水泥混凝土路面設(shè)計

第5章水泥混凝土路面設(shè)計5.1交通量計算：根據(jù)我國的《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ013-86)，本項目屬于湖南省境內(nèi)，為東南濕熱W區(qū)?，F(xiàn)擬新建一條高速公路，雙向四車道，設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，交通量年平均增長率為8.5%，車道系數(shù)0.20，路基土為粘性土。計算設(shè)計日通過的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)車型車軸軸輪型P(KN)軸載系數(shù)di交通量Ni(次/日)an(i)16ii100小客車前軸1-113736.81327501.35x10-8后軸1-225.6127500.93x10-6中客車SH130前軸1-119.7616.2158002.53x10-6后軸1-259.218000.182大客車CA50前軸1-128.7524.165305.89x10-4后軸1-268.215301.161小貨車BJ130前軸1-121.3595.86817001.82x10-5后軸1-261.4117000.69中貨車CA50前軸1-128.7524.166306.99x10-4后軸1-268.216301.38中貨車EQ140前軸1-123.7569.138504.79x10-5后軸1-269.218502.35大貨車JN150前軸1-149416.4568704.001后軸1-2101.618701121.550特大車日前軸1-150.2412.1456004.022野KB222后軸1-2104.31600962.82拖掛車五十鈴前軸1-160382.0724025.87后軸2-31008.13x10-92401.95x10-6合計2124.026注：1-1表示單軸單輪組，1-2表示單軸雙輪組，2-2表示雙軸雙輪組，2-3表示雙軸三輪組。小于40KN的單軸和小于80KN的雙軸略去不計；則使用初期年平均日交通量二2699.78。方向分配系數(shù)采用0.5，因?yàn)槭请p向4車道，即單向2車道，所以車道分配系數(shù)取0.9（0.8-1.0）。故有：設(shè)計車道的年平均日貨車交通量（ADTT）N=2124.026X0.5X0.9=955.812s5.2交通參數(shù)分析5.2.1累計標(biāo)準(zhǔn)軸次計算：使用年限內(nèi)的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次為N=n」E）‘t卜36七° Y955.812x（1+0.070）30-1x365= x0.20.070=3.29x106（次）5.2.2交通等級劃分：由規(guī)范交通分級知，累計作用次數(shù)在106-2X107之間，所以交通等級為重交通；水泥混凝土路面設(shè)計使用年限30年，車輪輪跡橫向分布系數(shù)n=0.20o（由《水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》中表A.2.2，對高速公路，n為0.17—0.22）。5.3路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計現(xiàn)在按設(shè)計要求，由表3.0.1得，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低級。根據(jù)高速公路重交通等級和低級變異水平等級，查表4.4.6，面層厚度h取0.24-0.27m之間。根據(jù)路基干濕類型，設(shè)計多種方案，并進(jìn)行方案比選如下：路基為中濕狀態(tài)時：方案一：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40—2002）1、初擬路面結(jié)構(gòu)：

初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m基層選用水泥穩(wěn)定粒料基層厚h=0.2m；墊層選用級配碎礫石，厚h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m，長5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：（1） 混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值fr=5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=3iGpa。（2） 土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E=30.0MPa0（3） 基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選用水泥穩(wěn)定粒料，回彈模量取:E=1500Mpa（1300?1700）1墊層選用級配碎礫石，回彈模量取：e=200Mpa（200-250）2（4） 基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量：根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40—2002）中，按式（B.1.5）計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2E+h2E1500x0.22+200x0.22h2+h2 0.22+0.22TOC\o"1-5"\h\z_Eh3Eh3 (h+h)2 1 1D= 11+ 22+ 1 2 ( + )-112 12 4EhEh1500x0.23 200x0.23 (0.2+0.2)2 1 112 12 4 1500x0.2 200x0.2=2.496(MN-m)(12D/E=X'12x2.496/850=0.327(m)「a=6.22「a=6.22I1-1.51(E—E

k0/「(850)—0.45]=6.22x1—1.51x=3.806Lk30JJ、一0.45b=1-1.44b=1-1.44/E)-0.551-1.44x(850)-爵5=0.5224I30JahbE(E—ahbE(E—E

