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水泥混凝土路面设计 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 : 1.13 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序号 车型名称前轴数前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴数拖挂部分拖挂部分轴重交通量1黄河JN150149101.61001902日野KF300D140.75792001703依士兹TD50 142.280100604标准轴载BZZ100101001006335交通SH-14112363.5200626解放CA10B119.460.851004367斯柯达706R征XD980137.172.65200739 东风CS938 124702008110尼桑CK10G139.25104.31006911东风SP9135120.272.32008612日野KB222150.27610097 行驶方向分配系数 0.5 车道分配系数 0.75 轮迹横向分布系数 0.55 交通量年平均增长率 6 设计轴载 100 kN 最重轴载 104.3 kN 路面的设计基准期 : 20 年 设计车道使用初期设计轴载日作用次数 : 412 设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数 : 3042500 路面承受的交通荷载等级 :重交通荷载等级 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弹性模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 88 /m 接缝应力折减系数 0.87 混凝土线膨胀系数 10 10-6/ 初拟基(垫)层类型-新建公路路基上修筑的基(垫)层 拟普通混凝土面层厚度为0.24m，石灰土层厚度为0.18m，级配碎石层为0.3m路基回弹模量取30 MPa 层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 材料模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 200 2000 2 石灰稳定粒料 300 1500 3 新建路基 30 板底地基当量回弹模量 ET= 140 MPa 基层顶面当量回弹模量：计算公式如下： （7-15） （7-16） （7-17） （7-18） (7-19) (7-20)式中：基层顶面的当量回弹模量，MPa； 路床顶面的回弹模量，MPa； 基层和底基层或垫层的当量回弹模量，MPa，按式（5）计算；、基层和底基层或垫层的回弹模量，MPa； 基层和底基层或垫层的当量厚度，m，按式（6）计算； 基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度（MN-m），按式（7）计算；、基层和底基层或垫层的厚度（m）;a、b-与有关的回归系数，按式（8）和式（9）计算；由以上计算公式计算基层顶面当量回弹模量如下：=1795.08 （MPa） = =5.16=0.326（m）=5.09=0.85=230.35（MPa）普通混凝土面层的相对刚度半径按公式计算得 =0.67（m）荷载疲劳应力式中： P标准轴载，KN； H混凝土板厚度，m； R混凝土板的相对刚度半径，m；A，m，n与轴型有关的回归系数，见下表。表7-15 荷载应力公式中的回归系数轴 型ABC单轴-单轮0.001800.4900.881单轴-双轮0.001190.5970.905双轴-双轮0.0005990.5850.893三轴-双轮0.0003950.4930.892则 标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：=1.05（MPa）因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷的应力折减系数=0.87，考虑设计基准期内荷载应力累积疲劳作用的疲劳应力系数=2.34，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合系数=1.20。按公式 （7-21）式中：标准轴在临界荷位处产生的荷载疲劳应力，MPa； 标准轴在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力，MPa；应力传荷系数；纵缝为设拉杆的平缝时，=0.87-0.92（刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高职）；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，=1.0；纵缝为设拉杆的企口缝时，=0.76-0.84；计算得到荷载疲劳应力为：=2.56（MPa）温度疲劳应力查表可知区最大温度梯度取88（/m）。板长5m，L/r=5/0.707=7.07，查图，得普通混凝土板厚h=0.24m，=0.64。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：=2.09（MPa） （7-22）式中：最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力，MPa； 混凝土的线膨胀系数（1/），通常可取为； 最大温度梯度标准值； 综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可查图得到； 最大温度梯度标准值公路自然区划、最大温度梯度/m83-8890-9586-9293-98温度疲劳应力系数，由公式计算得： =0.53 （7-23）式中：a、b和c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表确定表7-17 回 归 系 数 a 、b 和 c系 数公路自然区划a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270再由公式计算温度疲劳应力为： =0.532.09=1.11（MPa） （7-24）查表，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。再由查的的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数=1.13。表7-18 可 靠 度 系 数变异水平等级目标可靠度（%）95908580低1.20-1.331.09-1.161.04-1.08-中1.33-1.501.16-1.231.08-1.131.04-1.07高-1.23-1.331.13-1.181.07-1.11由公式=4.15 MPa=5.0MPa