水泥路面设计模板.docx

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1、第四章路面设计4.1水泥混凝土路面设计交通构成表车型名称单轴单轮组的个数轴重(KN)单轴双轮组个数轴重(KN)双轴单轮组的个数轴重(KN)三轴单轮组的个数轴重(KN)交通量黄海DD64013217000001561解放CA108119.4160.8500001600黄河JN36015000122000510五十铃EXR181160110012000069轴栽分析水泥混凝土路面构造设计以IOOKX单釉一双轮组荷载为原则轴载。以设计弯沉值为指标和验算面层层底拉力中的合计当量轴次。轴载换算：N式中：SIOOKN的单轴一双轮组原则轴载的作用次数；Pi一一单轴一单轮、单轴一双轮组、双轴一双轮组或三轴一双

2、轮组轴型i级轴载的总理KN；Ni一一各类轴型i级轴载的作用次数：n一轴型和轴载级位数；CCi轴一轮型系数，单轴一双轮组时，,=1；单轴一单轮时，按式i=2.22X103Po43=1071O-5P2211计算；双轴一双轮组时，按式z；三轴一=2.2410822双轮组时，按式,计算。轴载换算成果如表所示车型名称PjSiM,100黄海DD640前轴32.002.2210332.OOftw1561后轴70.00115615.188解放CA108前轴19.402.2210319.401600一后轴60.85116000.526黄河JN360前轴50.002.2210350.OOw35103.52X100

3、8后轴220.001.07X105X220.OOd22510501.63五十铃EXR181前轴60.002.2210360.00,3697.430后轴300.002.24X108X100.OOa226924.157npN=EM（铲i=1531.508注：轴载不不小于40KN的轴载作用不计。计算合计当量轴次根据表设计规范，二级公路的设计基准期为23年，安全等级为二级，轮迹横向分布系数是0340.39取0.39,g1=0.086,则J+gJ-1卜3655315080.086）J1365x0.39=1061975769（次）gr0.086其交通量在10x1042000x104中，故属重交通等级。初拟

4、路面构造根据二级公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表初拟两种方案。如下：方案一：一般混凝土面层厚度为22cm,基层采用水泥稳定粒料（水泥用量5%）,厚15cm。垫层为15Cm天然砂砾材料。一般混凝土板I肉平面尺寸为宽3.5m,长5.Onu纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。方案二，一般混凝土面层厚度为22cm,基层采用水泥稳定粒料（水泥用量5%）,厚15cm。垫层为15Cm级配碎砾石。一般混凝土板的平面尺寸为宽3.5m,长5.0m纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。路面计算(方案一).1路面材料参数确定确定基层顶面当量回弹模量Z心查路基路面工程(第三版)表1626和表1627取土基

5、抗压回弹模量E=35MPa,水泥稳定粒料基层回弹模量取E1=1500MPa,天然砂砾回弹模量取Ei=200MPa,取值与设计值同样。按表1623和表1625,混凝土面层设计弯拉强度：f1=5.OMPa,对应弯拉弹性模量为Ec=31XIOkPa计算基层顶面当量回弹模量如下：15000.1532(X)0.153(0.15+0.15)2z11、_】=+-(+)1212415000.15200x0.15式中：E,一一基层顶面的当量回弹模量，MPa；Eo路床顶面的回弹模量，匕一一基层和底基层或垫层的当量回弹模量，EI，E2基层和底基层或垫层的回弹模量，h基层和底基层或垫层的当量厚度，DX基层和底基层或垫

6、层的当量弯曲刚度，%也一一基层和底基层或垫层的厚度，力一一与E“EO有关的回归系数一般混凝土面层的相对刚度半径按式(16-52b)计算为：.2计算荷载疲劳应力p按式(16-52b),原则轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数K,=0.87。考虑设计基准期内荷应力合计疲劳作用的疲劳应力系数Kf=N；=1061975.769OK=2.464(V与混合料性质有关的指数，一般混凝土、钢筋混凝土、持续配筋混凝土，V=O.057；碾压混凝土V=0.053-0.017百上计算。和贫混凝土，V=O.065；钢纤维混凝土，按d/)根据公路等级，由表16-24考虑偏载

7、和动载等原因，对路面疲劳损失影响的综合系数1=120,按式(16-49),荷载疲劳应力计算为.3温度疲劳应力由表16-28,IV区最大温度梯度取88CCm)板长5m,%=%74()5=67522,由图16T4可查般混凝土板厚/7=0.22m,8,=0.5432。按式(16-56),最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数Kc按式(B.2.3)计算为式中：a、b、C一回归系数，按所在地区的公路自然区划查表B.2.3确定。再由式(16-55)计算温度疲劳应力为查表16-20,二级公路的安全等级为三级，对应于三级安全等级的变异水平为中级，目的可籍度为85%o再据查得的目的利靠度机

