水泥混凝土路面課程設(shè)計

1、水泥混凝土路面設(shè)計1標(biāo)準(zhǔn)軸載交通量分析高速公路設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，安全等級為一級，我國公路水泥混凝土路面 設(shè)計規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ 100 凡前、后軸載大丁 40KN （單軸）的軸數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)，換算公式為：Pi、16Ns = ；iNi(荷)式中： Ns 100KN的單軸一雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)的通行次數(shù);Pi 各類軸一輪型；級軸載的總重（KN ）;n 軸型和軸載級位數(shù)；Ni 各類軸一輪型i級軸載的通行次 叫一軸一輪型系數(shù)。表1-1軸載換算結(jié)果車型P (kN)ciC2ni （次/日）aiNiiPn)16100東風(fēng)EQ140前軸23.7016.40.0

2、后軸69.20115531.530解放CA10B前軸19.4016.40.0后軸60.85113041.51.075黃河JN150前軸49.0016.40.03后軸101.6011395509.2t則設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)：Ne= Ns（1 B 1365gr式中： Ne-標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)（日）；t 設(shè)計基準(zhǔn)年限；gr 一 交通量年平均增長率，由材料知，gr =0.05；t一臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下（ 表1-2），取0.20。高速公路、一級公路、收費(fèi)站0.17 0.22二級及二級以下公路行車道寬7m0.34 0.397m0.54 0.62表1-2混凝土路面

3、臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)Nsn。='（旦）=511.835,4100Ns（1 g）t -1 365 gr一一 一 4Ne =248X10因為交通量100X104 V 248X04V2000X104次，故可知交通屆丁重交通等級。2擬定路面結(jié)構(gòu)由上述及表16-20知相應(yīng)丁安全等級一級的變異水平的等級為低級，根據(jù)高速公路重交通等級和低級變異水平等級查表 16-17得初擬普通混凝土面層厚度大 丁 240mm。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4m,長4.5m,擬定各結(jié)構(gòu)層厚：普 通混凝土面層厚為250mm;基層選用水泥穩(wěn)定粒料，厚為 180mm；二級自然區(qū) 劃及規(guī)范知墊層為150mm的天然砂礫，

4、取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 5.0Mpa,路基回彈模量為30Mpa；低劑量無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定土墊層回彈模量去600Mpa；水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1300Mpa。（表 2-1）表2-1層位基(墊)層材料名稱厚度(cm)回彈模量(MPa)1水泥穩(wěn)定粒料1813002天然砂礫15150土基-303_ n2E1h2E2 _1300 0.182 600 0.152Ex22=.22h12 h20.180.15=1013 Mpa3 3 2hi Ei h2E2(h h2),1、Dx = ()124Eihi E2h21300 0.183 600 0.153(0.18 0.15)211_124(1300

5、0.18 600 0.15)=2.57 (MN.m)11hx =(12)3 = ( )3=0.312mEx 1013a =6.221 一1.51(旦)0.45 = 6.221一1.51(1031嚴(yán)=4.293E030Ex 9551013 j 55b =1 1.44( E、)=1 -1.44(-)=0.792E 1Et =ah；E0()3E00 7921013= 4.293 0.321030 （）3=165 Mpa普通混凝土面層的相對剛度半徑為： 1 1Ec 三31000 3r =0.537h（ c）3 =0.537 0.25 （） = 0.769mEt1653計算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)高速公路、重交

6、通，初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得：=0.5373 Ec Et；：ps =0.077 °.6h'p = k f k r kc psk f = N e式中丫一混凝土板的相對剛度半徑（m）;H 一混凝土板的厚度（m）;Ec水泥混凝土的彎沉彈性模量（Mpa）;op標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力（Mpa）;kr-考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)桿拉的平縫，kr=0.870.92,縱縫為不設(shè)桿拉的平縫或自由邊界 kr=1.0, 縱縫為設(shè)桿拉的企口縫，kr=0.760.84,;kc考慮偏載和動載因素對路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公 路等級查下表3-

7、1;表3-1 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評一標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在四邊自由板的臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)；：ps =0.077 0輜2 ps= 0.077 (0.769)0.6 0.252 =0.975kf = N：057 = 24800000.057 =2.314根據(jù)公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù)kc =1.30, c則荷載疲勞應(yīng)力為：Bp=kfkrkcOps=2.314x1.3x1.0x0.975 = 2.93MPa4.計算溫度疲勞應(yīng)力由路基路面工程知，II區(qū)最大溫度梯度取88 ( C/m )。板

8、長4.5mL/r=4.5/0.769=6.0;已知混凝土板厚0.25m, Bx=0.60 ,則可知最大溫度梯度時混 凝土板的溫度翹曲應(yīng)力：tm:cEchTgBx2式中:一混凝土的溫度線膨脹系數(shù)Tg 最大溫度梯度，Tg=88°c/m；Bx 一綜合溫度翹區(qū)應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù);dm 最大溫度梯度時土板的溫度翹取應(yīng)力(Mpa)。: cEchTgBx1.0 10” 31000 0.25 88 0.6tm 一 - 一Z一 2. 1MPa2溫度疲勞系數(shù)kt =上a(如)° -b,式中a, b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)tm f r公路自然區(qū)劃查下表4-1。表4-1回歸系數(shù)a, b和

9、c尸皿公路自然區(qū)系數(shù) nmWVVIvna0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270f52.1 mkt = Ha(-)c -b = 0.828 (一) 23 -0.041 = 0.528 ffr2.15則溫度疲勞應(yīng)力：汀tr =K©tm =0.528乂2.1 =1.108MPa綜合，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)丁一級的安全等級的變異水平等級 為低級，目標(biāo)可靠度為 95%。再根據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，確定 可靠度系數(shù)r=1.20。rr(

10、bpr +Btr) =1.20K(2.93+1.108) =4.8445 < fr =5.0MPa ,故設(shè)計的混凝土面層厚為250mm滿足要求。由公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范知，路面防凍 厚度滿足要求。5接縫設(shè)置橫縫本水泥混凝土路面設(shè)計橫縫采用三種：脹縫、縮縫、施工縫。 設(shè)置脹縫時，由丁是高速公路，長遠(yuǎn)考慮，要設(shè)置傳力桿，傳力桿長度 50cm,傳力桿直徑38cm,半段涂以瀝宵、套上朔料套筒。 縮縫采用假縫形式，只在板的上部設(shè)施縫隙，縫寬7mm,深度為板厚的1/5 設(shè)置施工縫時，每日施工結(jié)束或因臨時原因中斷施工時， 必須設(shè)置橫向施 工縫，位置應(yīng)選在縮縫或脹縫處，設(shè)在縮縫處的施工縫，采用加傳力桿的平縫形 式，設(shè)在脹縫處的施工縫，其構(gòu)造與脹縫相同(圖 5-