水泥混凝土路面设计第一组

水泥混凝土路面设计1交通量计算:根据我国的《公路自然区划标准》(JTJ013-86),该路段K0+000—K30+000所经地区属于我国公路自然区划V4区，为中原十湿交替区。现拟新建一条一级公路，双向四车道，设计基准期为12年，交通量年平均增长率为4.67%，车道系数0.20，路基土为粘性土。计算设计日通过的标准轴载作用次数车型车轴轴轮型P.(KN)轴载系数81交通量Ni(次/日)P8N(商)16小客车前轴1-113736.81311815.79x10-9后轴1-225.6111814.02x10-7大客车CA50前轴1-128.7524.161611.79x10-4后轴1-268.211610.353小货车BJ130前轴1-121.3595.86810471.12x10-5后轴1-261.4110470.472中货车EQ140前轴1-123.7569.138014.52x10-5后轴1-269.218012.215大货车JN163前轴1-158.6416.45692274.244后轴1-211419227502.54拖挂车五十铃前轴1-160381.72327529.64后轴2-31008.13X10-92752.236x10-6拖拉机前轴1-120612.2245512.211x10-6后轴1-2815511.551x10-15合计7609.419注：1-1表示单轴单轮组，1-2表示单轴双轮组，2-2表示双轴双轮组，2-3表示双轴三轮组小于40KN的单轴和小于80KN的双轴略去不计；方向分配系数采用0.5，因为是双向4车道，即单向2车道，所以车道分配系数取0.9（0.8-1.0）。故有：设计车道的年平均日货车交通量（ADTT）N=7609.419X0.5X0.9=3424.239s2交通参数分析2.1累计标准轴次计算：使用年限内的累计标准轴次为N_Ns[（1+gr）t—1]x365gr3424.239[（1+0.0467）12—1]x365= x0.20.0467=3.903x106（次）2.2交通等级划分：由规范交通分级知，累计作用次数在106-2X107之间，所以交通等级为重交通；水泥混凝土路面设计使用年限12年，车轮轮迹横向分布系数n=0.20。（由《水泥混凝土路面设计规范》中表A.2.2，对一级公路，n为0.17—0.22）。3路面结构方案设计现在按设计要求，由表3.0.1得，相应于安全等级二级的变异水平等级为低-中级。根据一级公路重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6,面层厚度h取0.22-0.25m之间。根据路基十湿类型，设计多种方案，并进行方案比选如下:路基为中湿状态时：方案一：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）1、 初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.25祖；基层选用水泥稳定粒料基层，厚h广0.24m；垫层选用级配碎砾石，厚h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，2横缝为设传力杆的假缝。2、 材料参数的确定：

（1）混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值*=5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为£广31Gpa。（2） 土基的回弹模量：路基属于中湿状态，土质为粘质土，根据规范附录F材料参考值表F1，可选用路基土基的回弹模量值：E=45Mpa（3） 基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选用水泥稳定粒料，回弹模量取：E广1500Mpa（1300-1700）垫层选用级配碎砾石，回弹模量取：E2=230Mpa（200-250）（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）中，按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：=979.508(Mpa)0.242+0.22h：E]+h22E2 1500x=979.508(Mpa)0.242+0.22TOC\o"1-5"\h\zEh3Eh3 (h+h)2 1 1D=―+22+—1 2( + )Tx12 12 4EhEh1500x0.243 230x0.23 (0.24+0.2)2 1 1 】12 12 4 1500x0.24 230x0.2=3.855(MN-m)h=J12D/E=J12x3.855/979.580=0.362(m)a=6.22[1-1.5(—r)-0.45]=6.22x[1-1.5(9，.够)-0.45]=3.871TOC\o"1-5"\h\zE 450b=1—1.44(乌)-0.55=1—1.44(979.508)-0.55=0.735E 450E=ahbE(乌)13=3.871x0.3620.735x45x(979.508)13=230.472(Mpa)tx0E 450普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为:

r=0.537h昵E.E=0.573x0.25x舄31000../'230.472=0.688(m)3、荷载疲劳应力计算：按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为C=0.077r0.60h-2=0.077x0.6880.60x0.25-2=0.984(Mpa)因纵缝为设拉杆平缝，对于水泥稳定粒料基层，接缝传荷能力的应力折减系数取kr=0.90。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kf=NV=G.903x106)或=2.375。根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数k=1.25。按式(B.1.2)，荷载疲劳应力计算为b=kkka=0.90x2.375x1.25x0.984=2.629(MPa)4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8,因为该路段位于我国自然区划七区，所以在83-88之间取低值87，可选取最大温度梯度Tg=87(°C/m)。取板长l=5m，l/r=5/0.688=7.267由图B.2.2可查■普'通混/凝_土板厚h=0.25m，B=0.62°按式(B.2.2)，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：tmaEhT1tmaEhT1x10-5x31000x0.25x87x0.62=2.09(MPa)，a混凝土线膨胀系数。温度疲劳应力系数k按式(B.2.3)计算为tm5.02.090.871x温度疲劳应力系数k按式(B.2.3)计算为tm5.02.090.871x(2.09V287I5.0-0.071=0.51，其中a,b,c为回归系数：本项目在云南，为七区，分别取a=0.871，b=0.071，c=1.287°再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为a=ka=0.51x2.09=1.066(MPa)由表3.0.1,一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数y=1.09-1.16，取为1.12按式(3.0.3)y(b+b)=1.12x(2.629+1.066)=4.14MPa<f=5.0MPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h=0.26m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。方案二：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)1、 初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.25m；考虑到本路线为川、滇、黔高原十湿交替区，交通等级为重交通，因此设置多孔隙的水泥稳定碎石基层(水泥剂量9.5%〜11%，孔隙率20%)，厚度h1=0.12m(0.10-0.14);从而在基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层，厚度h2=0.20m(据规范：一般取0.2m)；垫层采用级配碎砾石，厚度h3=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、 材料参数的确定：混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值f广5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为E=31Mpa。土基的回弹模量：路基属于中湿状态，土质为粘质土，根据规范附录F材料参考值表F1，可选用路基土基的回弹模量值：E0=30.0MPa基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选多孔隙开级配水泥稳定碎石，回弹模量取：E=1400Mpa(1300-1700)底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取：E=1400Mpa (1300-1700)

(200-250)垫层采用级配碎砾石，回弹模量取：E3=230Mpa(200-250)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下：h2E+h2E+h2E 1400x0.122+1400x0.202+230x0.22E=一1——2—2——3—r= =904.237(MPa)Xh2+h2+h2 0.122+0.202+0.202123TOC\o"1-5"\h\zEh3Eh3Eh3 (h+h+h)2 1 1 1D=301~+22+33~+ 1 2 3 ( + + )30x12 12 12 4EhEhEh11 22 331400x0.123 1400x0.203 230x0.2312 12 12(0.12+0.20+0.2)2 1 1 1 14 (1400x0.12 1400x0.20 230x0.2)=3.45(MN-m)/904.237=0.358(m)h=J12D/E/904.237=0.358(m)一0.45a=6.221-1.516.22一0.45a=6.221-1.516.22x1-1.51x(904.237、一0.45=4.192b=1—1.44ah.bE-0.55=1-1.44x1/31904.237)-0.55=0.7791904.237=4.192x0.358ex30x l301/3J=175.821(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2)计算为:r=0.537h受E/E=0.537x0.25x凯•'31000/175.821=0.753(m)3、荷载疲劳应力计算：按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为c=0.077r0.6h-2=0.077x0.7530.6x0.25-2=1.039(MPa)因纵缝为设拉杆平缝，对于多孔隙开级配水泥稳定碎石排水基层，有一定刚性，所以接缝传荷能力的应力折减系数可取k广0.88。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k=NV=G903x106)质=2.375。根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数k=1.25。按式(B.1.2)，荷载疲劳应力计算为b=kkk"=0.88x2.375x1.25x1.039=2.714(MPa)4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8,因为该路段位于我国自然区划七区，所以在83-88之间取低值87,可选取最大温度梯度Tg=87(°C/m)。取板长l=5m，l/r=5/0.753=6.640由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25m，B=0.61。按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：btmaEhT2 btmaEhT2 *1x10-5x31000x0.25x872x0.61=2.056(MPa)，a混凝土线膨胀系数，取1x10-5.「C。温度疲劳应力系数七按式(B.2.3)计算为tm3、