8、更并水平等级，查表16-22,确定可靠度系数按式(16-48)rr(pr+-,J=1.10x(3.4428+0.6644)=4.518fr=5.0M,因而，所选混凝土面层厚度(0.22In)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。各计算环节以和公式都参照方案一来计算，得出成果如下：设计内容：新建单层水泥混凝土路面设计公路等级：二级公路变异水平的等级：中级可靠度系数：1.10面层类型：一般混凝土面层车型名称单轴单轮组的个数轴重(KN)单轴双轮组个数轴重(KN)双轴单轮组的个数轴重(KN)三轴单轮组的个数轴重(KN)交通量黄海DD64013217000001561解放CA108119

9、.4160.8500001600黄河JN36015000122000510五十铃EXR181160110012000069行驶方向分派系数1车道分派系数1轮迹横向分布系数39交通量年平均增长率6.8%混凝土弯拉强度5MPa混凝土弯拉模量31000MPa混凝土面层板长度5m地区公路自然区划IV面层最大温度梯度88r/m接缝应力折减系数.87基（垫）层类型一一新建公路土基上修筑的基（垫）层层位基（垫）层材料名称厚度（mm）回弹模量（MPa）1水泥稔定粒料15015002天然砂砾1502003土基35基层顶面当量回弹模量ET=141.5MPaHB=220r=.713SPS=1.3SPR=3.2BX=

10、.7STM=2.1KT=.5STR=1.04SCR=4.24GSCR=4.66RE=-6.8%设计车道使用初期原则轴载日作用次数：602路面的设计基准期：20年设计基准期内原则轴载合计作用次数：3437320路面承受的交通等级：重交通等级基层顶面当量回弹模量：1415VPa混凝土面层设计厚度：220mm通过对设计层厚度取整以和设计人员对路面厚度深入的修改，最终得到路面构造设计成果如下：一般混凝土面层220mm水泥稳定粒料150mm天然砂砾150mm土基方案二计算.1路面材料参数确定Fp确定基层顶面当量回弹模量S查路基路面工程(第三版)表1626和表1627取土基抗压回弹模量E.,=35MPa,

11、水泥稳定粒料基层回弹模量取E产1500MPa,级配碎砾石回弹模量取E2=300MPa,取值与设计值同样。按表1623和表1625,混凝土面层设计弯拉强度：R=5.OMPa,对应弯拉弹性模量为Ec=31X10MPa计算基层顶面当量回弹模量如下：15000.1533000.153(0.15+0.15)2z11、一=+(+)1212415000.153000.15式中：&一一基层顶面的当量回弹模量，MPa；Eo一一路床顶面的回弹模量，E,基层和底基层或垫层的当量回弹模量,&E?基层和底基层或垫层的回弹模量，h基层和底基层或垫层的当量厚度，DX一一基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度，九八基层和底基层或垫

12、层的厚度，一一与Ex/E）有关的回归系数一般混凝十面层的相对刚度半径按式（16-52b）计算为：2计算荷载疲劳应力aP按式（16-52b）,原则轴载在临界荷位处产生的1荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr=O.87。考虑设计基准期内荷应力合计疲劳作用的疲劳应力系数Kf=N；=1O61975.7690065=2.464（V-与混合料性质有关的指数，一般混凝土、钢筋混凝土、持续配筋混凝土，V=0.057；碾压混凝土口=0.0530.017夕/匕计算。和贫混凝土，v=0.065；钢纤维混凝土，按/）根据公路等级，由表16-24考虑偏载和动载等原因，对路面疲劳损失影响的综

13、合系数KC=I.20,按式（16-49）,荷载疲劳应力计算为.3温度疲劳应力由表16-28,IV区最大温度梯度取88CCm）。板长5m,力=%787=69570,由图16T4可查一般混凝土板厚=0.22m,B,=0.5144,按式（16-56）,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数Kt,按式（B.2.3）计算为式中：a、b、C一回归系数，按所在地区的公路自然区划查表B.2.3确定。再由式（16-55）计算温度疲劳应力为查表16-20,二级公路I向安全等级为三级，对应于三级安全等级的变异水平为中级，目的可靠度为85%。再据查得的目的唧度在受降水平等级，查表16-22,确定可靠度系数按式（16T8）rr（pr+zr）=1.IO（3.3980.5981）=4.396Mfr=5.（）M所选混凝土面层厚度（0.22In）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。各计算环节以和公式都参照方案一来计算，得出成果如下：设计内容：新建单层水泥混凝土路面设计公路等级：二级公路变异水平的等级：中级可靠度系数：1.10面层类型：一般混凝土面层车型名称单轴单轮组的个数轴重(KN)单轴双轮组个数轴重(KN)双轴单轮组的个数轴重(KN)三轴单轮组的个数轴重(KN)交通量黄