河南城建学院
《路基路面工程》课程设计计算书
课程名称: 《路基路面工程》
题目: 某高速公路路面结构设计
专业: 道路桥梁与渡河工程
学生姓名:
学号: 072410232
指导教师:
开始时间:2013 年 6 月8 日
完成时间:2013 年6月14 日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能
力（20）
创新（5）说明书撰写质量（45）
总分
（100）
等级
指导教师签名：年月日
目录
一设计任务 (3)
1.1、设计时间和地点 (3)
1.2、设计目的和要求 (3)
1.3、设计资料 (3)
1.4、设计依据 (3)
1.5、设计方法和步骤 (3)
1.5、设计成果的编制 (4)
1.6、评分标准及成绩评定 (4)
1.7、设计指导教师及分组情况 (6)
二设计资料 (6)
三、沥青路面设计 (7)
3.1、完成轴载当量换算 (7)
3.2、验算半刚性材料结构层底拉应力 (9)
3.3、结构组合与材料选取 (10)
3.4、隔层材料的抗压模量及劈裂强度 (10)
3.5、设计指标的确定 (11)
3.6、设计资料总结 (11)
3.7、确定水泥稳定碎石层厚度 (12)
四、水泥混凝土路面设计 (15)
4.1、换算标准轴载作用次数 (15)
4.2、初拟路面结构 (17)
4.3、路面材料参数的确定 (17)
4.4、荷载疲劳应力 (18)
4.5、温度疲劳应力 (19)
4.6、防冻厚度检验和接缝设计 (20)
五.设计小结 (21)
参考文献 (20)
附图一 (21)
附图二 (22)
一设计任务
1.1、设计时间和地点
1．时间：2012-2013学年第二学期第15周
2．地点：10#B501
1.2、设计目的和要求
1．目的：《路基路面工程》课程设计是交通工程专业教学的一个重要环节，通过本次设计，使学生对所学本课程专业知识进行一次全面的、系统的综合运用，能进行道路路基、路面结构的设计和计算。进而对所学知识加深理解、巩固和融会贯通。
2．要求：在给定条件下，依据标准和规范合理进行路基、路面结构设计，写出计算书，并绘制相关图纸。
1.3、设计资料
1、道路沿线地质情况；
2、交通量及道路等级；
3、以上资料进行了分组，见附表（设计资料分组表），请每位同学根据自己的班级和学号选择对应的资料进行设计。
1.4、设计依据
1、《公路工程技术标准》JTG B01-2003
2、《公路路基设计规范》JTG D30-2004；
3、《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006；
4、《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002
5、《路基路面工程》教材邓学钧主编
6、《公路路基设计手册》，人民交通出版社， 1996. 北京
7、《公路设计手册 - 路面》人民交通出版社， 1999.. 北京。
1.5、设计方法和步骤
1、沥青路面设计
计算标准轴载的作用次数；确定道路的交通等级，选定设计年限及车道系数；计算使用年限内累计当量轴次；确定设计弯沉值Ld；确定各路段干湿类型和路基与各层的回弹模量值；路面结构组合设计；按三层体系理论计算路面厚度，确定采用方案，并验算防冻厚度；绘制路面结构图。
2、水泥混凝土路面设计
水泥标准荷载的作用次数；确定交通量分级，选定设计年限及轮迹横向分布系数；计算设计使用年限内累计当量轴次；初拟路面结构，包括结构层次、类型和材料组成，各层的厚度、面板平面尺寸和接缝构造；确定材料参数，确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量；计算荷载疲劳应力（查应力计算图得最大荷载应力；定接缝传荷系数，综合系数；计算荷载疲劳应力；计算温度应力）；由自然区划选最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的翘曲温度应力，最后计算温度疲劳应力；检验初拟路面结构（按γr（σpr+σtr）≤fr公式检验，如不满足，重拟路面结构，重新计算，直到满足要求为止。计算厚度取整至厘米。）；画出最后选定的路面结构图。
1.5、设计成果的编制
1、设计计算书：整理设计过程中的计算形成设计计算书，并辅以必要的文字说明以及相关的示意图和表格。
2、绘制结构图纸：路面结构布置图。
1.6、评分标准及成绩评定
课程设计成绩根据平时考勤、设计成果质量按五级记分评定方法评定。凡成绩不及格者，必须重修。平时考查主要检查学生的出勤情况、学习态度、是否独立完成设计等几方面。设计成果的检查，着重检查设计图纸和计算书的完整性和正确性。
课程设计的成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级评定。参考标准如下：
考核
单元名称考核内
容
考核方
法
考核标准
计算部分路基路
面结构
设计计
算书内
容
检查
批改
优秀：工程计算内容全面、正确，书写整
洁无误，独立完成，符合设计规范
要求。
良好：基本达到上述要求
中等：能够完成计算要求及内容。
及格：基本完成计算要求及内容。
不及格：未达到上述要求
绘
图部分标准横断面
图、路面结构
图；构造详图
检查
批改
优秀：设计方案合理，图纸完整无误，
图面整洁，独立完成，较好符合制
图标准要求。
良好：基本达到上述要求
中等：能够完成绘图要求及内容。
及格：基本完成绘图要求及内容。
不及格：未达到上述要求
1.7、设计指导教师及分组情况
