實(shí)例水泥混凝土路面設(shè)計(jì)計(jì)算

1、1. 路面類型的選擇確定本設(shè)計(jì)為二級公路，位丁四川地區(qū)，公路自然區(qū)劃為V區(qū) ，路基土為粘性土, 設(shè)計(jì)路段碎石、砂礫、石灰、水泥供應(yīng)豐富，擬采用普通水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。交通組成表車型前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量解放CA10B19.4060.851雙69.34黃河JN15049101.601雙75.12日野KB22250.20104.301雙86.67斯柯達(dá)706R50901雙69.34依士茲TD5042.2801雙57.78吉爾13025.7559.501雙109.78交通SH361602*1102雙13092.45小汽車866.72路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，

2、以BZZ 100表示。軸載換算：16PU00；式中：Ns100KN的單軸一雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù);Pi 一單軸一單輪、單軸一雙輪組、雙軸一雙輪組或三軸一雙輪組軸 型i級軸載的總重KN ;Ni各類軸型i級軸載的作用次數(shù)；n 一軸型和軸載級位數(shù)；"軸一輪型系數(shù)，單軸一雙輪組時,§ =1 ;單軸一單輪時，按式§ =2.22x103pq43計(jì)算；雙軸一雙輪組時，按式京=1.07X10*p.22 ；三軸一雙輪組時，按式 。=2.24勺0如廣.22計(jì)算。軸載換算結(jié)果如表7-2所小。表7-2軸載換算結(jié)果車型Pi&NiUiu / Pi 16 。i N i （下）解放CA

3、10B刖 軸19.40_ 一_3 一 _ 0 432.22x103 x 23.7069.340后軸60.85169.340.023黃河JN150刖 軸35.002.22乂10嘰 35.0044375.120.35后軸70.15175.1296.83日野KB222刖 軸50.2_ 一_3_ 一 0 432.22 勺0七 42.6086.670.58后軸104.3186.67169.98斯柯達(dá)706R刖 軸502.22'103,51.40一4369.340.439后軸90169.3412.85依士茲TD50刖 軸42.20_ 一_3432.21023.7057.780.023后軸57.78

4、吉爾130刖 軸25.75_3432.21023.70109.780后軸59.501109.780.023交通SH361刖 軸60_ 一_3432.21023.7092.459.95后軸2*1101.07 10-5 XPi-0.2292.4590.76nP “N =£ 4Ni（旦）16住P381.808計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次查路線設(shè)計(jì)規(guī)范得三級公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 20年，安全等級為三級,臨界荷位處的車輛輪跡輪跡橫向分布系數(shù)是 0.540.62取 0.54, g= 0.075 ,則:z Ns （1 g）t -1】365381.808 （1 0.075）20 -16Ne = = 365 0.5

5、4 = 3.26 106gr0.075查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為4級，標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)大丁 1X 106時，屆丁重交通等級，故本設(shè)計(jì)屆丁重交通等級。2. 基層、墊層材料參數(shù)確定（1）基層基層、應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在冰凍地區(qū)應(yīng)具有一定的抗凍性。擬選 用石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料為基層。配比為石灰：粉煤灰：穩(wěn)定粒料 =1: 3: 12,查 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范得回彈模量 E1 =1300MPa。（2）墊層墊層的作用有抗凍、排水、防止污染等，本設(shè)計(jì)處在山東地區(qū)，屆丁季節(jié)性 冰凍地區(qū)，易發(fā)生凍脹、翻漿等現(xiàn)象，為了

6、排出路面路基中滯留的自由水，確保 路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免凍害發(fā)生，在底基層下設(shè)置墊層。墊層采用石灰穩(wěn)定土，其 中石灰含量10%，查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范得回彈模量 E2 = 600MPa。3. 路面的結(jié)構(gòu)厚度（1）初擬路面結(jié)構(gòu)查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范可知三級公路的可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表7-3。表7-3可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)安全等級設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（a）目標(biāo)可靠度（%）目標(biāo)可靠指標(biāo)變異水平等級三級20851.04中表7-4水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）240210230200220200< 230< 220由表7-3,

7、相應(yīng)丁安全等級四級的變異水平為中高。根據(jù)三級公路、輕交通等級和中級變異水平等級，查表 7-4初擬普通混凝土面層厚度為22cm,基層厚18cm，墊層厚15cm。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4.25m,長4m。查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范取普通水泥混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為：fcm=5.0MPa，相應(yīng)彎拉模量標(biāo)準(zhǔn)為：Ec =3.1x104MPa,路基土基回彈模量 E0 =40MPa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:Ex尊卒=o.危 go 螳2 600 = 1。1h2 h；0.182 0.152DxEM3 Eh； (h h2)2 , 1=十十(12124)JEE2h23321300 0.18600 0.1

8、5(0.18 0.15)11)12124(1300 0.18 600 0.15)= 2.5 7 0(MN -m)1 一 一 112DX3 .12 2.57 3hx =()3 =()3 = 0.312mx Ex 1013Ex、_0.45a =6.22 1-1.51(巨)一Eo= 6.22 1-1.51-0.45f = 4.1 8 1Ex、-0.55 一，1013、 -0.55 b =1 -1.44( -)=1 -1.44 ()=0.757Eo401_ _1Ev二1013二Et =ahbE0( x)3 =4.181 0.3120.757 40 ()3 = 203.359MPaEo40式中：Et基層

9、頂面的當(dāng)量回彈模量;E 0 路床頂面的回彈模量;Ex 基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量；Ei, E2基層和底基層或墊層的回彈模量；hx 基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度；Dx基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度；hi,h2基層和底基層或墊層的厚度；a-b與%。有關(guān)的回歸系數(shù)。普通混凝土面層的相對剛度半徑計(jì)算為：11r =0.537>(睚)3 =0.537 x 0.22 尺。1。 乾瑚=0.631(m )(2) 荷載疲勞應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為：；ps =0.077r°6h2 =0.077 0.6310.6 0.22' =1.206MPa因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接

10、縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù) Kr = 0.87。考慮設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)：Kf = N； =(3.26 106)0.057 = 2.351式中：(v一與混合料性質(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 =0.053 -0.017 Pf旦計(jì)算。)d f根據(jù)公路等級，查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范考慮偏載和動載等因素， 對路面疲勞損失影響的綜合系數(shù) Kc =1.20。荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為：二一頃=KKf K/ ds =0.87 2.351 1.20 1.206 = 2.96MPapiI i c psa(3) 溫度疲勞應(yīng)力查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范II區(qū)最大溫度梯度取

11、88(C /m)。板長4m必.631 = 6.339。圖7-1溫度應(yīng)力系數(shù)Bx最大溫度梯度時混由圖7-1可查普通混凝土板厚h = 0.22cm, Bx = 0.68凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為:acEchTg1 10 占 31000 0.22 85；tm =Bx = 0.68 = 1.97MPa2"溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)Kt計(jì)算為：Kt =上 |a（也）c _=旦°0.871 x*7）1 287 _0.071】 =0.486t <itJf/_ 1.975.07計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為：J=Kt；tm =0.486 1.97 =0.957 MPa查表7-3,二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)丁三級安全等級的變異水平為中級，目標(biāo)可靠度為85%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范得可靠度系數(shù)rr = 1.06。r&#