水泥混凝土路面设计例题

水泥混凝土路面设计例题水泥混凝土路面设计公路自然区划II区拟建一条二级公路，中湿路基为黏质土，采纳一般混凝土路面，路面宽9m，设计车道使用早期标准轴载日作用次数为2100，交通量年增加率为5%。试设计水泥混凝土路面。解：1、交通分析查表1可知二级公路的设计基准期为20年，其靠谱度设计标准的安全等级为三级。临界荷载位置处的车辆轮迹横向散布系数查表2取0.39.设计基准期内的累计作用次数：NeN11rt1365210010.052013650.39988.5104次r0.05查表3可知属重交通等级。2、初拟路面构造由表1可知安全等级三级的变异水相同级为中级。依据二级公路、重交通等级和中级变异水平，查表4初拟一般混凝土面层厚度为0.22m。基层可采纳水泥坚固粒料，厚0.18。垫层为0.15m的低剂量无机联合料坚固土。一般混凝土板的平面尺寸为4.5m,长5m。纵缝为设拉杆的平缝，横缝为不设传力杆的假缝。3、路面资料参数确立取重交通等级的一般混凝土面层，查表5得弯拉强度标准值5.0MPa，弯拉弹性模量标准值31GPa。中湿路基路床顶面回弹模量查表6得30MPa，低剂量无机联合料坚固土垫层回弹模量为600MPa,水泥坚固粒料基层回弹模量为1300MPa.4、计算基层顶面当量回弹模量E1h12E2h2213000.1826000.152EX2h220.1820.1521013MPah1DXE1h13E2h23(h1h2)2(11)112124E1h1E2h213000.1836000.153(0.180.15)2(130016001)12.57121240.180.15hx312DX122.57EX30.312m10130.4510130.45EX4.293E0300.550.55b11.44EX11.4410130.792E030EX110131b0.7923E0()330EtahxE030165MPa5、一般混凝土面层的刚度半径r0.537h3EC3310000.677mEt1656、荷载应力ps0.077r0.60h20.600.2221.259MPa7、修正系数确立kj0.87因纵缝为设拉杆平缝，查表7获得接缝传荷能力的应力折减系数考虑设计基准期内荷载应力累计疲备作用的疲备应力系数kfNen(988.5104)0.0572.504依据公路等级，查表8可得综合系数kc1.208、荷载疲备应力prkjkfkcps3.29MPa9、翘曲应力区最大温度梯度查表9取88℃/m。已知板长L=5m,L/r=5/0.67=7.46,一般混凝土的板厚h=0.22m,查图1得Bx=0.71。则混凝土的温度翘曲应力：cEchTg5BX110310000.2288tm2210、温度疲备应力系数区的回归系数可查表10，温度疲备应力系数：frc5.01.323ktatmb2.13fr0.828tm2.135.011、温度疲备应力trkttm12、靠谱度系数二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水相同级为中级，目标靠谱度为85%。依据目标靠谱度和变异水相同级，查表11得靠谱度系数rr=1.13。13、判断构造能否知足要求rr(prtrc5.0MPa一般混凝土面层厚度0.22m能够承受设计基准期内的荷载应力和温度应力的综合疲备作用。表1水泥混凝土路面靠谱度设计标准公路技高速公一级公二级公三、四级术等级路路路公路安全等一级二级三级四级级设计基30302020准期（年）目标可95908580靠度（%）目标可靠指标变异水低低-中中中-高相同级表2车辆轮迹横向散布系数公路等级纵缝边沿处高速公路、一级公路、收费站二级及二级以行车道宽大于下公路7m行车道宽小于等于7m表3水泥混凝土路面交通分级交通等特重重中等轻级设计车>2000100-2003-100<3道标准0轴累计作用次数Ne(10^4)表4水泥混凝土面层厚度的参照范围交通极特重重荷载重等级公路-高一级二高一级二等级速级速级变异低低中低中低中低中水平等级面层≥3320300280~24270260~2厚20~28~260~2320度(000mm)交通中等轻荷载等级公路二级三、三、四三、四级等级四级级变异高中高中高中水平等级面层250~240~210230~20220210~1厚2200~1980度(0mm)表5混凝土弯拉强度标准值交通等

特重

重

中等

轻级弯拉强5.05.04.54.0度标准值弹性模31312927量（GPa）表6中湿路基路床顶面回弹模量经验参照值范围土组公路自然区划IIIIIIVVVI土质26-4240-5039-5035-6050-60砂黏质25-4530-4025-4530-4530-45土粉质22-4632-5430-5027-4330-45土表7各种接缝的传荷系数kj接缝种类挠度传荷系数应力传荷系数设传力杆胀缝≥60≤0.82不设传力杆胀50-55缝设传力杆缩缝≥75≤0.75设拉杆平口纵35-55缝设拉杆企口纵77-82缝表8综合系数公路等级

高速公路

一级公路

二级公路

三、四级公路综合系1.31.251.201.10数Kc表9最大温度梯度标准值Tg公路自

II、V

III

IV、VI

VII然区划最大温83-8890-9586-9293-98度梯度表10回归系数a、b和c的取值系数自然区划IIIIIIVVVIVIIa0.820.850.840.870.830.83851174b0.040.040.050.070.030.05118182c1.321.351.321.281.381.273