k0J、1/3=4.106x0.3430.767x30x(850)1/3=165.63(MPa)普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為:r=0.537h3e/E=0.5224x0.26x^31000/163.63=0.802(m)3、荷載疲勞應(yīng)力計算:按式（B.1.3）,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為c=0.077r°.6h-2=0.077x0.802①6x0.26-2=1（MPa）因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)取k廣0.88?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=Nn=V.38X106X057=2.481。根據(jù)公路等級，由表B.1.2，考慮偏載和動載f e等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計算為c=kkkc=0.88x2.481x1.3x1=2.84（MPa）4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8，因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87，可選取最大溫度梯度Tg=87（°C/m）。0取板長l=5m，l/r=5/0.802=6.23由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58。按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：ctm.a^EhT2x1x10-5x31000x0.26ctm.a^EhT2xc膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式（B.2.3）計算為

k=L"

b

tmb~^Ifk=L"

b

tmb~^Ifr)]5.0「-bI=2.030.841xf2.03丫-323—I5.0J-0.058]=0.49，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在湖南，為W5區(qū)，分別取0.841,0.058,1.323。再由式(B2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為b=kb=0.49x2.03=0.99(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26r按式(3.0.3)y(b+b)=1.26x(2.84+0.99)=4.82MPa<f=5.0MPa綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度h=0.26m可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。方案二：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)1、 初擬路面結(jié)構(gòu)：初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m；考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤氣候，年平均降雨量達(dá)1200?1900mm，為濕潤多雨地區(qū)，因此設(shè)置多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定碎石基層(水泥劑量9.5%?11%，孔隙率20%)，厚度h=0.10m(0.10-0.14);從而在基層下設(shè)置水泥穩(wěn)定碎石組1成的底基層，厚度h=0.18m(據(jù)規(guī)范：一般取0.2m)；墊層采用級配碎礫石，2厚度h3=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸寬3.75m，長5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、 材料參數(shù)的確定：混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值f廣5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=3iGpa。土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E0=30.0MPa

基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篍=1400Mpa(1300-1700)1底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篹=1400Mpa(1300-1700)2墊層采用級配碎礫石，回彈模量?。篍3=250Mpa(200-250)基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40-2002)，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2E+h2E+h2E1400x0.102+1400x0.182+250x0.22E= —1 2 2 3__= =841.75(MPa)xh2+h2+h2 0.102+0.182+0.22TOC\o"1-5"\h\z1 2 3Eh3Eh3Eh3 (h+h+h)2 1 1 1D=301+- +- +-1 2 3 ( + + )-30x12 12 12 4 EhEhEh11 22 331400x0.103 1400x0.183 250x0.2312 12 12(0.10+0.18+0.2)21 1 14 1400x0.10 1400x0.18 800x0.2=4.28(MN-m)h=可12D/E=時12x4.28/841.75=0.394(m)「=6.22I1「=6.22I1-1.51]I=6.22x「1-1.51x(841.754.1251—1.44(口\-0.55E_〔E0J1—1.44x(841.75)-0.55I30JahbE(Ex〔E0J4.125x0.3940.769x30x=0.769(841.751/3I30J=4612.7(MPa)普通混凝土面層的相對剛度半徑按(B.1.3-2)計算為:r=0.537h3-E/E=0.537x0.26x"31000/4612.7=0.745(m)3、荷載疲勞應(yīng)力計算：按式(B.1.3)，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為

