水泥混凝土路面課程設(shè)計(jì)(共6頁)

1、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)1標(biāo)準(zhǔn)軸載交通量分析高速公路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30 年，安全等級(jí)為一級(jí)，我國公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ100。凡前、后軸載大于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： 式中： 100KN的單軸雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)的通行次數(shù)； 各類軸輪型；級(jí)軸載的總重（KN）； 軸型和軸載級(jí)位數(shù)； 各類軸輪型i級(jí)軸載的通行次軸輪型系數(shù)。 表1-1 軸載換算結(jié)果 車型（kN）（次/日）東風(fēng)EQ140前軸23.7016.40.0后軸69.20115531.530解放CA10B前軸19.4016.40.0后軸60.85113041.51

2、.075黃河JN150前軸49.0016.40.03后軸101.6011395509.2 則設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù):式中： 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù)(日)； t 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限； 交通量年平均增長率，由材料知， =0.05； 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。表1-2 混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.170.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬>7m0.340.390.540.62行車道寬7m=511.835248×104因?yàn)榻煌?00×104248×104200

3、0×104次，故可知交通屬于重交通等級(jí)。2擬定路面結(jié)構(gòu)由上述及表16-20知相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平的等級(jí)為低級(jí)，根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)查表16-17得初擬普通混凝土面層厚度大于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(jí)自然區(qū)劃及規(guī)范知墊層為150mm的天然砂礫，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

4、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151503土基-30=1013 Mpa=2.57（MN.m） =0.312m =4.293 =0.792=165 Mpa普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑為：0.769m3計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)高速公路、重交通，初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得： 式中 混凝土板的相對(duì)剛度半徑（m）； H 混凝土板的厚度（m）； Ec 水泥混凝土的彎沉彈性模量（Mpa）； p 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=0.87 0.92，縱縫為不設(shè)

5、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=0.76 0.84，； kc 考慮偏載和動(dòng)載因素對(duì)路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查下表3-1；表3-1 綜合系數(shù)kc 公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路kc1.301.251.201.10 ps 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）。 =0.975 =2.314根據(jù)公路等級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù),則荷載疲勞應(yīng)力為：MPa4.計(jì)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/m。板長4.5m L/r=4.5/0.769=6.0；已知混凝土板厚0.25m，Bx

6、=0.60，則可知最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力： 式中： c 混凝土的溫度線膨脹系數(shù) ； Tg 最大溫度梯度，Tg=88°c/m； Bx 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)； tm 最大溫度梯度時(shí)土板的溫度翹取應(yīng)力（Mpa）。 溫度疲勞系數(shù) ，式中a，b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路自然區(qū)劃查下表4-1。表4-1 回歸系數(shù)a，b和c系數(shù)公路自然區(qū)a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270 則溫度疲勞應(yīng)力： 綜合，高速公路的安全等級(jí)

7、為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)的安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)，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(jí)，確定可靠度系數(shù)。，故設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)橫縫采用三種：脹縫、縮縫、施工縫。設(shè)置脹縫時(shí)，由于是高速公路，長遠(yuǎn)考慮，要設(shè)置傳力桿，傳力桿長度50cm，傳力桿直徑38cm,半段涂以瀝青、套上朔料套筒?？s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(shí)，每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，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5-1）。傳力桿長40cm，直徑20mm。圖5-1 橫向施工縫構(gòu)造圖 縱縫