水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算

1、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 : 新建單層水泥混凝土路面設(shè)計(jì)公 路 等 級(jí) : 一級(jí)公路變異水平的等級(jí) : 低 級(jí) 可 靠 度 系 數(shù) : 1.16面 層 類 型 : 普通混凝土面層1. 交通荷載分析序號(hào) 路面行駛前軸數(shù) 前軸重 后軸數(shù) 后軸重 拖掛部分拖掛部分 交通量車輛名稱軸重(kN)(kN) (kN)的軸數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載 001 100 00 7602序號(hào)分段時(shí)間 ( 年)154.92106.66354.024103.5交通量年增長(zhǎng)率車道分配系數(shù) .51.071584E+07混凝土彈性模量地區(qū)公路自然區(qū)劃IV接縫應(yīng)力折減系行駛方向分配系數(shù) .5輪跡橫向分布系數(shù) .22設(shè)計(jì)軸載 10

2、0 kN最重軸載 180 kN路面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 : 30 年 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道上設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù) 路面承受的交通荷載等級(jí) : 重交通荷載等級(jí) 混凝土彎拉強(qiáng)度 5 MPa31000 MPa混凝土面層板長(zhǎng)度 5 m面層最大溫度梯度 88 C /m數(shù) .87混凝土線膨脹系數(shù) 7 10-6/ C基（墊） 層類型 新建公路路基上修筑的基 （墊）層2. 路面結(jié)構(gòu)參數(shù)普通混凝土面層， 0.26m, 31000MPa水泥穩(wěn)定碎石上基層,0.18m , 1500MPa水泥穩(wěn)定碎石下基層,0.18m，1300MPa級(jí)配碎石底基層,0.2m，300MPa土基，60MPa圖1路面結(jié)構(gòu)層示意圖一級(jí)公路的安全等級(jí)

3、為一級(jí)，根據(jù)實(shí)際的施工水平，變異水平取低。施工時(shí)水泥混凝土彎拉強(qiáng)度、彎拉彈性模量的施工控制上限為0.1 ；基層頂面當(dāng)量回彈模量的施工控制上限為0.25 ;水泥混凝土面層厚度的施工控制上限為0.04。按表3.0.8和附錄E.0.3-1，面層普通混 凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5MPa相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31000Mpa泊松比為0.15。查表E.0.3-2石灰?guī)r粗集料混凝土的系 膨脹系數(shù)a c=7x10-6/C。查附錄E.0.2-2，水泥穩(wěn)定碎石上基層的彈 性模量取1700Mpa水泥穩(wěn)定碎石下基層的彈性模量取1300Mpa泊松比取0.2 ,查表E.0.2-1級(jí)配碎石底基層回彈模量取 300Mpa泊

4、松 比取0.35。查表E.0.1-1 ,取低液限粘土的回彈模量為60MPa路面計(jì)算板塊的平面尺寸為寬長(zhǎng)5m , 3.75m。3. 基層頂面當(dāng)量回彈模量按規(guī)范的式(B.1.5)計(jì)算基層頂面的當(dāng)量回彈模量如下:Ex 八(h：Ei) ' h：二害二 E3 =300(MPa)hx 二' hi 二 h3i 4= 0.2(m):-=0.86 0.26In h<-0.86 0.26ln(0.2) =0.442/、0.442f300)E。丿E060 =122.2MPa60板底地基綜合回彈模量Et取為120Mpa混凝土面層板的彎曲剛度Dc式（B.2.2-3 ）、半剛性基層板的彎曲剛度Db式

5、（B.4.1-2）、路面結(jié)構(gòu)總相對(duì)剛度半徑rg式(B.4.1-3)為:Dc212(1-乂)Db331000 0.25212 (1-0.15)-41.29MN mEb2h；21500 0.1831300 0.183212(1-v：1) 12(1-v；2)12 (1-0.22) 12 (V0.22) "1.42MN mrg 九21DcDbEt丿120=0.858m4. 荷載疲勞應(yīng)力按規(guī)范的式（B.4.1-1），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為：PS1.45_10* 廠DQ0.65 -20.94rghc Ps1.45 10"0.8580.65 0.25' 1

6、000.94 = 1.54MPa41.29-pm1.45 10”1 Db Dc0.6520.94rghc Ps1.45 100.8580.65 0.25 1800.9441.29= 2.676MPa按式（B.2.1 ）計(jì)算面層荷載疲勞應(yīng)力，按（B.2.6 ）計(jì)算面層最大荷載應(yīng)力。二 pr = krkf 人匚 ps = °.87 2.516 1.1 1.54 = 3.7lMPacp,max = krkr pm = 0.87 況 1.1 匯 2.676 = 2.56 MPa其中：應(yīng)力折減系數(shù)kr=0.87(B.2.1條)；綜合系數(shù)kc=1.1(表B.2.1);疲勞應(yīng)力系數(shù) kf=Ne&q

7、uot; =(10715840) 0.057=2.516式(B.2.3-1 )。5.溫度疲勞應(yīng)力本公路在公路自然區(qū)劃IV，由表3.0.10最大溫度梯度取88C/m。按B.3.3和B.5.2計(jì)算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)BLkn12DcDb l；4(Dc +Db)kn 一3心131000 1500 丿=3904MPa m(knr； -DJr3(knr4 -Dc)rg3Cl =1 -41.29".42 丫_(41.29 1.42) 3904L5t3rg1.943 0.858(3904。.哼-41.29)W 0.23(3904 0.14 -41.29) 0.858=0.14ms

8、inh(1.94)cos(1.94) cosh(1.94)sin(1.94)0.85511 + 匕丿cos(1.94)sin(1.94)+ sinh(1.94)cosh(1.94)Bl =1.77e4.48hc Cl 一0.131(1Cl) =1.77e*.48 0.25 0.855 - 0.131 (1 - 0.855)=0.475按式（B.3.2 ）計(jì)算面層最大溫度應(yīng)力:- t ,maxB,7 10 31°°0 O'25 88 0.475 =1.13MPa2溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，按式（B.3.4 ）計(jì)算：,f ©max 5 ： （1.13嚴(yán) cd cc

9、ckt = at g 1 = 0.841 漢 I 0.058|=0.26t,max lf113l5 丿按式（B.3.1 ）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力：CTtr uktOmax =0.26 漢 1.13 = 0.29MPa6.結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)下校核查表3.0.4，一級(jí)安全等級(jí)，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)丫 r取1.16。按式（3.0.4-1 ）和式（3.0.4-2 ）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求：r（；pr S）=1.16 （3.710.29） =4.64 乞 fr = 5MPar（；p,max G,max） =1.16（2.561.13）= 4.28 乞 f= 5MPa擬定的由計(jì)算厚度0.25m的普通混凝土面層+厚度0.18m的水泥穩(wěn)定 碎石上基層+0.18m水泥穩(wěn)定碎石下基層+0.2m級(jí)配碎石底基層組成 的路面結(jié)構(gòu)滿足要求，可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的 綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時(shí)的一次作用。設(shè)計(jì)厚 度應(yīng)依據(jù)計(jì)算厚度加6mn磨耗層后，按10mm向上取整。所以取混凝 土面層設(shè)計(jì)厚度為0.26m。二、新建路面各結(jié)構(gòu)層的竣工