=0.077r。?6h-2=0.077x0.745。?6x0.26-2=0.95(MPa)ps因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石排水基層，有一定剛性，所以接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)可取k=0.88?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)r力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=N」如38x106）.057=2.481。根據(jù)公路等級，由表B.1.2，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.30。按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計算為b=kkkb=0.88x2.481x1.3x0.95=2.70（MPa）4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8,因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86--92之間取低值87,可選取最大溫度梯度邛=87（°C/m）。取板長l=5m，l/r=5/0.745=6.711btm.aEhTrB由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.59btm.aEhTrB1x10-5x31000x0.26x87 立曰)辟+瓜 x0.59=2.05(MPa)，a混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式（B.2.3）計算為frbtm.]5.0frbtm.]5.0「-bI=2.050.841(2.05V323I5.0J]-0.058I=0.52其中a,b,c為回歸系數(shù):本項目在湖南省，為W5區(qū)，分別取0.841，0.058,1.323。再由式（B2.1）計算溫度疲勞應(yīng)力為b=kb=0.52x2.05=1.07（MPa）由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26按式(3.0.3)y(◎ +◎)=1.26x(2.70+1.07)=4.75MPa<f=5.0MPa綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度h=0.26m可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。方案三：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)1、 初擬路面結(jié)構(gòu)：初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m；考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤氣候，年平均降雨量達(dá)1200?1900mm,為濕潤多雨地區(qū)，因此設(shè)置多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層(瀝青標(biāo)號選用AH-50，瀝青用量為3%)，厚度h=0.1m(0.08-0.10)；從而在排水基層下設(shè)置水泥穩(wěn)定碎石組成的底基層，厚度h=0.20m(據(jù)規(guī)范：一般取0.2m)；墊層采用級配碎礫石，2厚度h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸寬3.75m，長5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、 材料參數(shù)的確定：混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值f廣5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=3iGpa。土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E=30.0MPa0基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篍=800Mpa(600-800)1底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篹=1400Mpa(1300-1700)2墊層采用級配碎礫石，回彈模量?。篹=250Mpa(200-250)基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:=822.22(MPa)800x0.102+1400x0.202+250=822.22(MPa)0.102+0.202+0.22h312Ehh312Eh3Eh322 + 33 +12 12(h+h+h)21+Eh1)—1Eh800x800x0.103 1400x0.203250x0.23121212121212(0.10+0.20+(0.10+0.20+0.2)2 (+

800x0.10+1400x0.20)-1250x0.22.89(MN-m)h=J12D/E%'12x2.89/822.220.348E}-0.45h=J12D/E%'12x2.89/822.220.348E}-0.45「(822.22)-0.45X=6.22x1-1.51x-EJ0/L< 30J」(m)=4.102-0.55「a=6.22I1—1.51r、-0.55f822.22\x=1-1.44xi知jI30J\b=1-1.44=0.766fE、1/3f822.22)x=4.102x0.348口766x30xl知Jl30J1/3=165.29(MPa)E=ahbE普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為:r=0.537h藥E/E=0.537x0.26x邳'31000/165.29=0.752(m)3、荷載疲勞應(yīng)力計算:按式（B.1.3）,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為c=0.077ro.6h-2=0.077x0.7520-6x0.26-2=0.96(MPa)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)可稍大，取k=0.88?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的r疲勞應(yīng)力系數(shù)k=nn.38x106>.。57=疲勞應(yīng)力系數(shù)k=nn慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計算為c=kkkc=0.88x2.481x1.3x0.96=2.72(MPa)

4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8，因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87,可選取最大溫度梯度Tg=87(°C/m)。取板長l=5m，l/r=5/0.752=6.64由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58。按式(B.2.2)，最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：a混凝土線aEhT；b1x105x31000x0.26x87 058 205MPa混凝土線Tm 2 * 2膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式(B.2.3)計算為k=L"TbTm.溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式(B.2.3)計算為k=L"TbTm.3 、b~Ttm{fr)]5.0「-bI=2.050.841fI5.0J-0.058]=0.49，其中a,b,c為回歸系數(shù):本項目在湖南省，為W5區(qū)，分別取0.841，0.058,1.323。再由式(B2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為b=kb=0.49x2.05=1(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26r按式(3.0.3)y(b+b)=1.26x(2.72+1)=4.69MPa<f=5.0MPa綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度h=0.26m可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。路基為干燥狀態(tài)時：方案一：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)1、初擬路面結(jié)構(gòu)：初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m；基層采用水泥穩(wěn)定粒料基層，厚=0.2m；設(shè)置級配碎礫石底基層，厚度為1