b~T^ftm3、

b~T^fr5.02.0560.871x(2.056I5.0、1.287J-0.071=0.502其中a,b,c为回归系数：本项目在云南，为u区，分别取a=0.871，b=0.071，c=1.287。再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为b=kb=0.502x2.056=1.032(MPa)由表3.0.1，一级公路的安全等级为二级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数Y=1.09-1.16，取为1.12按式(3.0.3)Y(b+b)=1.12x(2.714+1.032)=4.20MPa<f=5.0MPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h>0.25m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。方案三：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）1、 初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.25m；考虑到，该路段为干湿交替地区，因此设置多孔隙沥青稳定稳定碎石基层（沥青标号选用AH-50，沥青用量为3%），厚度h1=0.09m（0.08-0.10）；从而在排水基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层，厚度h2=0.20m（据规范：一般取0.2m）；垫层采用级配碎砾石，厚度h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸宽3.75m，3长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、 材料参数的确定：（1） 混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值fr=5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为E=31Gpa。（2） 土基的回弹模量：路基属于中湿状态，可选用路基土基的回弹模量值：E°=30.0MPa（3） 基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选多孔隙沥青稳定稳定碎石，回弹模量取：E=700Mpa（600-800）底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取：E2=1400Mpa（1300-1700）垫层采用级配碎砾石，回弹模量取：E3=230Mpa（200-250）（4） 基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002），按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：h2E+h2E+h2E700x0.092+1400x0.202+230x0.22E=―1——2―2——3__= =804.43（MPa）Xh2+h2+h2 0.092+0.202+0.22123

TOC\o"1-5"\h\zEh3Eh3Eh3 (h+h+h)2 1 1 1—1—+—2―2—+―3―3—+——1 2 3( + + )-1Eh12 12 12Eh700x0.093 1400x0.203 230x0.23121212(0.09+0.20121212(0.09+0.20+0.2)2(700x0.09 1400x0.20230x0.22.58(MN-m)h=*'12D/E=史12x2.58/804.43=0.338(m)1-h=*'12D/E=史12x2.58/804.43=0.338(m)1-1.51fE}-0.45=6.22x1-1.51xf804.43)-0.45xEIE0JLL30J」a=6.22=4.082-0.55-0.55xxb=1-1.44=1-1.44x(804.43\=0.7641/3E=ahbEI30J1/3=4.082x0.3380.764x30xI30J=160.03(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为:r=0.537h驾E/E=0.537x0.25x窟31000/160.03=0.776(m)3、荷载疲劳应力计算:按式（B.1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为c=0.077r0.6h-2=0.077x0.7760.6x0.25-2=1.06(MPa)ps因纵缝为设拉杆平缝，对于多孔隙沥青稳定稳定碎石基层，接缝传荷能力的应力折减系数可稍大，取k=0.88。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k=Nv=G.903x106）.057=2.375。根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数k广1.25。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为c=kkkc=kkkc=0.88x2.375x1.25x1.06=2.77(MPa)prPs4、温度疲劳应力分析:查表3.0.8,因为该路段位于我国自然区划七区，所以在83-88之间取低

值87,可选取最大温度梯度Tg=87(°C/m)。取板长/=5m，l/r=5/0.776=6.44由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25m，B=0.58。按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：aEhTbtmgaEhTbtmgB1x10-5x31000x0.25x87x0.58=1.96(MPa)，a混凝土线膨胀系数。fbc]-b\5.00.871xLf1.96)1.287-0.071」—rbtma[tm(fJr—1.96I5.0J温度疲劳应力系数，按式(B.2.3)计算为kt=0.485其中a,b,c为回归系数：本项目在云南，为v4区，分别取a=0.871,b=0.071,c=1.287。再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为b=kb=0.485x1.96=0.951(MPa)由表3.0.1,一级公路的安全等级为二级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数y=1.09-1.16，取为1.12按式(3.0.3)y(b+b)=1.12x(2.77+0.951)=4.17MPa<f=5.0MPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h=0.25m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。路基为干燥状态时：方案一：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)1、初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.25m；基层采用水泥稳定粒料基层，厚h1=0.22m；设置级配碎砾石底基层，厚度为

