则计算钢筋应力为:
满足规范的要求。
7.5 钢筋间距或根数的计算
因为上述计算均满足要求,则初拟的纵向钢筋配筋率是合适的。
钢筋间距为
所以取钢筋间距为130mm。每1米纵向钢筋根数为
在实际施工的过程中,取8根。
8补强钢筋的设计
8.1 边缘钢筋设计
边缘钢筋,设计用2根直径为14mm厚的螺纹钢筋,设在板的下部板厚的处,即距板底的厚度为6.5cm,,距离边缘为7cm,2根钢筋的间距设为10cm。且纵向边缘钢筋设计在一块板内,不穿过缩缝,以免妨碍板的翘曲。为了加强锚固能力,钢筋2端应该向上弯起。且在横胀缝两侧板边缘以及混凝土路面的起终端处,为加强板的横向边缘,亦设置了横向边缘钢筋。具体设计尺寸,布置方法见图。
8.2 角隅钢筋设计
角隅钢筋,设置在胀缝两侧板的角隅处,使用2根直径为13mm长为2.4m的钢筋弯制而成。角隅钢筋布设在板的上部,距板顶面为距离为6cm,距胀缝和板的各边缘为10cm,在交叉口处,对无法避免形成的锐角,设计成双层钢筋网补强,以避免发生板角断裂。钢筋布置在板的上下部,距板顶(底)6cm。具体设计尺寸,方法见图。
参考文献
《路基路面工程》 主 编:邓学钧 出版社:人民交通出版社
《路面工程》 主 编:方福森 出版社:人民交通出版社
《道路路基与路面工程》 主 编:姚祖康 出版社:人民交通出版社
《Design of Pavement》 主 编: E.J.Jouer, M.W.Weiters
《道路建筑材料》主 编: 严家及 出版社:人民交通出版社
《公路水泥混凝土路面设计规范,JTG D40-2002 》 交通部标准
《公路沥青路面设计规范,JTJ014-97》 交通部标准
展开阅读全文