1、张会远 135******** 0724101班
2、尹振羽 158******** 李锐铎151******** 0724102班
3、夏英志 138******** 李辉 156******** 0724103班
二设计资料
设计资料见下表
气象资料 公路地处IV 2区；当地多年平均最大冻深0.6米
水文情况 地下水位大于1.5米，有翻浆
地质状况 粉质轻亚粘土
道路等级
高速公路
沿线材料供应情况
沿线可采集各种砂、石料；附近有矿渣、炉渣可利用；水泥、石灰、沥青等材料当地可供应。
交通量表见下表 车型 交通量 车型 交通量 解放CA10B 190 黄河JN162 1150 解放CA30A 200 黄河JN360 60 东风EQ140 110 长征XD160 200 黄河JN150
170
交通SH141
230
综合 部分
对知识
理解
答辩
优秀：基本概念清楚、设计思路清析、熟
悉国家规程和规范。
良好：基本达到上述要求
中等：对概念、规范有所了解，一般了解
设计过程。
及格：在老师引导下基本达到上述要求 不及格：概念模糊、不能掌握规范的相关
内容
交通量平均年增长率
前八年为 9% ， 八年后为 3%
三、沥青路面设计
3.1、完成轴载当量换算
我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN 为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3-1确定。
表3-1 标准轴载计算参数
标准轴载名称 BZZ-100 标准轴载名称 BZZ-100 标准轴载P （KN ） 100 单圆荷载当量圆直径d （cm ）
21.30 轮胎接地压强p （Mpa ）
0.70
两轮中心距（cm ）
1．5d
当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力为设计指标时，凡前、后轴轴载大于25kN 的各级轴载i P 的作用次数i n 均换算成标准轴载P 的当量作用次数
N 。
35.4211
)(
p
p n C C N i
i K
i ∑==
式中：N — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；
i n — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；
i P — 各种被换算车型的轴载（kN ）； 1C — 轴数系数;
C 2— 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； K — 被换算车型的轴载级别。
当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：
()11 1.21C m =+-
式中：m —轴数。
该公路为高速公路，设计年限为t=15年，定为双向六车道，所以车道系数为0.35η=。轴载的有效值为25kN ～130kN 。
轴载当量换算表如下
轴载当量换算表
车型 轴型 C 1 C 2
P i （kN ）
n i P(kN) N=C 1C 2n i （P i /P ）0.45
解放CA10B 前轴 1.0 6.4 19.40
190
100 — 后轴 1.0 1.0 60.85 21.89 解放CA30A 前轴 1.0 6.4 29.50
200
100 6.32 后轴 2.2 1.0 2×36.75 11.31 东风EQ140 前轴 1.0 6.4 23.70
110
100 — 后轴 1.0 1.0 69.20 22.17 黄河JN150 前轴 1.0 6.4 49.00
170
100 48.86 后轴 1.0 1.0 101.60 182.15 黄河JN162 前轴 1.0 6.4 59.50
150
100 100.33 后轴 1.0 1.0 115.00 275.50 黄河JN360 前轴 1.0 6.4 50.00
60
100 18.83 后轴 2.2 1.0 2×110.00 399.63 长征XD160 前轴 1.0 6.4 42.60
200
100 31.27 后轴 2.2 1.0 2×85.20 438.89 交通SH141
前轴 1.0 6.4 25.55
230
100
3.89 后轴
1.0
1.0 55.10
17.21
∑N=1571.78次/日
因设计年限为15年，设计年限内交通量平均增长率为前八年为 9% ，八年后为 3%，车道系数为0.35η=，所以标准轴载数为：
前八年：
102.235.078.157109
.0365
]1)09.01([365
]1)1([688e 8.1?=???-+=??-+=
ηγ
γN N t 次
后七年：
47.295903.109.178.17.1=??=N N 次
104.335.047.295903
.0365
]1)03.01([365
]1)1([677e 7.1?=???-+=??-+=
ηγ
γN N t 次
则，
687e e 106.5?=+=e N N N 故其交通状况为中等交通。 3.2、验算半刚性材料结构层底拉应力
当以半刚性基层和底层底拉应力为设计指标时，凡轴载大于25KN 的各级轴载i P 的作用次数i n 均按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数'N 。
8'
21'1'
)(p
p n C C N i
