二級公路水泥混凝土路面厚度計算書例題

1、某二級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計水泥混凝土路面厚度計算書1軸載換算表1.1日交通車輛情況表序號汽車型號流里(輛/天)前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)輪組數(shù)1解放CA1520020.9770.38122解放CA5026028.7068.20123黃河JN25315055.002X 66.00224尼桑CK20L18049.85100.00125日野KB22233050.20104.3012軸載換算公式如下:其中§為軸-輪系數(shù)，單軸-雙輪組時，4=1,單軸-單輪時，按下式計算:=2.22 103仁眼3雙軸-雙輪組時，按下式計算：=1.07 10和嚴2三軸-雙輪組時，按下式計算：=2.24 10&

2、#39;R °22表1.2軸載換算結(jié)果表車型Pi / kN§NiK/ P 16°iNi( n) 100解放CA15前軸20.97599.88200一， -61.68乂10后軸70.3812000.725解放CA50前軸28.70524.16260-42.89x10 一后軸68.2012600.5695黃河JN253前軸55.00396.281504.17后軸2x66.004.26x10*1500尼桑CK20L前軸49.85413.381801.082后軸100.001180180日野KB222前軸50.20|412.153302.21后軸104.301330647

3、.24累計8342確定交通量相關(guān)系數(shù)。2.1設(shè)計基準期內(nèi)交通量的年平均增長率。可按公路等級和功能以及所在地區(qū)的經(jīng)濟和交通發(fā)展情況，通過調(diào)查分析, 預(yù)估設(shè)計基準期內(nèi)的交通增長量，確定交通量年平均增長率 丫。取丫 =5%2.2車輛輪跡橫向分布系數(shù)n表2.1車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.17 0.22二級及二級以下公路行車道寬7m0.34 0.39行車道寬 7m0.54 0.62注：車道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。由規(guī)范得：二級公路的設(shè)計基準期為 20年，安全等級為三級，取n = 0.393.計算基準期內(nèi)累計當(dāng)量軸次。設(shè)計基準期內(nèi)水泥混凝土

4、面層臨界荷位處所承受的標準軸載累計作用次數(shù), 可按下式計算確定。Ns Ne（1 / 如 3650.052834（1 0.05）20 - V 3656代入數(shù)據(jù)得 N e =x 0.39 = 3.926 x 106 次某二級公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計屆重交通等級。4初擬路面結(jié)構(gòu)。由規(guī)范得，相應(yīng)丁安全等級三級的變異水平等級為中級。根據(jù)二級公路、重 交通等級和中級變異水平等級，查規(guī)范初擬普通混凝土面層厚度為0.22m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量 5%）,厚0.18m。墊層為0.15m低劑量無機結(jié)合料 穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4.5m,長5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫 為設(shè)傳力桿的假縫。 I 5

5、路面材料參數(shù)確定。根據(jù)規(guī)范，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa,相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為31GPa。路基回彈模量取30MPa。低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取 600MPa, 水泥穩(wěn)定?；鶎踊貜椖Ａ咳?300MPa。6計算荷載疲勞應(yīng)力新建公路的基層頂面當(dāng)量回彈模量和基層當(dāng)量厚度計算如下:2= 1013MPah E1h2E21300 0.182 600 0.152h2 h； 一0.182 0.152+EEE2h2E1h3 任2肩(h h2)2( 1 . 11124") _ _ 3 _3_21300 0.183 600 0.153 (0.18 0.15)"11、

6、,(,)121241300 0.18 600 0.15= 2.57MN，mhx,12Dx、1/3=(言x= 3.12 2.57/1013 =0.312m8= 6.22 1 -1.51(巨)皿5 ':E0一=4.293= 6.22 1-1.51 (IP!?)-45一30Ex -0.551013 -0.55b=1-1.44()=1-1.44 ()= 0.792E°30b Ex 1/30.792, _,1013、 1/3Et 二 ahx Eo ()= 4.293 0.31230 ()= 165MPaEo30選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞 的臨界荷位

7、。設(shè)計基準期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)按下式計算確定。kf = Ne式中V是與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，v =O.057;碾壓混凝土和貧混凝土，v =0. 065。故 kf =Ne'- = (3.926 106)0.057 =2.376E 1普通混凝土面層的相對剛度半徑按公式r =0.537h(m)3計算。E 1代入數(shù)據(jù)有 r =0.537h(W)3 =0.537 0.22 3 3100/165 = 0.677m Et標準軸載Ps在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為：=0.077r°.60h' = 0.077 0.6770.60 0

