实例水泥混凝土路面设计计算

1、1. 路面类型的选择确定本设计为二级公路，位丁四川地区，公路自然区划为V区 ，路基土为粘性土, 设计路段碎石、砂砾、石灰、水泥供应丰富，拟采用普通水泥混凝土路面结构。交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量解放CA10B19.4060.851双69.34黄河JN15049101.601双75.12日野KB22250.20104.301双86.67斯柯达706R50901双69.34依士兹TD5042.2801双57.78吉尔13025.7559.501双109.78交通SH361602*1102双13092.45小汽车866.72路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，

2、以BZZ 100表示。轴载换算：16PU00；式中：Ns100KN的单轴一双轮组标准轴载的作用次数;Pi 一单轴一单轮、单轴一双轮组、双轴一双轮组或三轴一双轮组轴 型i级轴载的总重KN ;Ni各类轴型i级轴载的作用次数；n 一轴型和轴载级位数；"轴一轮型系数，单轴一双轮组时,§ =1 ;单轴一单轮时，按式§ =2.22x103pq43计算；双轴一双轮组时，按式京=1.07X10*p.22 ；三轴一双轮组时，按式 。=2.24勺0如广.22计算。轴载换算结果如表7-2所小。表7-2轴载换算结果车型Pi&NiUiu / Pi 16 。i N i （下）解放CA

3、10B刖 轴19.40_ 一_3 一 _ 0 432.22x103 x 23.7069.340后轴60.85169.340.023黄河JN150刖 轴35.002.22乂10叽 35.0044375.120.35后轴70.15175.1296.83日野KB222刖 轴50.2_ 一_3_ 一 0 432.22 勺0七 42.6086.670.58后轴104.3186.67169.98斯柯达706R刖 轴502.22'103,51.40一4369.340.439后轴90169.3412.85依士兹TD50刖 轴42.20_ 一_3432.21023.7057.780.023后轴57.78

4、吉尔130刖 轴25.75_3432.21023.70109.780后轴59.501109.780.023交通SH361刖 轴60_ 一_3432.21023.7092.459.95后轴2*1101.07 10-5 XPi-0.2292.4590.76nP “N =£ 4Ni（旦）16住P381.808计算累计当量轴次查路线设计规范得三级公路的设计基准期为 20年，安全等级为三级,临界荷位处的车辆轮迹轮迹横向分布系数是 0.540.62取 0.54, g= 0.075 ,则:z Ns （1 g）t -1】365381.808 （1 0.075）20 -16Ne = = 365 0.5

5、4 = 3.26 106gr0.075查水泥混凝土路面设计规范水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按 设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数分为4级，标准轴载累计作用次数大丁 1X 106时，届丁重交通等级，故本设计届丁重交通等级。2. 基层、垫层材料参数确定（1）基层基层、应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区应具有一定的抗冻性。拟选 用石灰粉煤灰稳定粒料为基层。配比为石灰：粉煤灰：稳定粒料 =1: 3: 12,查 水泥混凝土路面设计规范得回弹模量 E1 =1300MPa。（2）垫层垫层的作用有抗冻、排水、防止污染等，本设计处在山东地区，届丁季节性 冰冻地区，易发生冻胀、翻浆等现象，为了

6、排出路面路基中滞留的自由水，确保 路面结构稳定，避免冻害发生，在底基层下设置垫层。垫层采用石灰稳定土，其 中石灰含量10%，查水泥混凝土路面设计规范得回弹模量 E2 = 600MPa。3. 路面的结构厚度（1）初拟路面结构查水泥混凝土路面设计规范可知三级公路的可靠度设计标准如表7-3。表7-3可靠度设计标准安全等级设计基准期（a）目标可靠度（%）目标可靠指标变异水平等级三级20851.04中表7-4水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240210230200220200< 230< 220由表7-3,

7、相应丁安全等级四级的变异水平为中高。根据三级公路、轻交通等级和中级变异水平等级，查表 7-4初拟普通混凝土面层厚度为22cm,基层厚18cm，垫层厚15cm。普通混凝土板的平面尺寸为宽 4.25m,长4m。查水泥混凝土路面设计规范取普通水泥混凝土面层的弯拉强度标准为：fcm=5.0MPa，相应弯拉模量标准为：Ec =3.1x104MPa,路基土基回弹模量 E0 =40MPa。计算基层顶面当量回弹模量如下:Ex尊卒=o.危 go 螳2 600 = 1。1h2 h；0.182 0.152DxEM3 Eh； (h h2)2 , 1=十十(12124)JEE2h23321300 0.18600 0.1

8、5(0.18 0.15)11)12124(1300 0.18 600 0.15)= 2.5 7 0(MN -m)1 一 一 112DX3 .12 2.57 3hx =()3 =()3 = 0.312mx Ex 1013Ex、_0.45a =6.22 1-1.51(巨)一Eo= 6.22 1-1.51-0.45f = 4.1 8 1Ex、-0.55 一，1013、 -0.55 b =1 -1.44( -)=1 -1.44 ()=0.757Eo401_ _1Ev二1013二Et =ahbE0( x)3 =4.181 0.3120.757 40 ()3 = 203.359MPaEo40式中：Et基层

9、顶面的当量回弹模量;E 0 路床顶面的回弹模量;Ex 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；hx 基层和底基层或垫层的当量厚度；Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；hi,h2基层和底基层或垫层的厚度；a-b与%。有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径计算为：11r =0.537>(睚)3 =0.537 x 0.22 尺。1。 乾瑚=0.631(m )(2) 荷载疲劳应力标准轴载在临界荷载处产生的荷载应力计算为：；ps =0.077r°6h2 =0.077 0.6310.6 0.22' =1.206MPa因纵缝为设拉杆平缝，接

10、缝传荷能力的应力折减系数 Kr = 0.87。考虑设 计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf = N； =(3.26 106)0.057 = 2.351式中：(v一与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土, v =0.053 -0.017 Pf旦计算。)d f根据公路等级，查水泥混凝土路面设计规范考虑偏载和动载等因素， 对路面疲劳损失影响的综合系数 Kc =1.20。荷载疲劳应力计算为：二一顷=KKf K/ ds =0.87 2.351 1.20 1.206 = 2.96MPapiI i c psa(3) 温度疲劳应力查水泥混凝土路面设计规范II区最大温度梯度取

11、88(C /m)。板长4m必.631 = 6.339。图7-1温度应力系数Bx最大温度梯度时混由图7-1可查普通混凝土板厚h = 0.22cm, Bx = 0.68凝土板的温度翘曲应力计算为:acEchTg1 10 占 31000 0.22 85；tm =Bx = 0.68 = 1.97MPa2"温度疲劳应力系数Kt计算为：Kt =上 |a（也）c _=旦°0.871 x*7）1 287 _0.071】 =0.486t <itJf/_ 1.975.07计算温度疲劳应力为：J=Kt；tm =0.486 1.97 =0.957 MPa查表7-3,二级公路的安全等级为三级，相应丁三级安全等级的变异水平为中级，目标可靠度为85%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查水泥混凝土路面设计规范得可靠度系数rr = 1.06。r&#