i K
i ∑==
式中：'N — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；
i n — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ）；
i P — 各种被换算车型的轴载（kN ）； 1'C —轴数系数；
2'C —轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：
)1(21'
1-+=m C
式中：m —轴数。
轴载当量换算见下表
轴载换算表
车型 轴型 C 1′ C 2′
P i （kN ）
n i P(kN) N ′=C 1′C 2′n i （P i /P ）8 解放CA10B 前轴 1.0 18.5 19.40 190 100 — 后轴 1.0 1.0 60.85 3.57 解放CA30A 前轴 1.0 18.5 29.50 200 100 0.21 后轴 3.0 1.0 2×36.75 0.40 东风EQ140 前轴 1.0 18.5 23.70 110 100 — 后轴 1.0 1.0 69.20 5.78 黄河JN150 前轴 1.0 18.5 49.00 170 100 10.45 后轴 1.0 1.0 101.60 193.02 黄河JN162 前轴 1.0 18.5 59.50 150 100 43.59 后轴 1.0 1.0 115.00 458.85 黄河JN360
前轴 1.0 18.5 50.00 60
100
4.34 后轴
3.0
1.0 2×110.00
771.69
长征XD160 前轴 1.0 18.5 42.60
200 100
4.01 后轴 3.0 1.0 2×8
5.20 333.19 交通SH141
前轴 1.0 18.5 25.55
230 100
0.08 后轴
1.0
1.0 55.10
1.95
∑N ′=1831.13次/日
设计年限内累计当量轴数为 前八年：
106.235.013.183109
.0365
]1)09.01([365
]1)1([688e 8.1'
?=???-+=??-+=
ηγ
γ‘
N N t 次
后七年：
47.295903.109.17'
8.1'7.1=??=N N 次
6
157e 104.335.047.295903
.0365
]1)03.01([365
]1)1([7.1'
?=???-+=??-+=
ηγ
γ‘
N N t 则，
67e e8e 100.6?=+=N N N ’
‘次 3.3、结构组合与材料选取
据《公路沥青路面设计规范》，并考虑沿途材料供应（碎石、砂砾石、粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料），路面结构层采用沥青混凝土（25cm ）,基层用水泥稳定碎石（厚度待定），垫层用水泥石灰砂砾土（17cm ）。表面层用细粒式密集配沥青混凝土（6cm ），中面层用中粒式密集配沥青混凝土（8cm ），下面层用粗粒式密集配沥青混凝土（11cm ）。 3.4、隔层材料的抗压模量及劈裂强度
土基回弹模量的确定可据查表得，各结构层材料的抗压模量及劈裂强度见下表
回弹模量表
层次 材料名称
厚度（cm ） 抗压回弹模量（MPa ）
劈裂强度（MPa ）
15℃模量 20℃模量 面层 ① 细粒式沥青混凝土 6 2000 1400 1.4 ② 中粒式沥青混凝土 8 1800 1200 1.0 ③ 粗粒式沥青混凝土 11 1200 1000 0.8 基层
④ 水泥稳定碎石 待定 1500 1500 0.5 垫层
⑤ 水泥石灰砂砾土 17 1300 1300 0.35
土基回弹模量
42.5 —
其中由土基的回弹模量的确定，该去为IV 2区，假定其为中湿状态，其平均稠度为 1.00c ω=，则土基回弹模量为42.5MPa 。 3.5、设计指标的确定
1、设计弯沉值的确定
公路为高速公路，则公路等级系数c A 取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数s A 取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数b A 取1.0。
0.2600d e c s b l N A A A -=
式中： d l — 设计弯沉值
e N — 设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数 c A — 公路等级系数，一级公路为1.0 s A — 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0 b A — 基层类型系数，半刚性基层为1.0
a 、当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力为设计指标时
)01.0(82.260.10.10.1)1056.0(60060072
.02
.0mm A A A L B s c e d N 单位：=?????==-- b 、当以半刚性基层和底层底拉应力为设计指标时
)
01.0(45.260.10.10.1)
1060.0(60060072
.02
.0mm A A A L B s c e
d N 单位：=?????==-- 2、各层材料层底容许拉应力，按下列公式计算：
s
R s
k σσ=