8、.22 = 1.259MPa ps標準軸載Ps在臨界荷載處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按下式確定：；pr =krkfkcOps因為縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kf=0.87。kc按公路 等級查下表確定。kc =1.20表6.1綜合系數(shù)kc公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc1.301.251.201.10代入數(shù)據(jù)，荷載疲勞應(yīng)力計算為:匚 pr =krkfkc；ps =0.87 2.376 1.20 1.259 = 3.123MPa7計算溫度疲勞應(yīng)力由規(guī)范知，皿區(qū)最大溫度梯度取為88C /m。板長5m,l/r =5/0.677 = 7.39,由下表可查普通混凝土厚 h=0.22

9、m,Bx =0.71 .圖7.1溫度應(yīng)力系數(shù)Bx最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為:tm2Bx1 10* 31000 0.22 8820.71 =2.13MPa溫度的疲勞應(yīng)力系數(shù)計算:式中a、b、c按下表取值:表7.1回歸系數(shù)a、b和c系數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIIVVVIV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270查表得，a=0.828,b=0.041,c=1.323代入公式得:kt =上 |a（巡）c =衛(wèi) 10.82 （2.13）1.3

10、20.04 0.532f一 2.13 k 5，J綜上，溫度疲勞應(yīng)力計算為：-tr =kt；tm =0.532 2.13 =1.13MPa8檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)。因為二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)丁三級安全等級的變異系數(shù)為中級，目標可靠度為85%。再根據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)L =1.13。r （二 pr ；tr）=1.13 （3.123 1.13） = 4.806MPa £ fr =5.0MPa因此，所選普通混凝土面層厚度（0.22m）可以承受設(shè)計標準期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫 度應(yīng)力的綜合疲勞作用。9水泥板接縫設(shè)計9.1縱向接縫縱向施工縫采用設(shè)拉桿平縫形式，上部鋸切槽口，

11、深度為 35mm,寬度為 5mm,槽內(nèi)灌塞瀝宵橡膠填縫料，構(gòu)造如圖。拉桿直徑為14mm,長度為700mm, 間距為800mm。9.2橫向接縫橫向縮縫采用設(shè)傳力桿假縫形式，上部鋸切槽口，深度為 50mm,寬度為 5mm,槽內(nèi)灌塞瀝宵橡膠填縫料，結(jié)構(gòu)如圖。傳力桿直徑為28mm,長度為500mm, 間距為250m10結(jié)構(gòu)設(shè)計圖結(jié)構(gòu)設(shè)計斷面、接縫設(shè)計詳圖具體見附圖所示。11工程數(shù)量表11.1墊層工程數(shù)量表墊層工程量表的內(nèi)容和基層差不多，墊層擬采用小型機具施工，墊層的寬度比基層每側(cè)寬出250mm,取為0.25m,詳細內(nèi)容見表8.3所示。表8.3墊層工程數(shù)量表材料低劑里無機結(jié)合料穩(wěn)7E 土回彈模量(MPa

12、)600長度(m)8000寬度(m)9+2 x 0.25+2X0.25=10厚度(cm)15面積(m2)108000=800003體積（m ）10x8000x0.15=1200011.2基層工程數(shù)量表基層工程數(shù)量表涵蓋了基層的長度，寬度，厚度等一些基本的數(shù)據(jù)，為概 預(yù)算設(shè)計作鋪墊。基層擬采用小型機具施工，依據(jù)規(guī)范知基層的寬度應(yīng)比混凝土 面層每側(cè)至少寬出250mm，取為0.25m，計算結(jié)果見表8.2所示。表8.2基層工程數(shù)量表材料水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量 5% )回彈模量(MPa)1300長度(m )8000寬度(m )9+2 x 0.25=9.5厚度(cm)18面積(m2)9.58000=76000體積(m3)9.5X8000X0.18=1368011.3面層工程數(shù)量表面層工程量表主要包括：面板混凝土數(shù)量；接縫數(shù)量表；接縫鋼筋數(shù)量角隅等處的鋼筋數(shù)量(由丁不屆丁特重交通，不設(shè)置)，計算結(jié)果見表8.1表8.1 面層工程量表材料鋼筋混凝土面板回彈模量(MPa)3000長度(m)8000寬度(m)9厚度(cm)22面積(m2)98000=720003體積(m )9x8000x0.22 =15840混凝土面板數(shù)量(m3)72000+4.5 + 5=3200接縫數(shù)量表(個)橫縫2x8000+(5+0.0