混凝土路面设计

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业3、水泥混凝土路面设计本设计中，拟在V区某地建一条二级公路采用水泥混凝土路面，根据交通部颁《公路水泥混凝土路面设计规范》，故选用单轴双轮轴载BZZ-100进行计算，设计年限为20年，安全等级为三级，变异水平等级为中级。3.1交通分析3.1.1轴载换算。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》规定，以单轴双轮轴载100kN为标准轴载，用BZZ-100表示，标准轴载的计算参数按照下表确定：表1标准轴载的计算参数标准轴载BZZ-100标准轴载BZZ-100标准轴载P(kN)100单圆传压面单量直径d(cm)21.3轮胎接地压强P(MPa)0.7两轮中心距1.5d3.1.2交通分级。表2交通等级交通等级使用初期设计车道日标准轴载作用次数Ns设计使用年限普通混凝土碾压混凝土特重>150030>25>26重200~15003023~2524~26中等5~2002021~2322~24轻<50<2<22表3水泥混凝土路面可靠度设计标准3.1.3设计使用年限和累计作用次数。根据水泥混凝土路面的交通等级，确定其设计使用年限；按下式计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数。表4车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速、一级公路0.17~0.22二级、三级、四级公路行车道宽>7m0.34~0.39行车道宽≤7m0.54~0.623.2初拟路面结构。根据本设计的技术资料和沿线材料的分布情况，结合路面结构组合设计的原则，拟订路面结构形式。根据公路等级、交通量等级和变异水平等级查表，拟定本设计的路面结构形式为：普通混凝土面层厚度为0.24m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m。垫层为0.15m低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸宽4.5m、长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度(mm)260250240270~240260~230250~220250~220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)240~210230~220220~200230220表5水泥混凝土路面层的参考范围3.3水泥混凝土面板和路基模量值的确定。根据设计资料确定水泥混凝土面板EC和路基模量E0值；计算基层顶面的当量回弹模量值。首先，查表得出基层顶面的当量回弹模量值，然后，对其进行修正得出计算回弹模量值。表6混凝土弯拉强度标准值交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（Mpa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（Mpa）6.06.05.55.0注：表中所列的水泥混凝土及钢纤维混凝土弯拉强度标准为我国《公路水泥混凝土路面设计规范》中强制性条文，在设计混凝土路面结构时，必须严格执行。表7混凝土弯拉弹性模量经验参考值弯拉强度（Mpa）3.54.04.55.05.5抗压强度（Mpa）24.229.735.841.848.4弯拉弹性模量（Mpa）2527293133表8中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值（MPa）表9基层材料回弹模量参考值范围材料类型回弹模量（Mpa）材料类型回弹模量（Mpa）中、粗砂80~100石灰粉煤灰稳定粒料1300~1700天然砂粒150~200水泥稳定粒料1300~1700未筛分砾石180~220沥青碎石（粗砾式，20℃）600~800级配碎砾石（垫层）200~250沥青混凝土（粗砾式，20℃）800~1200级配碎砾石（基层）250~350沥青混凝土（中砾式，20℃）1000~1400石灰土200~700多孔隙水泥碎石（水泥计量9.5%~11%）1300~1700石灰粉煤灰土600~900多孔隙沥青碎石（20℃沥青含量2.5%~3.5%）600~8003.4计算荷载疲劳应力。按下式计算荷载疲劳应力。3.5计算温度疲劳应力。按下式计算温度疲劳应力。3.6检验初拟厚度。3.7计算过程3.7.1交通分析1）轴载换算近期在不利季节调查的双向双车道平均日交通量：车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数辆/日黄河JN-15049.0101.61490解放CA-10B19.460.8511140东风EQ14023.769.2001640太脱拉13851.42*802215根据公式：换算结果如下表：车型Pi/KNiNiNs解放CA-10B后60.85111400.4黄河JN-150前494902.254后101.61631.68东风EQ-140后69.216402.1太脱拉138前51.42152.08后1603.51.39累计640根据表3，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，临界荷位出的车辆轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长率为4%。