水泥混凝土路面的設計計算

1、公路等級新建單層水泥混凝土路面設計可靠二級公路中級輪跡橫向分布系數設計軸載100 kN0.55交通量年平均增長率序號車型名稱刖軸 數刖軸重(kN)后軸重(kN)后軸數后軸 數拖掛部 分拖掛局部 軸重交通 量1黃河JN150149101.61001902日野KF300D140.75792001703依士茲TD50142.280100604標準軸載BZZ100101001006335父通SH-14112363.5200626解放CA10B119.460.851004367斯柯達706征XD980137.172.65200739東風CS938124702008110尼桑CK

2、10G139.25104.31006911東風SP9135120.272.32008612日野KB222150.27610097面層類型普通混凝土面層行駛方向分配系數車道分配系數0.750.5最重軸載104.3 kN路面的設計基準期:20年設計車道使用初期設計軸載日作用次數:412設計基準期內設計車道上設計軸載累計作用次數Ne : 3042500路面承受的交通荷載等級：重交通荷載等級混凝土彎拉強度5 MPa混凝土彈性模量 31000 MPa混凝土面層板長度地區(qū)公路自然區(qū)劃面層最大溫度梯度混凝土線膨脹系數88 C /m10 10-6/ C接縫應力折減系數0.87擬普通混凝土面層厚度為0.24m，

3、石灰土層厚度為0.18m，級配碎石層為量取30 MPa基墊層材料名稱水 戻位厚度mm材料模量MPa泥穩(wěn)定粒料1石灰穩(wěn)200200012定粒料30015003新建路基30初擬基墊層類型新建公路路基上修筑的基墊層板底地基當量回彈模量0.3m路基回彈?；鶎禹斆娈斄炕貜椖Ａ縀T= 140 MPa計算公式如下：Et = ah x Eo耳E。Ex2 2hi Ei h2 E22 2hi h213hxEx33E h1 E2h2 Dx12h14h21Eh1?2h2 J-0.45a =6.22 1 1.51ExlEo Jb =1 -1.44-0.55ExE。式中：Et 基層頂面的當量回彈模量， MPa ；E0路床

4、頂面的回彈模量，MPa ；Ex基層和底基層或墊層的當量回彈模量MPa，按式5(7-15)(7-16)(7-17)(7-18)(7-19)(7-20)計算；E1、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量厚度，MPam，按式6計算;hi、 h2基層和底基層或墊層的厚度ma b-與Ex有關的回歸系數，按式8和式9計算;Ex2 2 2 2hi Ei h2 E22 2hi h22000 0.18 2 1500 0.15 2o2o- =1795.080.1820.152MPa1 Dx12Eh由以上計算公式計算基層頂面當量回彈模量如下：3321242000 0.18332=5.16E

5、2h2h21_12D:二 4E2h2 J2000 漢 0.18 +1500 沢 0.15 十(0.18 + 0.15)+ 1 r1500 0.15hx=3 12 51jtS44；(m).Ex 1795.08r_0.45a =6.22 1 -1.51=6.221 -1.1530.55-0.55Et - ah x Eob =1 1.44IE。丿<e0 j1795.0830=0.85*3=5.09 況 0.3260.85 x 30x 1795108=230.35 ( MPa)30普通混凝土面層的相對剛度半徑按公式計算得r =0.537h3 Ec/ V /E.=0.537 0.243 31000

6、 2230.35 = 0.67丿荷載疲勞應力二 PS 二 ArmPnh，式中：P 標準軸載，KN ；H 混凝土板厚度，m ；R混凝土板的相對剛度半徑，m ；A,m,n 與軸型有關的回歸系數，見下表。表7-15荷載應力公式中的回歸系數軸型ABC單軸-單輪0.001800.4900.881單軸-雙輪0.001190.5970.905雙軸-雙輪0.0005990.5850.893二軸-雙輪0.0003950.4930.892那么標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為：二 PS =O.O77r°.6°h , = O.O77 Q.67 060 0.24, =1.05(MPa)因縱縫

7、為設拉桿平縫，接縫傳荷的應力折減系數 kr=0.87，考慮設計基準期 內荷 載應力累積疲勞作用的疲勞應力系數 kf= Nev = (3.0 106)0.057 =2.34，根據公 路等級， 考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數譏=1.20 o按公式f 二 krkfkAPs(7-21)式中：一一標準軸Ps在臨界荷位處產生的荷載疲勞應力，MPa ;二ps標準軸Ps在四邊自由板的臨界荷位處產生的荷載應力，MPa ;kr 應力傳荷系數；縱縫為設拉桿的平縫時，kr =0.87-0.92 (剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高職)；縱縫為不設拉桿的平縫或自由邊時，kr=1.0 ;縱縫為設拉桿的

8、企口縫時，kr =0.76-0.84 ;計算得到荷載疲勞應力為：二 krkfkc二 PS = 0.87 2.34 1.2 1.05 =2.56 (MPa )溫度疲勞應力查表可知U區(qū)最大溫度梯度取88 rC /m ) o板長5m，L/r=5/0.707=7.07，查圖，得普通混凝土板厚h=0.24m，Bx=0.64。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹1 1031000 0.24 88tm21.03 =2.09 (MPa)(7-22)曲應力計算為:式中：二tm最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力，MPa ;混凝土的線膨脹系數1/C,通常可取為1"0/C;Tg最大溫度梯度標準值;Bx綜合溫度翹

9、曲應力和內應力作用的溫度應力系數，可查圖得到0.041=0.53fJ .3232.095.00.8282.09a、L溫度疲勞應力系數kt，由公式計算得:式中：a b和c回歸系數，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表確定tm(7-23)最大溫度梯度標準值T g公路自然區(qū)劃n、v出vn最大溫度梯度C /m83-8890-9586-9293-98表7-17回歸系數a、b和c系數公路自然區(qū)劃n出IVVva0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270再由公式計算溫度疲勞應力為：6 -kAtm=0.53 2.09=1.11 MPa 7-24查表，二級公路的平安等級為三級，相應于三級平安等級的變異水平等級為中級，目標可靠度為85%。再由查的的目標可靠度和變異水平等級，查表確定可靠度系數=1.13。表7-18可靠度系數變異水平等級目標可靠度%95908580低1