h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m,长5m。纵缝为设拉杆平缝，2横缝为设传力杆的假缝。2、材料参数的确定：（1） 混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值f广5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为匕=31Gpa。（2） 土基的回弹模量：路基属于干燥状态，可选用路基土基的回弹模量值：E0=40.0MPa（3） 基层和底基层的回弹模量：基层选水泥稳定粒料，回弹模量取：E1=1400Mpa（1300-1700）底基层选用级配碎砾石，回弹模量取：E2=230Mpa（200-250）（4） 基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、底基层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002），按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：eh：E[+h；E2 1400x0.222+230x0.22 870588段Xh2+h2 0.222+0.22TOC\o"1-5"\h\zEh3Eh3 (h+h)2 1 1D= 11+ 22+ 1 2 ( + )Tx12 12 4EhEh1400x0.223 230x0.23 (0.22+0.2)2 1 1 】12 12 4 1400x0.22 230x0.2=3.16(MN-m)3\/'12D/Ex/12x3.16,.••''870 .5883\/'12D/Ex/12x3.16,.••''870 .5880.352 (m)-0.45a=6.221-1.51=6.22x1—1.51x(870.588V0.45=3.872I40J-0.55=1-1.44-0.55=1-1.44=1—1.44x'870.588k40-0.55=0.735A1/3沥"。k=3.872A1/3沥"。k=3.872X0.3520.735x40x'870.588k40A1/3=200.734(MPa)J普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为:r=0.537h<E/E=0.537x0.25x疽31000/200.734=0.72（m）3、荷载疲劳应力计算：按式（B.1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为C=0.077r0.6h-2=0.077x0.720.6x0.25-2=1.01（MPa）因纵缝为设拉杆平缝，对于水泥稳定粒料基层，接缝传荷能力的应力折减系数可稍大，取k=0.88。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k=Nv=G.903x106）.。57=2.375。根据公路等级，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数k=1.25。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为b=kkk。 =0.88x2.375x1.25x1.01=2.64（MPa）4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8,因为该路段位于我国自然区划七区，所以在83-88之间取低值87，可选取最大温度梯度Tg=87（°C/m）。取板长l=5m，l/r=5/0.72=6.94由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25m，B=0.63。按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：tmaEhTgB1tmaEhTgB1x10-5x31000x0.25x87x0.63=2.12(MPa)混凝土线膨胀系数。温度疲劳应力系数k按式（B.2.3）计算为"b、c5.0「"2.12、1.287atm-b=0.871x-0.071kfJr2.12Lk5.0J」tf=0.51rbtm其中a,b,c为回归系数：本项目在云南，为七区，分别取a=0.871，b=0.071，c=1.287。再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为b=k。 =0.51x2.12=1.08(MPa)由表3.0.1,一级公路的安全等级为二级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数y尸=1.09-1.16，取为1.12按式(3.0.3)y(。 +。)=1.12x(2.64+1.08)=4.17MPa<f=5.0MPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h=0.25祖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。方案二：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)1、 初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.26m；考虑到本路线为季风性湿润气候，年平均降雨量达1200〜1900mm，为湿润多雨地区，因此设置多孔隙的开级配水泥稳定碎石基层(水泥剂量9.5%〜11%，孔隙率20%)，厚度h1=0.10m;从而在排水基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层，厚度h2=0.15m(据规范：一般取0.2m)。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、 材料参数的确定：混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值f广5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为七=31Gpa。土基的回弹模量：路基属于干燥状态，可选用路基土基的回弹模量值：气=40.0MPa基层和底基层的回弹模量：基层选多孔隙开级配水泥稳定碎石，回弹模量取：E1=1400MPa