式中 ： s σ— 路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa ）；
R σ— 路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限e N 次加载
的疲劳弯拉应力（Mpa ）；
s k — 抗拉强度结构系数。
对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数：
75.2/09.022.0==Ac Ne Ks
对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：
95.1/35.011.0==Ac Ne Ks
表2-5 结构层容许弯拉应力
材料名称 s σ（Mpa ）
s k R σ（Mpa ）
细粒沥青混凝土 1.4 2.75 0.51 中粒沥青混凝土 1.0 2.75 0.36 粗粒沥青混凝土 0.8 2.75 0.29 水泥稳定碎石 0.5 1.95 0.26 水泥石灰砂砾土 0.35
1.95
0.18
3.6、设计资料总结
设计弯沉值为）（单位：m m 82.26L d =，相关资料见下表
相关资料表
材料名称 H （cm ） 抗压模量E i （MPa ）
容许拉应力（MPa ）
15℃ 20℃ 细粒式沥青混凝土
6 2000 1400 0.51 中粒式沥青混凝土 8 1800 1200 0.40 粗历史沥青混凝土 11 1200 1000 0.31 水泥稳定碎石 待定 1500 1500 0.29 水泥石灰砂砾土
17
1300 1300 0.22
3.7、确定水泥稳定碎石层厚度
多层体系换算图示见下图
新建路面结构厚度计算
公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5
标 准 轴 载 : BZZ-100
r
A E 1=1400MPa A
δ δ δ δ δ
p
细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石
E 2=1200MPa E 3=1000MPa E 4=1500MPa 水泥石灰砂砾土
E 5=1300MPa E 0=42.5MPa
路表弯沉值计算图式
路面设计弯沉值 : 26.82 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5
设计层最小厚度 : 15 (cm)
层次材料名称
厚度
（cm）
抗压回弹模量（MPa）
劈裂强度（MPa）15℃模量20℃模量
面层①细粒式沥青混凝土 6 2000 1400 1.4
②中粒式沥青混凝土8 1800 1200 1.0
③粗粒式沥青混凝土11 1200 1000 0.8
基层④水泥稳定碎石25 1500 1500 0.5 垫层⑤水泥石灰砂砾土17 1300 1300 0.35 土基回弹模量42.5 —
按设计弯沉值计算设计层厚度 :
LD= 26.82 (0.01mm)
H( 4 )= 15 cm LS= 23.2 (0.01mm)
由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS<=LD,
故弯沉计算已满足要求 .
H( 4 )= 15 cm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力验算设计层厚度 :
H( 4 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 15 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)
H( 4 )= 15 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)
路面设计层厚度 :
H( 4 )= 15 cm(仅考虑弯沉)
H( 4 )= 15 cm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度 :
路面最小防冻厚度 50 cm
验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .
通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:
---------------------------------------
细粒式沥青混凝土 6 cm
---------------------------------------
中粒式沥青混凝土 8 cm
---------------------------------------
粗粒式沥青混凝土 11 cm
---------------------------------------
水泥稳定碎石 25 cm
---------------------------------------
水泥石灰砂砾土 17 cm
---------------------------------------
根据规范知：在季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，路面设计应进行防冻厚度的检验，如小于规范定的最小防冻厚度时，应增设或加垫层使路面总厚度达到要求。路面结构层总厚度h=6+8+11+25+17=67cm，大于最大冰冻深度60cm，所以不考虑冻层深度。
沥青混凝土路面结构图见附图1.
