水泥混凝土路面课程设计

1标准轴载交通量分析高速公路设计基准期为30年，安全等级为一级，我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为BZZ—100.凡前、后轴载大于40KN（单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为：N=咒aN（岛*i=1式中：N—100KN的单轴-双轮组标准轴数的通行次数；P—各类轴一轮型；级轴载的总重（KN）;in-轴型和轴载级位数；N—各类轴-轮型i级轴载的通行次a.一轴-轮型系数。表1-1轴载换算结果车型P(kN)iC1C2n（次/日）aN(1O0)16东风EQ140前轴23.7016。40.0后轴69。20115531.530解放CA10B前轴19.4016。40。0后轴60.85113041。51。075黄河JN150前轴49.0016.40.03后轴101。6011395509.2则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数：N=N[（1+gJ'T]x365x门e&式中：N-标准轴载累计当量作用次数（日）；t-设计基准年限；gr—交通量年平均增长率，由材料知，gr=0。05;（完整版）水泥混凝土路面课程设计n—临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下（表1-2），取0。20o表1—2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、收费站一5—她以下八吸 行车道宽＞7m一级及一级以下公路 ，-廿、决莎行车＜^^7m0。17~0.220o34〜0。390o54〜0.62N=乎aN(晶)16=511。835i=1N=N[(1+gr)一1]x365x门^N=248X104因为交通量100X104V248X104V2000X104次，故可知交通属于重交通等级。2拟定路面结构由上述及表16-20知相应于安全等级一级的变异水平的等级为低级，根据高速公路重交通等级和低级变异水平等级查表16—17得初拟普通混凝土面层厚度大于240mm。普通混凝土板的平面尺寸为宽4m,长4。5m,拟定各结构层厚：普通混凝土面层厚为250mm;基层选用水泥稳定粒料，厚为180mm;二级自然区划及规范知垫层为150mm的天然砂砾，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5o0Mpa,路基回弹模量为30Mpa;低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量去600Mpa;水泥稳定粒料基层回弹模量取1300Mpa。（表2-1）表2-1层位基（垫）层材料名称厚度（cm）回弹模量（MPa）1水泥稳定粒料1813002天然砂'基E_h;旦+h;乌二1300x0.182+600x0.152*_i"+h;2 0.182+0.152=1013Mpa「h3E+h3E(h+h)2/1、七二』1222+^^(Eh^h)TOC\o"1-5"\h\z11 221300x0.183+1300x0.183+600x0.153 +12 ( + )一14 1300x0.18600x0.15二2.57(MN.m)h=(些)3=(12^)3=0.312mx 1013Xa=6.22[1-1.51(土)-0.45]=6.22[1-1.51(1031)-0.45]=4。2930b=1—1.44(―*)-0.55=1—1.44(°^)-0.55=0.792E 300E1E=ahbE(4)30=4.293x0.3210.792x30x(^013)：=165Mpa30普通混凝土面层的相对刚度半径为:r=0.537h(5)3=0.537x0.25x(^^00)1=0.769mE 165t3计算荷载疲劳应力根据高速公路、重交通，初拟普通混凝土面层厚度为0。25m。由下列公式求得：Y=0.537/EE b=0.077y0.6h-2b=kkkb k=N0.057Pfrcps fe式中Y—混凝土板的相对刚度半径(m);H—混凝土板的厚度(m)；E—水泥混凝土的弯沉弹性模量(Mpa);ap-标准轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(Mpa);匕一考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝，匕=0。87〜0。92,纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界k=1。0,纵缝为设杆拉的企口缝，k=0.76〜0.84,；kc—考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，按公路等级查下表3一1；表3-1 综合系数kcQ_ 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路三、四级公路标准轴ps kc 1.30 1。25 1。20 1.10s由板的临界荷载处产生的荷载应力(MPa)。b=0.077y0.6h-2=0.077x(0.769)0.6x0.25-2=0.975k=No.o57=24800000.057=2O314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和系数kc=1.30,则荷载疲劳应力为：b=kkkb=2.314x1.3x1.0x0.975=2.93MPa4o计算温度疲劳应力由《路基路面工程》知，11区最大温度梯度取88(°C/m)。板长4。5mL/r=4。5/0。769=6。0;已知混凝土板厚0.25m,Bx=0.60,则可知最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：

aaEhTBbtm式中：a—混凝土的温度线膨胀系数；Tg—最大温度梯度，Tg=88°c/m；B一综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数；atm—最大温度梯度时土板的温度翘取应力(Mpa)。=""=I"x也x31°°。x0.25x88x0.6=顷尸TOC\o"1-5"\h\ztm 2 2 a温度疲劳系数下表4-1。k=f［a(^tm)c-b］，式中a,b和c为回归系数，按所在地区公路自然区划查tb温度疲劳系数下表4-1。表4-1回归系数a,b和c系数公路自然区IIIIIIVVVIVIIa0.8280。8550。8410。8710.8370。834b0.0410。0410.0580。0710。0380。052c1。3231.3551。3231.2871。3821.270k,=ftm[af)c-b]=r—x[0.828x2.12.1 一(*.323-0.041]=0.528TOC\o"1-5"\h\z则温度疲劳应力：。=Kb=0.528x2.1=1.108MP综合，高速公路的安全等级为一级，相应于一级的安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数［=1.20。r(b+b)=1.20x(2.93+1.108)=4.8445<f=5.0MP，故设计的混凝土面层厚为250mm满足rprtr r a要求。由《公路水泥混凝土路面设计规范》知，路面防冻厚度满足要求。5接缝设置⑴横缝本水泥混凝土路面设计横缝采用三种：胀缝、缩缝、施工缝。设置胀缝时，由于是高速公路，长远考虑，要设置传力杆，传力杆长度50cm，传力杆直径38cm，半段涂以沥青、套上朔料套筒。缩缝采用假缝形式，只在板的上部设施缝隙，缝宽7mm，深度为板厚的1/5设置施工缝时，每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，位置应选在缩缝或胀缝处，设在缩缝处的施工缝，采用加传力杆的平缝