底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取：e=1400Mpa（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量:据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002），按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下:=1400(MPa)0.102+0.1521400=1400(MPa)0.102+0.152Eh3Eh3 (h+h)2 1 111+22+—1 2( + )-112 12 4EhEh1400x0.101400x0.103 1400x0.153十(0.10+0.15)2<12121400x0.10 1400x0.15)-1=1.82(MN-m)h=J12D/E=J12x1.82/1400=0.249(m)(E)-0.45「(1400)-0.451-1.51X=(E)-0.45「(1400)-0.451-1.51X=6.22x1-1.51xEIE0)LL40J」a=6.22=4.324-0.55-0.55(1400\(Ex)"E0Jb=1-1.44=1-1.44x=0.796(E]1/3(1400)x=4.324x0.2490.796x40xL%JL40J1/3=187(MPa)<40JE=ahbE普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为:r=0.537h^E/E=0.537x0.26xV31000/187=0.767(m)3、荷载疲劳应力计算:按式（B.1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为c=0.077r0.6h-2=0.077x0.7670.6x0.26-2=0.97(MPa)ps因纵缝为设拉杆平缝，对于多孔隙开级配水泥稳定碎石排水基层，有一定刚性，所以接缝传荷能力的应力折减系数可取k=0.88。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kf=N"力累计疲劳作用的疲劳应力系数kf=N".38x106）.。57=2.481。根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=1.30。按式(B.1.2)，荷载疲劳应力计算为Q=kkk。 =0.88x2.481x1.3x0.97=2.75(MPa)4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8，因为湖南省东南湿热W5区，海拔较低湿度大，所以在86-92之间取低值87,可选取最大温度梯度Tg=87(°C/m)。取板长I=5m，l/r=5/0.767=6.51由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58。按式(B.2.2)，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：aEhT1xaEhT1x10-5x31000x0.26x87btmx0.58=2.04(MPa)，a混凝土线膨胀系数。温度疲劳应力系数k按式(B.2.3)计算为~tmtbtm5.02.040.841x(温度疲劳应力系数k按式(B.2.3)计算为~tmtbtm5.02.040.841x(2.04V323I5.0其中a,b,c为回归系数：本项目在湖南省，-0.058=0.49，为W5区，分别取0.841，0.058,由表3.0.1，由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平1.323。再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为tr ttmb=kb=0.49x2.04=0.99(MPa)tr ttm等级为低级，目标可靠度为95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数yr=1.20-1.33，取为1.26按式(3.0.3)y(b+b)=1.26x(2.75+0.99)=4.71MPa<f=5.0MPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h=0.26m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。方案三：参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)1、初拟路面结构:初拟普通混凝土面层，厚度为h=0.26m；考虑到本路线为季风性湿润气候，年平均降雨量达1200〜1900mm，为湿润多雨地区，因此设置多孔隙沥青稳定稳定碎石基层(沥青标号选用AH-50，沥青用量为3%)，厚度h广0.1m(0.08-0.10);从而在排水基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层，厚度h2=0.20m(据规范：一般取0.2m)。普通混凝土板的平面尺寸宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、材料参数的确定：混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值f广5.0Mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为匕=31Gpa。土基的回弹模量：路基属于干燥状态，可选用路基土基的回弹模量值：e0=40.0MPa基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选多孔隙沥青稳定稳定碎石，回弹模量取：e1=800Mpa(600-800)底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取：e2=1400Mpa(1300-1700)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下：e h：E]+h；E2 800x0.12+1400x0.20212觥xh2+h2 0.12+0.202TOC\o"1-5"\h\zEh3Eh3(h+h)2 1 1D=―+22+—1 2( + )Tx12 12 4EhEh_800x0.13 1400x0.203 (0.1+0.20)2 1 1 112 12 4 800x0.1 1400x0.20=2.31(MN-m)h=J12D/E=J12x2.31/1200=2.85(m)一0.45a=6.221-1.51b一0.45a=6.221-1.51b=1—1.44=6.22x-0.55=1-1.44x1-1.51x(1200\(1200I-0.45-0.55=0.763=4.077I40JE=ahbEE=ahbE1/3=4.077x0.285W63x40x(1200)1/3I40J=210.1(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为:r=0.537hE/E=0.537x0.24x*31000/210.1=0.751(m)3、荷载疲劳应力计算:按式（B.1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为c=0.077r0.6h-2=0.077x0.7510.6x0.26-2=0.96（MPa）因纵缝为设拉杆平缝，对于多孔隙沥青稳定稳定碎石基层，接缝传荷能力的应力折减系数可稍大，取k广0.88。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kf=Nn=（8.38x106）.057=2.481。根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=1.30。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为c=kkkc=0.88x2.481x1.3x0.96=2.72（MPa）4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8，因为湖南省东南湿热W5区，海拔较低湿度大，所以在86-92之间取低值87,可选取最大温度梯度Tg=87（°C/m）。取板长l=5m，l/r=5/0.751=6.65由图B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B广0.58。按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：a混凝土线c "卢JTgB1x10-5x31000x0.26x87058205a混凝土线tm2x 2膨胀系数。温度疲劳应力系数k按式（B.2.3）计算为

tm5.00.841x(2.05tm5.00.841x(2.05V323-0.058=0.49，2.05I52.05I5-0Jtm其中a,b,c为回归系数：本项目在湖南省，为W5区，分别取0.841,0.058,1.323。再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为b=kb=0.49x2.05=1(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3,，确定可靠度系数y,=1.20-1.33，取为1.2