水泥混凝土路面設計例題

1、水泥混凝土路面設計公路自然區(qū)劃II區(qū)擬建一條二級公路， 中濕路基為黏質(zhì)土， 采用普通混凝土路面， 路面 寬9m,設計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù)為2100，交通量年增長率為 5%。試設計水泥混凝土路面。解：1、交通分析查表1可知二級公路的設計基準期為20年，其可靠度設計標準的安全等級為三級。臨界荷載位置處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)查表2取0.39.設計基準期內(nèi)的累計作用次數(shù)：Ne N11 J 1365 迪200.051365 0.394 莎988.5 10 次 0.0522h221300 0.182600 0.152221013MPa0.180.15Exhi查表3可知屬重交通等級。2、初擬路面結(jié)

2、構(gòu)由表1可知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，查表4初擬普通混凝土面層厚度為0.22m。基層可選用水泥穩(wěn)定粒料，厚0.18。墊層為0.15m的低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為4.5m,長5m?？v縫為設拉桿的平縫，橫縫為不設傳力桿的假縫。3、路面材料參數(shù)確定取重交通等級的普通混凝土面層，查表5得彎拉強度標準值 5.0MPa，彎拉彈性模量標準值31GPa。中濕路基路床頂面回彈模量查表6得30MPa，低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量為600MPa,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為1300MPa.4、計算基層頂面當量回彈模量E1 h|E2hDx121

3、2g h2)2( 11)14E1h1E2h2331300 0.183600 0.15312(0.18E0hx0.15)2 (1(13000.312m6.220.550.18而爲2571 1.51 竺 0454.293301144 E1.440.55竺 0.7922Et ahbE)3 4.293 0.3120792 30 1013 165MPa Eo305、普通混凝土面層的剛度半徑r。帥憎。537。22 憎 0.677m6、荷載應力ps 0.077r0.60h 20.077 0.6770'60 0.22 21.259MPa7、修正系數(shù)確定因縱縫為設拉桿平縫，查表7得到接縫傳荷能力的應力折

4、減系數(shù)kj 0.87考慮設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)kf Nen (988.5 104)0.0572.504根據(jù)公路等級，查表8可得綜合系數(shù)kc 1.20&荷載疲勞應力prkjkfkc ps 0.87 2.504 1.20 1.259 3.29MPa9、翹曲應力II區(qū)最大溫度梯度查表9取88C/m。已知板長L=5m,L/r=5/0.67=7.46,普通混凝土的板厚h=0.22m,查圖1得Bx=0.71。則混凝土的溫度翹曲應力：tmc EchTgBx1 10 5 31000 0.22 8820.712.13MPa10、溫度疲勞應力系數(shù)II區(qū)的回歸系數(shù)可查表10,溫度疲勞

5、應力系數(shù):ckt丄a亠 btftmr5.02.130.8281 .3232.135.00.0410.53211、溫度疲勞應力trkt tm0.532 2.13 1.13MPa12、可靠度系數(shù)二級公路的安全等級為三級，相應于三級安全等級的變異水平等級為中級，目標可靠度為85%。根據(jù)目標可靠度和變異水平等級，查表11得可靠度系數(shù)rr=1.13。13、判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求rr( pr tr) 1.13 3.29 1.134.99 fc 5.0MPa普通混凝土面層厚度 0.22m可以承受設計基準期內(nèi)的荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。表1水泥混凝土路面可靠度設計標準公路技術(shù)等級高速公路一級公路二級公路

6、三、四級公路安全等級一級二級:三級四級設計基準期(年)30302020目標可靠度(%)95908580目標可靠指標1.641.281.040.84變異水平等級低低沖中中-高表2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大于7m0.34-0.39行車道寬小于等于 7m0.54-0.62表3水泥混凝土路面交通分級交通等級特重重中等輕設計車道標準軸 累計作用次數(shù)Ne(10A4)>2000100-20003-100<3表4水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通何載等 級極重特重重公路等級-高速一級級高 速一級二級變異水平等 級低低

7、中低中低中低中面層厚 度(mm)> 320320280300260280240270230260220交通何載等 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)250220240210230200220190210180表5混凝土彎拉強度標準值交通等級特重重中等輕彎拉強度標準值5.05.04.54.0彈性模量（GPa）31312927表6中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗參考值范圍土組公路自然區(qū)劃IIIIIIVVVI土質(zhì)砂26-4240-5039-5035-6050-60黏質(zhì)土25-4530-4025-4530-4530-45粉質(zhì)土22-4632-54

8、30-5027-4330-45表7各類接縫的傳荷系數(shù)接縫類型撓度傳荷系數(shù)應力傳荷系數(shù)kj設傳力桿脹縫> 60< 0.82不設傳力桿脹縫50-550.84-0.86設傳力桿縮縫> 75< 0.75設拉桿平口縱縫35-550.8-0.91設拉桿企口縱縫77-820.72-0.74表8綜合系數(shù)公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路綜合系數(shù)Kc1.31.251.201.10表9最大溫度梯度標準值 Tg公路自然區(qū)劃II、VIIIIV、VIVII最大溫度梯度83-8890-9586-9293-98表10回歸系數(shù)a、b和c的取值系數(shù)自然區(qū)劃IIIIIIVVVIVIIa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270表11可靠度系數(shù)變異水平等級目標可靠度（%）95908580低1.2-1.331.09-1.161.04-1.08-中11.33-1.51.16-1.231.08-1.131.04-1.07高-1.23-1.331.13-1.181