沥青混凝土路面结构图1
四、水泥混凝土路面设计
4.1、换算标准轴载作用次数
我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN 的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为BZZ —100。凡前、后轴载大于500KN （单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为：
161
()100n
i s i i i p
N N α==∑
式中： s N — 100KN 的单轴—双轮组标准轴数的通行次数； i P — 各类轴—轮型；级轴载的总重（KN ）； n — 轴型和轴载级位数；
i N —各类轴—轮型i 级轴载的通行次数； i α—轴—轮型系数。 单轴—双轮组：0.1=i δ 单轴—单轮组：43
.031022.2-?=i
i P δ 双轴—双轮组：22.051007.1--?=i i P δ 三轴—双轮组：22
.081024.2--?=i
i P δ
标准轴载换算表见下表
车型 轴型 轴型 P i （kN ） N i δi N=δi N i （Pi/100）16
解放CA10B 前轴
单轴单轮
组 19.4 190 620.30 — 后轴
单轴双轮
组 60.85 190 1.00 0.07 解放CA30A 前轴
单轴单轮
组 29.5
200
518.00
— 后轴
双轴双轮
组 2×36.75 200 4.842×10-6 — 东风EQ140 前轴
单轴单轮
组 23.7 110 569.13 — 后轴
单轴双轮
组 69.2 110 1.00 0.30 黄河JN150 前轴
单轴单轮
组
49 170 416.46 —
后轴 单轴双轮
101.6
170
1.00
219.15
组 黄河JN162 前轴 单轴单轮组 59.5 150 383.10 14.18 后轴 单轴双轮组 115 150 1.00 1403.64 黄河JN360 前轴 单轴单轮组 50
60
412.85 0.38 后轴 双轴双轮组 2×110.00 60 3.804×10-6 — 长征XD160 前轴 单轴单轮组 42.6
200
442.29
— 后轴 双轴双轮组 2×85.20 200 4.024×10-6
— 交通SH141 前轴 单轴单轮组 25.55 230 551.03 —
后轴
单轴双轮组
55.1
230
1.00
0.02
∑N s =1637.74次/日
则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:
γ
η
γ??-+=
365]1)1[(t s e N N
式中： e N — 标准轴载累计当量作用次数； t — 设计基准年限查规范为30年； γ — 交通量年平均增长率；
η — 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下表3-2，本路面取
0.2。
表3-2 混凝土路面临界荷位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
0.17～0.22 二级及二级以下公路 行车道宽>7m 0.34～0.39 0.54～0.62
行车道宽≤7m
前八年：
γ
η
γ??-+=
365]1)1[(88e t s N N
次）(1085.13109
.02.0365]1)09.01[(74.163748?=??-+?=
后22年：
（次）67.308303.109.178s 22s =??=N N
γ
η
γ??-+=
365]1)1[(2222e t s N N
次）
(1041.68703
.02.0365]1)03.01[(67.308348?=??-+?=
（次）4
22e 8e e 1026.823?=+=N N N
因为交通量100×104次＜823.26×104次＜2000×104次，故可知交通属于重交通。 双向六车道车道分布系数为0.60。 4.2、初拟路面结构
由表可知相应安全等级为一级的变异水平等级为低级，根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，由表可知初拟普通混凝土面层厚度为250mm ，水泥稳定粒料基层200mm ，无机及合料稳定土垫层厚度为150mm ；水泥混凝土上面层板平面尺寸长为4m ，宽从中央分隔带至路肩为4m,4m,3.75m,纵缝设水平拉杆，横缝设传力杆的假缝，水泥混凝土设假缝，间距为4m 。 4.3、路面材料参数的确定
由表知普通混凝土面层弯拉强度标准值为 5.0r f MPa =，相应弯拉弹性模量标准值为31c E GPa =；由表知路基回弹模量为40MPa ，无机结合料稳定土垫层回弹模量为600Mpa ，水泥稳定粒料基层回弹模量为1300MPa ，土基回弹模量为
033.5E MPa =。
计算基层顶面当量回弹模量
12
211221232131)1
(4)(12-++++=h E h E h h E h E h D x
22
22112222
22
120.156000.21300
10480.150.2x h E h E E MPa MPa h h +?+?===++
=
332113000.26000.15(0.20.15)11
()12413000.26000.15
-?+?+++?? =3.08MN m
31
)12(X
x x E D h ==1
312 3.08(
)1048?=0.328m 32.4)301048(51.1122.6])(
51.11[22.645.045.00=??
