水泥混凝土路面课程设计.doc

普通水泥混凝土路面设计（一） 设计资料湖南某地(IV3)拟建高级公路，公路中间有一收费站，要求收费站采用水泥混凝土类路面结构，设计年限为15年，土基为粉质土，确定土基的稠度为1.10，路基干湿状态为干燥状态。有关资料如下：1.初始条件：表1 交通组成型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)三菱T653B29.348.01双-500黄河JN15049.0101.61双-500江淮HF15045.1101.51双-500解放CA15028.768.21双-400湘江HQP4023.173.22双3m500东风EQ14023.769.21双-400东风EQ15526.556.72双-500长征XD98037.172.652双-5002公路技术等级为高速，为双向六车道。3交通组成如表1所示，交通量年平均增长率= 9%。(二) 轴载换算我国公路水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴-轮型和轴载的作用次数，按公式3-1换算为标准轴载的作用次数。 公式2-1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I级轴载的总重（KN） n-轴型和轴载级位数 Ni-各级轴型I级轴载的作用次数 i-轴-轮型系数，单轴-双轮组时，i=1，单轴-单轮组时，；双轴-双轮组时，；三轴-双轮组时，；轴载换算结果汇总如表2-2车型PI(KN)iNiNs三菱T653B前轴29.31450 1.3310-6后轴48.014500.00358黄河JN150前轴49.0014500.00497后轴101.614502255.769江淮HF150前轴45.114500.00132后轴101.514502223.356解放CA150前轴28.714004.4810-8后轴68.214000.836湘江HQP40前轴23.114502.9610-8后轴73.26.9110-64502.1110-5东风EQ140前轴23.714003.9610-8后轴69.214001.106东风EQ155前轴26.714503.0010-7后轴56.74.410-64502.2610-7长征XD980前轴37.114505.8010-5后轴72.654502.5110-8总计4450.98设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne 公式2-2式中：Ne-标准轴载累计当量作用次数 t-设计基准年限 -交通量年平均增长率，=9 % -临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，取=0.2，如表2-3 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7m0.34-0.39行车道宽7m0.54-0.62一个车道的累计当量轴载作用次数为：(三) 结构组合设计及材料选取面层：由规范查得推荐厚度24cm，其长度5.0m，宽为4.5m。基层：采用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚度为25cm。垫层：采用18cm低剂量无机结合料稳定土。水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值弯拉强度（）1.01.52.02.53.0抗压强度（）5.07.011.014.919.3弯拉强度模量1015182123弯拉强度（）3.54.04.55.05.5抗压强度（）24.219.735.841.848.4弯拉强度模量2527293133根据路基路床顶面回弹模量值经验参考值表，取路基回弹模量为40Mpa材料类型回弹模量（）材料类型回弹模量（）中粗砂80100石灰粉煤灰稳定粒料13001700天然砂砾150200水泥稳定粒料13001700未筛分碎石180220沥青碎石（粗粒式，）600800级配碎砾石（垫层）200250沥青混凝土（粗粒式，）8001200级配碎砾石（基层）250350沥青混凝土（中粒式，）10001400石灰土200700多空隙水泥碎石（水泥剂量9.5%11%）13001700石灰粉煤灰土600900多空隙沥青碎石（，沥青含量2.5%3.5%600800根据垫层、基层材料回弹模量经验参考值表，可取低剂量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。（四） 计算基层顶面当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量计算如下：:则: 普通水泥混凝土面层的相对刚度半径为：计算荷载疲劳应力因纵缝为设拉杆平缝，查表得到接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87.考虑设计基准内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数 根据公路等级，查表得到考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路1.301.251.201.10则: 计算温度疲劳应力。公路自然区划、最大温度梯度（/m）8388909586929398该区最大温度梯度查表取92/m温度疲劳应力: 板长5m，L/r=5/0.620=8.06,有查图得普通混凝土板厚h=0.24m，。温度疲劳应力系数温度疲劳应力为： 应力验算高级公路的安全等级为一级，相应的目标可靠度查表可得为95%。由查表得目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数。变异水平等级目标可靠度（%）95908580低1.201.331.091.161.041.08中1.331.501.161.231.081.131.041.07高1.231.331.131.181.071.11以下面公式判断结构是否满足要求 满足要求（五）防冻厚度检验由规范知，水泥混凝土路面防冻厚度5cm,路面总厚度，23+25+18=66cm50cm满足要求。（六）接缝设计为避免由温度产生的应力破坏，故在混凝土板中设置横缝与纵缝，此路为特重交通，故缝中设拉杆，拉杆长50cm，直径22cm，每隔40cm设置一个。1、横向胀缝：缝隙宽0.2cm，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，套上约10cm的塑料套筒，筒底与杆端之间留有3cm的空隙，用木屑与弹性材料填充。2、横向缩缝：缩缝采用假缝，缩缝缝隙宽0.5cm，深度为5cm。3、施工缝：施工峰采用平口缝构造形成，缝上部深为5cm，宽为0.5cm的沟内浇灌填缝料。4、横缝的布置：缩缝间距为4.5m，在沥