按公式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：=次查表2，属于重交通。3.7.2初拟路面结构。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表5，初拟普通混凝土面层厚度为0.24m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m。垫层为0.15m低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸宽4.5m、长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.7.3路面材料参数确定。查表6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为fr=5.0Mpa；查表7，相应弯拉弹性模量标准值为EC=31Gpa=31000Mp查表8，路基回弹模量取E0=35Mpa；查表9，水泥稳定粒料基层回弹模量取E1=1300Mpa，低剂量石灰土稳定土垫层回弹模量为E2=500Mpa。按公式计算基层顶面当量回弹模量如下：MN.m普通混凝土面层的相对刚度半径计算为：3.7.4荷载疲劳应力。标准轴载在临界荷位处产生的何在应力计算为：考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝位设拉杆的平缝：，纵缝为不设拉杆平缝或自由边界：，纵缝为设拉杆的企口缝：。因纵缝为设拉杆的平缝，故接缝传荷能力的应力折减系数＝0.87.考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数根据公路等级，由表10查得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。表10综合系数公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.301.251.201.10按公式，荷载疲劳应力计算为温度疲劳应力。表11最大温度梯度标准值公路自然区划Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大温度梯度83~8890~9586~9293~98由表11，确定新疆地区VI区最大温梯度取88℃/m.板长5m,=5/0.723=6.92,由上图可查普通混凝土板厚。按公式，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为系数公路自然区划ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270温度疲劳应力系数，按公式计算，查上表可得，自然区划为VI区，式中，为：＝再由公式计算温度疲劳应力为:MPa查表3，二级公路的安全等级为三级，相应与三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85％。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，查下表，确定可靠度系数＝1.13。则：因而，所选普通混凝土面层厚度（0.24m）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。水泥混凝土路面结构图如下所示：夯实土基150mm厚石灰土稳定土180mm厚水泥稳定粒料层240mm厚普通水泥混凝土夯实土基150mm厚石灰土稳定土180mm厚水泥稳定粒料层240mm厚普通水泥混凝土3.8接缝布置3.8.1横缝的布置：（1）横向胀缝只在邻近桥梁或其他固定构造物处或与其他道路相交处设置。胀缝设置条数视膨胀量大小而定。（2）横向缩缝可等间距设置，采用假缝形式。特重和重交通公路、收费广场及邻近胀缝或自由端部的三条最靠近的缩缝，均应采用设传力杆假缝形式。其他情况可采用不设传力杆的假缝形式。缩缝缝隙宽3-8mm,深度为板厚的1/5-1/4，一般为5-6cm,间距一般为4—6m（即板长），在昼夜温差大的地区，或地基水文情况不良地段，应取低限值，反之取高限。（3）每日施工结束或临时中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能设在横向缩缝或胀缝处。施工缝应采用设传力杆的平缝形式。传力杆采用光面钢筋。一般长40-60cm,直径20-25mm的光圆钢筋，每隔30-50cm设一根。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离150～250mm。构造形式详见图纸43.8.2纵缝的布置：纵缝是指平行与混凝土路面行车方向的那些接缝。纵缝间距一般按3—4.5m设置。当双车道路面按全幅宽度施工时，纵缝可做成假缝形式。可设直径小于传力杆的拉杆，间距1.0m左右，锚固在混凝土内，以保证两侧板不致被拉开而失掉下部颗粒的嵌锁作用。纵缝与横缝一般做成垂直正交，使混凝土板具有90°的角隅。纵缝两旁的横缝一般成一条直线。构造形式详见图纸43.9补强钢筋布置当采用板中计算厚度的等厚式板时，或混凝土板纵、横向自由边缘下的基础可能产生较大变形时，应在其自由边缘设置边缘钢筋和补强钢筋。1、边缘钢筋，一般