路基路面工程设计计算书

《路基路面工程》水泥混凝土路面《路基路面工程》水泥混凝土路面重庆交.通职业学院ChongqingVocationalCollegeOfTransportation任务起止日期：2011.11.27学生姓名： 彭奕学号： 201005010120（19）指导老师：江利民、高翀重庆交通职业学院安耻*計通潼乍地址；中国亟庆江津j网址：http: wwwcq一、课程设计内容1、水泥混凝土路面设计（双4车道高速公路）（1）水泥混凝土路面设计计算书轴载换算与累计轴载路基干燥，E=50MPa学生学号尾数19汽车车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/昼夜）小客车16.5023.001203018中客车SH13025.5545.10120658大客车CA5028.7068.201201691小货车BJ13013.5527.201201534中货车CA5028.7068.20120781中货车EQ14023.7069.20120640大货车JN15049.00102120772特大车日野KB22250.20104.30120843拖挂车五十铃60.0010032485交通量年平均增长率（%）11.5n P轴载换算公式如下：N=2§N（怎）16s ii100i=1其中5.为轴-轮系数，单轴-双轮组时，§.=1，TOC\o"1-5"\h\zi i单轴-单轮时，按下式计算：5=2.22x103P-0.43i i双轴-双轮组时，按下式计算：5=1.07x10-5P-0.22i i三轴-双轮组时，按下式计算：5=2.24x10-8P-0.22i i. （PiAl6轴载换算公式：N=E5N—— =2666（次）SiiL100丿i=1公路混凝土路面设计基准期参考值公路技术等级设计基准期（年）公路技术等级设计基准期（年）高速公路30二级公路20一级公路30三、四级公路20由表得：高速公路的设计基准期查表为30年可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（%）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低〜中中中〜高由表得：其可靠度设计标准的安全等级查表为一级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0.17〜0.22二级及二级以下公路行车道宽〉7m0.34〜0.39行车道宽W7m0.54〜0.62由表得：车辆轮临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数查表查表取 0.22拟新修高速公路，查表得，公路处于自然区划v2区，路基干燥。交通调查设计车道使

用初期标准轴载日作用次数为2666,交通量年均增长率为11.5%,车辆轮迹横向分布系数为

0.22。路基为粘性土，采用普通混凝土路面，宽为24.5m。试设计该混凝土路面厚度。（1）交通分析设计基准期内的设计车道标准荷载累计作用次数按公式计算。2666xx3652666xx365x0.22=2.239x107（次）公路混凝土路面交通分级父通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne（104）>2000100〜20003〜100<3由表得：属特重交通等级;（2）初拟路面结构相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据一级公路、特重交通等级和低级变异水平，查规范：其他面层类型选择面层类型适用条件连续配筋棍凝土面层高速公路沥青上面层与连续配筋混凝土或横缝设传力杆的普通混凝土下面层组成的复合式路面特重交通的高速公路碾压混凝土面层二级及二级以下公路、服务区停车场钢纤维混凝土面层标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层和桥面铺装矩形或异形混凝土预制块面层月服务区停车场、二级及二级以下公路桥头引道沉降未稳定段水泥混凝土面层厚度的参考范围父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）三260三240270〜260〜250〜220

250 240230父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）240〜210230〜200220〜200<230<220由表得：面层类型为连续配筋混凝土面层，厚度为 0.24m适宜各交通等级的基层类型父通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层重父通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层各类基层厚度的适宜范围基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120-200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150-250沥青混凝土基层40-60沥青稳定碎石基层80一100级配粒料基层巧0-200多孔隙水泥稳定碎石排水基层100-140沥青稳定碎石排水基层80-100基层为，贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层（水泥用量 5%），厚度为0.2m，垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为0.15m（水泥用量5%），普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m,长6m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝.（3）路面材料参数确定

