水泥課程設計--新建水泥混凝土路面設計

1、同濟大學鋪面工程鋪面課程設計新建水泥混凝土路面設計1.設計背景深圳（自然分區(qū)為IV）某地擬新建一條高速公路，采用水泥混凝土路面。由交通調查和預測可知，設計車道在使用初期的標準軸載作用次數為3000次/天，交通量年平均增長率為5 %，路基土的回彈模量為50MPa，試設計該混凝土路面。2設計方法與步驟采用解析法，理論模型為彈性地基模型。路面結構采用碾壓混凝土，用雙層板模型計算荷載 應力。 分析交通參數。根據所給資料，得出設計年限內的標準軸載的累計作用次數。 初擬路面結構。進行各路面層次、類型、材料組成與厚度和尺寸、接縫構造的初步擬定。 確定材料參數。根據規(guī)范，確定混凝土的設計彎拉強度和彈性模量，基

2、層、墊層和路基 的回彈模量。計算荷載疲勞應力。計算荷載的溫度應力。檢驗初擬的路面結構，并確定最終設計方案。3. 路面結構設計3.1軸載換算 設計使用年限內設計車道的標準軸載累計作用次數Ne計算如下：tNs11365Ne30300010.051365 0.2Ne1.5 1070.05交通荷載分級為重交通。3.2路面結構初擬3.2.1根據可靠度設計標準，施工質量變異水平選擇低級水平；根據高速公路、特重交通荷載和 低級施工變異水平，查水泥混凝土面厚度的參考范圍，初擬路面結構如下：1. 普通混凝土面層厚度為 0.28m，碾壓混凝土基層 0.18m，面層與基層之間設置40mm瀝青混凝土夾層，底基層用級配

3、碎石0.20m2. 縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假峰。面層板長度為5m。3.2.2路面材料參數確定 查表可知，各層彎拉強度及彈性模量在下表中：彎拉強度標準值彎拉彈性模量泊松比普通混凝土面層5Mpa31Gpa0.15碾壓混凝土4Mpa27GPa0.15礫石為粗集料的混凝土熱膨脹系數為aC=11X 10-6/oC。其中，混凝土面層板彎曲剛度DC為：Ech；31000 02812(1 _I)12 (1 0.152)半剛性基層板彎曲剛度 Db為:Ebh；27000 0.1832212(12)12 (1 0.152)58.01MN gm13.4MN gmlg 1.21(%2)1/3 1.21 (5

4、8.0Et50)1/31.36m路面結構總相對剛度半徑為:3.3荷載應力面層板標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算如下:PSf52ps0.941 Db/Dc g弭65 0.28 2 1000 1.393MPa基層應力計算:bps1.41 101 Dc/Db30.6820.94-lghb PS1.41 101.55168 0.182 1000.94 0.766MPa1 58.0/13.4其中荷載安全系數kc=1.15，縱縫為設拉桿的平縫時，傳荷折減系數為kr=0.87,面層疲勞應力系數 kf= Ne0.065= (1.5 107)0.057=2.565，基層疲勞應力系數kf= Ne657 0.

5、065= (1.5 10 )=2.927。故荷載疲勞應力為pr kjkckf ps 0.87 1.15 2.565 1.393 3.575MPa基層荷載疲勞應力:bprkckf bps 1.15 2.927 0.766 2.577MPa3.4溫度應力根據最大溫度梯度標準值表，最大溫度梯度取86oC/m，面層與基層之間(設瀝青混凝土夾層)豎向接觸剛度為 3000MPa/m。按下列各式計算綜合溫度翹曲應力和內應力溫度應力系 數Bl:r DcDb1/4 58.0 13.41/40.246m(Dc Db)kn(58.0 13.4) 3000(knlg Dc) r3(kDc) lg3(3000 1.36

6、 58.0) 0.24631 277Q I 乙 f f(3000 0.246 58.0) 1.3631.2233 1.36-dz1 、sinh(1.223)cos(1.223)cosh(1.223)sin(1.223)n cooCl1()0.6881cos(1.223)si n(1.223) si nh(1.223)cosh(1.223)0.345Bl 1.77e 4.48h: Cl 0.131(1 Cl)1.77e 4.48 0.32 0.688 0.131 (1 0.688)t ,maxc EchcTgBl11 10 6 31000 0.28 8620.3451.416MPa面層最大溫度應力為:溫度疲勞應力系數 k為:ktJq(bt 0.355t,maxfrtrkt t,max 0.355 1.416 0.502MPa其中根據自然區(qū)劃分，IV區(qū)回歸系數取值為atbtct0.8411.3230.0584. 結構極限狀態(tài)校核確定可靠度系數丫 =1.20.按以下公式校核路面結構極限狀態(tài)是否滿足要求:(pr tr) 1.20 (3.575 0.502) 4.89 fr 5.0bp