水泥混凝土路面的設(shè)計計算

1、水泥混凝土路面設(shè)計 設(shè) 計 內(nèi) 容 : 新建單層水泥混凝土路面設(shè)計 公 路 等 級 : 二級公路 變異水平的等級 : 中 級 可 靠 度 系 數(shù) : 1.13 面 層 類 型 : 普通混凝土面層序號 車型名稱前軸數(shù)前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸數(shù)拖掛部分拖掛部分軸重交通量1黃河JN150149101.61001902日野KF300D140.75792001703依士茲TD50 142.280100604標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ100101001006335交通SH-14112363.5200626解放CA10B119.460.851004367斯柯達706R征XD980

2、137.172.65200739 東風(fēng)CS938 124702008110尼桑CK10G139.25104.31006911東風(fēng)SP9135120.272.32008612日野KB222150.27610097 行駛方向分配系數(shù) 0.5 車道分配系數(shù) 0.75 輪跡橫向分布系數(shù) 0.55 交通量年平均增長率 6 設(shè)計軸載 100 kN 最重軸載 104.3 kN 路面的設(shè)計基準(zhǔn)期 : 20 年 設(shè)計車道使用初期設(shè)計軸載日作用次數(shù) : 412 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道上設(shè)計軸載累計作用次數(shù) : 3042500 路面承受的交通荷載等級 :重交通荷載等級 混凝土彎拉強度 5 MPa 混凝土彈性模量 31

3、000 MPa 混凝土面層板長度 5 m 地區(qū)公路自然區(qū)劃 面層最大溫度梯度 88 /m 接縫應(yīng)力折減系數(shù) 0.87 混凝土線膨脹系數(shù) 10 10-6/ 初擬基(墊)層類型-新建公路路基上修筑的基(墊)層 擬普通混凝土面層厚度為0.24m，石灰土層厚度為0.18m，級配碎石層為0.3m路基回彈模量取30 MPa 層位 基（墊）層材料名稱 厚度(mm) 材料模量(MPa) 1 水泥穩(wěn)定粒料 200 2000 2 石灰穩(wěn)定粒料 300 1500 3 新建路基 30 板底地基當(dāng)量回彈模量 ET= 140 MPa 基層頂面當(dāng)量回彈模量：計算公式如下： （7-15） （7-16） （7-17） （7-1

4、8） (7-19) (7-20)式中：基層頂面的當(dāng)量回彈模量，MPa； 路床頂面的回彈模量，MPa； 基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量，MPa，按式（5）計算；、基層和底基層或墊層的回彈模量，MPa； 基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度，m，按式（6）計算； 基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度（MN-m），按式（7）計算；、基層和底基層或墊層的厚度（m）;a、b-與有關(guān)的回歸系數(shù)，按式（8）和式（9）計算；由以上計算公式計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：=1795.08 （MPa） = =5.16=0.326（m）=5.09=0.85=230.35（MPa）普通混凝土面層的相對剛度半徑按公式計算得 =0.

5、67（m）荷載疲勞應(yīng)力式中： P標(biāo)準(zhǔn)軸載，KN； H混凝土板厚度，m； R混凝土板的相對剛度半徑，m；A，m，n與軸型有關(guān)的回歸系數(shù)，見下表。表7-15 荷載應(yīng)力公式中的回歸系數(shù)軸 型ABC單軸-單輪0.001800.4900.881單軸-雙輪0.001190.5970.905雙軸-雙輪0.0005990.5850.893三軸-雙輪0.0003950.4930.892則 標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為：=1.05（MPa）因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷的應(yīng)力折減系數(shù)=0.87，考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)=2.34，根據(jù)公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞

6、影響的綜合系數(shù)=1.20。按公式 （7-21）式中：標(biāo)準(zhǔn)軸在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力，MPa； 標(biāo)準(zhǔn)軸在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力，MPa；應(yīng)力傳荷系數(shù)；縱縫為設(shè)拉桿的平縫時，=0.87-0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高職）；縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時，=1.0；縱縫為設(shè)拉桿的企口縫時，=0.76-0.84；計算得到荷載疲勞應(yīng)力為：=2.56（MPa）溫度疲勞應(yīng)力查表可知區(qū)最大溫度梯度取88（/m）。板長5m，L/r=5/0.707=7.07，查圖，得普通混凝土板厚h=0.24m，=0.64。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：=2.09（MPa） （7

7、-22）式中：最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力，MPa； 混凝土的線膨脹系數(shù)（1/），通常可取為； 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值； 綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可查圖得到； 最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值公路自然區(qū)劃、最大溫度梯度/m83-8890-9586-9293-98溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，由公式計算得： =0.53 （7-23）式中：a、b和c回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表確定表7-17 回 歸 系 數(shù) a 、b 和 c系 數(shù)公路自然區(qū)劃a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270再由公式計算溫度疲勞應(yīng)力為： =0.532.09=1.11（MPa） （7-24）查表，二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)于三級安全等級的變異水平等級為中級，目標(biāo)可靠度為85%。再由查的的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表確定可靠度系數(shù)=1.13。表7-18 可 靠 度 系 數(shù)變異水平等級目標(biāo)可靠度（%）95908580低-中高-由公式=4.15 MPa=5.0MPa （7-2