h=0.2m。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m,長5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：（1） 混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值f廣5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=3iGpa。（2） 土基的回彈模量：路基屬于干燥狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E=40.0MPa0（3） 基層和底基層的回彈模量：基層選水泥穩(wěn)定粒料，回彈模量取:E=1400Mpa（1300-1700）底基層選用級配碎礫石，回彈模量取：e=250Mpa（200-250）（4） 基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、底基層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2002），按式（B.1.5）計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：TOC\o"1-5"\h\zeh2E+h2E1400x0.22+250x0.22 825她xh2+h2 0.22+0.22Eh3Eh3 (h+h)2 1 1D= 1~1~+ 2~2~+ 1 2 ( + )-1x12 12 4EhEh1400x0.23 250x0.23 (0.2+0.2)21 1 】12 12 4 1400x0.2 250x0.2=2.79(MN-m)h=J12D/E=疽12x2.79/825=0.344(m)「a=6.22I1-1.51「(「a=6.22I1-1.51「(825)-0.45]=6.22x1-1.51x=3.814LI40JJ，口、-0.45E〔E0J(825)-0.551.44(口\-0.55=1—1.44x=0.727ah(任。k、1/3=3.814ah(任。k、1/3=3.814x0.344gx40x(825=192.6(MPa普通混凝土面層的相對剛度半徑按(B.1.3-2)計算為:r=0.537h￡E/E=0.537x0.26x^31000/192.6=0.76(m)3、荷載疲勞應(yīng)力計算：按式(B.1.3),標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為c=0.077r0.6h-2=0.077x0.76①6x0.26-2=0.97(MPa)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)可稍大，取k=0.88?？紤]設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系r數(shù)\=N，，=(8.38x106).057=2.481。根據(jù)公路等級，由表B.1.2,考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.30。C按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計算為c=kkkc=0.88x2.481x1.3x0.97=2.75(MPa)4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8,因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86--92之間取低值87,可選取最大溫度梯度Tg=87(°C/m)：取板長l=5m，l/r=5/0.76=6.57由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58。按式(B.2.2)，最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：ctm.aEhT21x10-5x31000x0.26x87 。焚205ctm.aEhT2c線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式(B.2.3)計算為lactm.Actmlactm.Actmf5.0(2.05)=0.841x2.05Lk5.0J-b1.323-0.058]=0.49，其中a,b,c為回歸系數(shù):本項目在湖南省，為W5區(qū)，分別取0.841，0.058,1.323。再由式(B2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為。=kc=0.49乂2.05=1(MPa)由表3.0.1,高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26r按式(3.0.3)y(c+c)=1.26X(2.75+1)=4.73MPa<f=5.0MPa綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度h=0.26m可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。方案二：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)1、 初擬路面結(jié)構(gòu)：初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m；考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤氣候，年平均降雨量達(dá)1200?1900mm，為濕潤多雨地區(qū)，因此設(shè)置多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定碎石基層(水泥劑量9.5%?11%，孔隙率20%)，厚度h=0.10m;從而在排水基層下設(shè)置水泥穩(wěn)定碎石組成的底1基層，厚度h2=0.15m(據(jù)規(guī)范：一般取0.2m)。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m，長5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、 材料參數(shù)的確定：混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值f廣5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=31Gpao土基的回彈模量：路基屬于干燥狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E=40.0MPa0基層和底基層的回彈模量：基層選多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量取：e=1400MPa1底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篍2=1400Mpa（4）基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量:據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2002），按式（B.1.5）計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:h2E+h2E1400x0.102+1400x0.152 1400岫0.102+0.152h20.102+0.152Eh3Eh3 (h+h)211~+22~+12 121400x0.103 1400x0.153(0.101400x0.103 1400x0.153(0.10+1212+0.15)2(1400+x0.10 1400)Tx0.15=1.82(MN-m)fE、-0.55f1400)b=1—1.44x=1—1.44x；E0JI40J\=0.796<12D/E=時12x1.82/1400=0.249(m\=0.796E}-0.45「<1400)-0.45x=6.22x1-1.51x-EJ0/LI40J」=4.324「a=6.22I1-1.51-0.55fE、1/3f1400)x=4.324x0.2490.796x40xl知Jl40J1/3=187(MPa)E=ahbE普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為:r=0.537h乳E/E=0.537x0.26x五：31OO0/187=0.767(m)3、荷載疲勞應(yīng)力計算:按式（B.1.3）,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為c=0.077r0.6h-2=0.077x0.767①6x0.26-2=0.97(MPa)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石排水基層，有一定剛.38x106L057=.38x106L057=2.481。根據(jù)公路等力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k=nn級，由表B.1.2，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計算為◎ =kkkg=0.88x2.481x1.3x0.97=2.75(MPa)4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8，因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87,可選取最大溫度梯度Tg=87(°C/m)。取板長l=5m，l/r=5/0.767=6.51由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58。按式(B.2.2)，最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：gtm.aEhTrB1x10-5x31000x0.26x87°53 204gtm.aEhTrBc膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式(B.2.3)計算為k=L「atgtm溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式(B.2.3)計算為k=L「atgtmg~^Ifr)]一bI=2.045.0「 0.841(2.04V323-0.058]=0.49，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在湖南省，為W5區(qū)，分別取0.841，0.058,1.323。再由式(B2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為g=kg=0.49x2.04=0.99(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26r按式(3.0.3)y(g +g)=1.26x(2.75+0.99)=4.71MPa<f=5.0MPa綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度h=0.26m可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。方案三：參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)1、初擬路面結(jié)構(gòu):初擬普通混凝土面層，厚度為h=0.26m；考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤氣候，年平均降雨量達(dá)1200?1900mm，為濕潤多雨地區(qū)，因此設(shè)置多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層(瀝青標(biāo)號選用AH-50，瀝青用量為3%)，厚度h=0.1m(0.08-0.10);從而在排水基層下設(shè)置水泥穩(wěn)定碎石組成的底基層，厚度h=0.20m(據(jù)規(guī)范：一般取0.2m)。普通混凝土板的平面尺寸寬3.75m，長5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：混凝土路面設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量：本設(shè)計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值f廣5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為e=3iGpa。土基的回彈模量：路基屬于干燥狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：E=40.0MPa0基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篍=800Mpa(600-800)1底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篹=1400Mpa(1300-1700)基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40-2002)，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：TOC\o"1-5"\h\ze h2E+ h2E 800 x0.12+1400x 0.202 1200 岫x h2+ h2 0.12+0.202Eh3 Eh3 (h +h)21 1D=11+22+1 2( + )-1x12 12 4EhEh800x0.13 1400x0.203 (0.1+0.20)2 1 112 12 4 800x0.1 1400x0.20=2.31(MN-m)h="12D/E= x2.31/1200=2.85(m)

