水泥混凝土路面課程設(shè)計(jì)

1、普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)（一） 設(shè)計(jì)資料湖南某地 (iv3) 擬建高級公路，公路中間有一收費(fèi)站，要求收費(fèi)站采用水泥混凝土類路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)年限為15 年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10 ，路基干濕狀態(tài)為干燥狀態(tài)。有關(guān)資料如下：1. 初始條件：表 1 交通組成型號前 軸載(kn) 后 軸 載(kn) 后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cm) 交通量 ( 輛/ 日) 三菱 t653b 29.3 48.0 1 雙- 500 黃河 jn150 49.0 101.6 1 雙- 500 江淮 hf150 45.1 101.5 1 雙- 500 解放 ca150 28.7 68.2 1 雙- 400 湘江 hqp40

2、23.1 73.2 2 雙3m 500 東風(fēng) eq140 23.7 69.2 1 雙- 400 東風(fēng) eq155 26.5 56.7 2 雙- 500 長征 xd980 37.1 72.65 2 雙- 500 2公路技術(shù)等級為高速，為雙向六車道。3交通組成如表 1 所示，交通量年平均增長率= 9%。(二) 軸載換算我國公路水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100kn的單軸 -雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸-輪型和軸載的作用次數(shù)，按公式3-1 換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。161)100(iiniispnn公式 2-1 式中： ns-100kn 的單軸 - 雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù) pi-單軸- 單輪、單軸

3、- 雙輪組、雙軸 -雙輪組或三軸 - 雙輪組軸型 i 級軸載的總重（kn ） n-軸型和軸載級位數(shù)2 ni-各級軸型 i 級軸載的作用次數(shù)i-軸- 輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，i=1 ， 單軸- 單輪組時(shí)，0.4332.22 10iip；雙軸-雙輪組時(shí)，0.2251.07 10iip； 三軸- 雙輪組時(shí)，0.2282.24 10iip；軸載換算結(jié)果匯總?cè)绫?-2 車型pi(kn) inins 三菱 t653b 前軸29.3 1 450 1.3310-6后軸48.0 1 450 0.00358 黃河 jn150 前軸49.00 1 450 0.00497 后軸101.6 1 450 2255.76

4、9 江淮 hf150 前軸45.1 1 450 0.00132 后軸101.5 1 450 2223.356 解放 ca150 前軸28.7 1 400 4.4810-8后軸68.2 1 400 0.836 湘江 hqp40前軸23.1 1 450 2.9610-8后軸73.2 6.9110-6450 2.1110-5東風(fēng) eq140前軸23.7 1 400 3.9610-8后軸69.2 1 400 1.106 東風(fēng) eq155前軸26.7 1 450 3.0010-7后軸56.7 4.4 10-6450 2.2610-7長征 xd980前軸37.1 1 450 5.8010-5后軸72.65

5、 450 2.5110-8總計(jì)4450.98 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)ne11365tsnne公式 2-2 式中： ne- 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù) t-設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限3 - 交通量年平均增長率， =9 % - 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，取=0.2，如表 2-3 混凝土路面臨界荷位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(fèi)站0.17-0.22 二級及二級以下公路行車道寬 7m 0.34-0.39 行車道寬 7m 0.54-0.62 一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)為：156113654450.98 13650.029.54()9%(1 9%)10ts

6、nne次/車道( 三) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)及材料選取面層：由規(guī)范查得推薦厚度24cm ，其長度 5.0m，寬為 4.5m?；鶎樱翰捎盟喾€(wěn)定粒料（水泥用量5% ） ，厚度為 25cm 。墊層：采用 18cm低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考值彎拉強(qiáng)度（amp）1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 抗壓強(qiáng)度（amp）5.0 7.0 11.0 14.9 19.3 彎拉強(qiáng)度模量agp10 15 18 21 23 彎拉強(qiáng)度（amp）3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 抗壓強(qiáng)度（amp）24.2 19.7 35.8 41.8 48.4 彎拉強(qiáng)度模量agp25 27 29 31 33