????
-=-=--E E a x 80.0)30
1048(44.11)(
44.1155
.055.00=-=-=--E E b x M p a
E E E ah E x b
x t 174)301048(30328.032.4)(80.031
00=???== 4.4、荷载疲劳应力
普通混凝土面层的相对刚度半径为：
755.01743100025.0537.0537.03
13
1=??? ????=???
? ??=t c
E
E h γ 根据一级公路、重交通，由《路基路面工程》查得初拟普通混凝土面层厚度为0.25m 。 由下列公式求得：
3537.0t c E E =γ 26.0077.0-=h ps γσ ps c r f p k k k σσ= 057.0e f N k = 式中 γ— 混凝土板的相对刚度半径（m ）； H — 混凝土板的厚度（m ）；
E c — 水泥混凝土的弯沉弹性模量（Mpa ）；
σp — 标准轴载P s 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（Mpa ）； k r — 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝，
k r =0.87 ～0.92，纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界k r =1.0，纵缝为设杆拉的企口缝，k r =0.76 ～0.84，；
k c — 考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，按公路
等级查下表3-3；
表3-3 综合系数k c
公路等级
高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路
k c 1.30
1.25
1.20
1.10
σps — 标准轴载P s 在四边自由板的临界荷载处产生的荷载应力（Mpa ）。
Mpa h ps 041.125.0755.0077.0077.0226.0=??==--γσ，48.2057.0==e f N k
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和系数
30.1=c K 则荷载疲劳应力为：ps c r f p k k k σσ==2.48?0.87?1.30?1.041=2.92Mpa
4.5、温度疲劳应力
查表知IV 2区的最大温度梯度取89﹙℃/m ﹚，板长为4m ，则L/r=4.0/0.755=5.30，由普通混凝土板厚h=0.25m ，查温度应力系数图知Bx=0.68，最大温度梯度式混凝土板的温度翘曲应力为 2x g c c tm
B hT E ασ==
29.22
68
.08725.031000100.15=?????-Mpa 温度疲劳应力系数K t ，查表知IV 2区a=0.841，b=0.058，c=1.323，则
53.0])(
[=-=
b f a f k
c r
tm
tm
r
t σσ
温度疲劳应力为,Mpa k tm t t 21.129.253.0=?==σσ 。
由表知高速公路安全等级为一级，相应安全等级为一级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%，再据目标可靠度及变异水平知可靠度系数为20.1=r γ。
()Mpa f Mpa r tr pr r 0.596.4)21.192.2(20.1=<=+?=+σσγ，满足条件，故普通混凝
土面层厚度为0.25m ，可承受设计基准期内荷载应力及温度应力综合疲劳作用。
水泥混凝土路面结构图见附图2.
水泥混凝土路面结构图2
4.6防冻厚度检验和接缝设计
﹙1﹚防冻厚度检验
由《公路水泥混凝土路面设计规范》知，路面防冻厚度为0.6m，而设计路面总厚度为0.76m，由于0.6m<0.76m，故满足设计要求。
﹙2﹚接缝设计
为避免由温度产生的应力破坏，所以，在混凝土板中设置横缝与纵缝，这段路为重交通，缝中设拉杆，拉杆长0.7m，直径14mm，每隔70cm设置一个。
①横向胀缝
缝隙宽20mm，缝隙上部5cm深度内浇填缝料拉杆的半段固定在混凝土内，另
一半涂以沥青，套上长约10cm的塑料套筒，筒底与杆端之间留有3cm空隙，用木屑与弹性材料填充。
②横向缩缝
缩缝采用假缝，缝隙宽5mm，深度为5cm.
③施工缝
施工缝采用平头缝或企口缝的构造形式，缝上深5cm，宽为5mm的沟槽，内浇
填缝料。
④横缝的布置
缩缝间距一般为5m，混凝土路面设置胀缝。
⑤纵缝的设置
在平行于混凝土路面行车方向设置纵缝，缝间距 3.75cm，设置为假缝带拉杆形式，
缝的上部留有5cm的缝隙，内浇注填缝料，缝与横缝一般做成垂直正交，使混凝土具有90°的角隅。