混凝土弯拉强度标准值表父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父通等级特重重中等轻钢纤维混凝土德弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0由表得：取重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值查表为5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值查参考值表为31GPa。根据中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值表，取路基回弹模量为35MPa，根据垫层、基层材料回弹模量经验参考值表，取低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量为600MPa,水泥稳定粒料基层回弹模量为1300MPa。（4）计算基层顶面当量回弹模量=3232(MPm)1300x02+600x0.152=3232(MPm)0.22+0.152叫时!巴妊!(松+曲2)2 1 1 12： 12 41300x0.2312+1300x0.2312+600x0.153+(0・28+0・15)f12+ <1300x0.2 600x0.15丿〔2.57(MN.m)扱=扱=述2DJ比=V12s<2.57/:10U=0..纟12(燃)；=6,22-0.45-=6.22xTen宁=6,22-0.45-=6.22xTen宁-0.45_■1-1.511-1.514.293=1—1.44撚=0.792^1013^=4.295^^1013^=4.295^:0.312°-7^30M丿页丿1/.3选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。设计基准期内的荷载疲劳应力系数按下式计算确定。式中V是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=0.057；碾压混凝土和贫混凝土， V=0.065。故kf=Nv=(3.926x106)0.057故kfeEi普通混凝土面层的相对刚度半径按公式r=0.537h(-c)3计算。Et荷载疲劳应力普通混凝土面层的刚度半径f=0.商阀E/比=0.537^：Q..22'xV31000/165=0.67H.荷载应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力：cr护=0.077严沪=0.077^0.^77°^曲驴=［渝(倨町修正系数确定因纵缝为设拉杆平缝，查表得到接缝传荷能力的应力折减系数： 凯=0^7；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^=(9.88*1呼严"=2-504；根据公路等级，查表得到考虑偏载和动载等因

修正的荷载疲劳应力综合系数kc公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.300查表得：窿=1.30口尹=对戸那：=1.30x5.0x0.87x0.259=1.98(MPa)温度疲劳应力参数II区最大温度梯度查表取88(°C/m)。板长5m,L/r=5/0.67=7.46，由查图得普通混凝土板厚h=0.22m,Bx=0.71。BJEl/r温度应力系数Bx最大温度梯度标准值Tg公路自然区划II、VIIIacEcacEch：Tx0.78=1.42(MPa)5.0(5.0\1.287Jro.837-0.071_Li=3.4213.42J1——1=1.414最大温度梯度(°C/M)83〜8890〜9586〜9293〜98按公式计算最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力:1x10-5x3232x0.22x88

2计算温度疲劳应力系数回归系数a、b、c系数公路自然区划IIIIIIVVVIVIIa0.8280.8550.8410.8370.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3231.2871.2871.3821.270由表得，a=0.837b=0.071 c=1.287计算温度疲劳应力可靠度系数可变度系数变异水平等级目标可靠度(％)95908580低1.20〜1.331.09〜1.161.04〜1.08——中1.33〜1.501.16〜1.231.08〜1.131.04〜1.07高——1.23〜1.331.13〜1.181.07〜1.11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，目标可靠度为95%。由查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数为 1.13。片二1.13(1.98+2.01)=4.50MPa-Sr=5.0MPa(10)判断结构是否满足要求因而，所选普通混凝土面层厚度(0.28m)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。9水泥板接缝设计9.1纵向接缝纵向施工缝采用设拉杆平缝形式，上部锯切槽口，深度为35mm，宽度为5mm,槽内灌塞沥青橡胶填缝料，构造如图。拉杆直径为14mm，长度为700mm，间距为800mm。9.2横向接缝横向缩缝采用设传力杆假缝形式，上部锯切槽口，深度为50mm，宽度为5mm,槽内灌塞沥青橡胶填缝料，结构如图。传力杆直径为28mm，长度为500mm，间距为250m10结构设计图结构设计断面、接缝设计详图具体见附图所示。11工程数量表11.1垫层工程数量表垫层工程量表的内容和基层差不多，垫层拟采用小型机具施工，垫层的宽度比基层每侧宽出250mm，取为0.25m，详细内容见表&3所示。表&3垫层工程数量表

材料低剂量无机结合料稳定土回弹模量（MPa）600长度（m）8000宽度（m）9+2x0.25+2x0.25=10厚度（cm）15面积（m2）10x8000=80000体积（m3）10x8000x0.15=1200011.2基层工程数量表基层工程数量表涵盖了基层的长度，宽度，厚度等一些基本的数据，为概预算设计作铺垫。基层拟采用小型机具施工，依据规范知基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出250mm，取为0.25m,计算结果见表&2所示。表&2基层工程数量表材料水泥稳定粒料（水泥用量5%）回弹模量（MPa）1300长度（m）8000宽度（m）9+2x0.25=9.5厚度（cm）18面积（m2）9.5x8000=76000体积（m3）9.5x8000x0.18=1368011.3面层工程数量表面层工程量表主要包括：①面板混凝土数量；②接缝数量表；③接缝钢筋数量④角隅等处的钢筋数量（由于不属于特重交通，不设置），计算结果见表&1。表&1面层工程量表

材料钢筋混凝土面板回弹模量（MPa）3000长度（m）8000宽度（m）9厚度（cm）22面积(m2)9x8000=72000体积(m3)9x8000x0.22二15840混凝土面板数量（m3）72000十4.5十5二3200接缝横