7、根據(jù)路基路床頂面回彈模量值經(jīng)驗(yàn)參考值表，取路基回彈模量為40mpa 4 材料類型回彈模量（amp）材料類型回彈模量（amp）中粗砂80100 石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料13001700 天然砂礫150200 水泥穩(wěn)定粒料13001700 未篩分碎石180220 瀝 青 碎 石 （ 粗 粒 式 ，020c）600800 級配碎礫石（墊層）200250 瀝青混凝土（粗粒式，020c）8001200 級配碎礫石（基層）250350 瀝青混凝土（中粒式，020c）10001400 石灰土200700 多空隙水泥碎石（水泥劑量 9.5%11% ）13001700 石灰粉煤灰土600900 多 空 隙 瀝 青 碎

8、 石（020c， 瀝 青 含 量2.5%3.5%600800 根據(jù)墊層、基層材料回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值表，可取低劑量無機(jī)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 。（四） 計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量基層頂面的當(dāng)量回彈模量計(jì)算如下：: 222211222222120.2513000.1860010610.250.18xmpah eh eehh33332112112111222111121240.250.181300 0.256000.18115121241300 0.2600 0.1835.71()xhhe he he he hmnmd3312125.710

9、.402()1061xxxdhme0.450.550.4501140()30a=6.221-1.51()=6.22 1-1.51()4.672106140 xee5 0.550.5501061()0.76340b=1-1.44()=1-1.44xee則:160.7631/33004.672()0.40240(1061 / 40)=277.5 (mpa)txxaheeee普通水泥混凝土面層的相對剛度半徑為：)(620.05.277/3100024.0537.0/537. 0r33meehtc計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力0.620.620.0770.0770.6200.240.97（5）pshmpa因縱縫為設(shè)

10、拉桿平縫，查表得到接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kr=0.87.考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)316.2)1051. 2(057.06vefnk60.0570.057(2.51)2.31610fekn根據(jù)公路等級，查表得到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)3.1kc。公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路ck1.30 1.25 1.20 1.10 則: =0.872.316 1.30.9752.554(a)prfcpsk k kmp計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力。公路自然區(qū)劃、最大溫度梯度（ /m）8388 9095 8692 9398 該區(qū)最大溫度梯度查表取92/m 溫度疲勞

11、應(yīng)力 :tttmk)(29. 267. 029224. 03100010125tmmpabhteaxgcc6 板長 5m ，l/r=5/0.620=8.06,有查圖得普通混凝土板厚h=0.24m，67. 0bx。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)526.0058. 0)0.529. 2(841.029.20. 5)(323.1bfafkcrtmtmrt溫度疲勞應(yīng)力為：)(20.129. 2526. 0mpaktmttr應(yīng)力驗(yàn)算高級公路的安全等級為一級，相應(yīng)的目標(biāo)可靠度查表可得為95%。由查表得目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表確定可靠度系數(shù)33. 1r。變異水平等級目標(biāo)可靠度（ %）95 90 85 80 低1.2

12、01.33 1.091.16 1.041.08 中1.331.50 1.161.23 1.081.13 1.041.07 高1.231.33 1.131.18 1.071.11 以下面公式判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求mpafmpartrpr5992. 4)20. 1554. 2(33. 1)(r滿足要求（五）防凍厚度檢驗(yàn)7 由規(guī)范知，水泥混凝土路面防凍厚度5cm,路面總厚度，23+25+18=66cm50cm 滿足要求。（六）接縫設(shè)計(jì)為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞， 故在混凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫， 此路為特重交通，故縫中設(shè)拉桿，拉桿長50cm ，直徑 22cm ，每隔 40cm設(shè)置一個(gè)。1、橫向脹縫：縫隙寬 0.2cm，縫隙上部 5cm ，深度內(nèi)澆填縫料，拉桿的半段固定在混凝土內(nèi)，另一半涂以瀝青，套上約10cm的塑料套筒，筒底與桿端之間留有3cm的空隙，用木屑與彈性材料填充。2、橫向縮縫：縮縫采用假縫，縮縫縫隙寬0.5cm，深度為 5cm 。3、施工縫：施工峰采用平口縫構(gòu)造形成，