b=1—1.44ahbE1.51fE}—0.45「=6.22xb=1—1.44ahbE1.51fE}—0.45「=6.22x1—1.51xLf1200)—0.45xIE0JI40J」「6.22I1-4.077、-0.55、—0.55=1—1.44xf些I40=0.763=4.077x0.2850.763x40xf1200=210.1(MPaI40普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為:r=0.537h藥E/E=0.537x0.24x*31000/210.1=0.751（m）3、荷載疲勞應(yīng)力計算：按式（B.1.3）,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為c=0.077r0.6h-2=0.077x0.751①6x0.26-2=0.96（MPa）因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)可稍大，取k=0.88。考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的r疲勞應(yīng)力系數(shù)\=Nn=（8.38x106>.057=2.481。根據(jù)公路等級，由表B.1.2,考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k=1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計算為c=kkkc=0.88x2.481x1.3x0.96=2.72（MPa）4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0.8，因?yàn)楹鲜|南濕熱W5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87,可選取最大溫度梯度Tg=87（°C/m）。取板長l=5m，l/r=5/0.751=6.65ctm.aEhTrB由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m，B=0.58ctm.aEhTrB1x10-5x31000x0.26x87 立曰)辟+瓜 x0.58=2.05(MPa)，a混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k按式（B.2.3）計算為

kbtm.b~^Ifrkbtm.b~^IfrJ]5.0「-bI=2.050.841x(2.05V323I5.0J-0.058]=0.49，其中a,b,c為回歸系數(shù):本項目在湖南省，為W5區(qū)，分別取0.841,0.058,1.323。再由式(B2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為b=k<b=0.49x2.05=1(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表3.0.3,，確定可靠度系數(shù)y=1.20-1.33，取為1.26r按式(3.0.