水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

1、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第五章 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)5.1 交通量計(jì)算根據(jù)我國(guó)的公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn) (JTJ013-86) ，龍永高速公路公路走廊帶地 處湖南省中部至西部的過(guò)渡地帶，為東南濕熱區(qū)。現(xiàn)擬新建一條高速公路，雙向四 IV5車(chē)道，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 30 年，交通量年平均增長(zhǎng)率為 7.0%，路基土為粘性土 質(zhì)。 本項(xiàng)目屬于高速公路 ( 四車(chē)道) ，根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D40-2011,可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(表3.0.1):安全等級(jí) : 一級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 :30 年目標(biāo)可靠度 :95%目標(biāo)可靠指標(biāo) :1.33計(jì)算設(shè)計(jì)日通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)交通量P16i ()Ni100 車(chē)型車(chē)軸軸輪型P(K

2、N) Ni(次/日)i-8 小客車(chē) 前軸 1- 1 11.5 2750 1.99 X 10-6 后軸 1- 2 223 2750 1.69 X 10-6 中客車(chē)前軸 1- 1 16.5 800 1.60 X10-8SH130 后軸 1- 2 23 800 4.9 X10-4 大客車(chē)前軸 1- 1 28.7 530 6.87 X10CA50 后軸 1-2 68.2 530 1.16-5 小貨車(chē)前軸 1-1 13. 4 1700 1.34 X10-6BJ130 后軸 1- 2 27.4 1700 1.72 X10-4 中貨車(chē)前軸 1- 1 28.7 630 6.99 X 10CA50 后軸 1-2

3、 68.2 630 1.38-5 中貨車(chē)前軸 1- 1 23.7 850 4.79 X 10第28頁(yè)總117頁(yè)EQ140 后軸 1-2 69.2 850 2.35大貨車(chē)前軸1-1 49 870 4.00JN150 后軸 1-2 101.6 870 1121.55特大車(chē)日前軸1-1 50.2 600 4.02野 KB222 后軸 1-2 104.3 600 1176.80拖掛車(chē) 五前軸1-1 60 240 25.85-6 十鈴 后軸 2- 3 100 240 1.95 X 10合計(jì)2337.11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40

4、KN的單軸和小于80KN的雙軸略去不計(jì)；則使用初期年平均日交通量 =2377.11 0按疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，以100kN單軸-雙輪組荷載作為設(shè)計(jì)軸載，對(duì)極重交通荷載等級(jí)的水泥混凝土路面，宜選用貨車(chē)中占主要份額特重車(chē)型 的軸載作為設(shè)計(jì)軸載。各級(jí)軸載作用次數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。，可按公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D40-2011中式(3.0.6)換算為設(shè)計(jì)軸載的作用次數(shù)式中錯(cuò)誤未找到引用源。一第i級(jí)軸載重(kN)，聯(lián)軸按每一根軸載單獨(dú)計(jì) 錯(cuò)誤未找到引用源。一設(shè)計(jì)軸載重(kN);n各種軸型的軸載級(jí)位數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。一i級(jí)軸載的作用次數(shù)；錯(cuò)誤未找到引用源。一設(shè)計(jì)軸載的作用次數(shù)。設(shè)計(jì)軸

5、載的作用次數(shù)（雙向）錯(cuò)誤未找到引用源。=2377.11次/日。方向分配系數(shù)采用 0.5（0.5-0.6） ，因?yàn)槭请p向 4車(chē)道，即單向 2車(chē)道，所以車(chē)道分配系數(shù)取 0.8（0.70-0.85） 。故有: 設(shè)計(jì)車(chē)道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。N=2699.78X 0.5 X 0.8=934.844錯(cuò)誤未找到引用源。次/日s第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)5.2 交通參數(shù)分析5.2.1 累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次計(jì)算 :使用年限內(nèi)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為 :t ，Ng11365，,，st ， ,N ,egt30，934.84410.0701365，,， 0.2, ，0.0706446345（）, 次式中: 錯(cuò)誤未找到引用

6、源。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車(chē)道所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì) 次數(shù)（軸次/車(chē)道） ；T設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（a）; 錯(cuò)誤未找到引用源?；鶞?zhǔn)期內(nèi)貨車(chē)交通量的年平均增長(zhǎng)率 （以分?jǐn)?shù)計(jì)） ； n臨界荷位處的車(chē)輛輪跡橫向分布系數(shù)，根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī) 范JTG D40-2011中表A.2. 4 選用 錯(cuò)誤未找到引用源。5.2.2 交通等級(jí)劃分 :由按公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D40-2011交通分級(jí)知，累計(jì)作用次數(shù)在錯(cuò)誤未找到引用源。之間，所以交通等級(jí)為重交。5.3 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)5.3.1 面層混凝土板水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整等良好的 路用性能，一半采用接縫、不配筋的混凝

7、土路面板，面板厚度決定于公路和交通等 級(jí)。本設(shè)計(jì)路段為高速公路，交通等級(jí)為重交通。面層厚度參考24,27cm。最終面層確定為普通混凝土面板，厚度 26cm。5.3.2 混凝土路面基層結(jié)構(gòu) 混凝土路面的基層應(yīng)具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。對(duì)于濕潤(rùn)和多雨地區(qū)，宜采用排水基層。排水基層下應(yīng)設(shè)置不透水底基層，底基層頂面應(yīng)鋪設(shè)瀝青封 層或防水土工織物。本設(shè)計(jì)路段位于東南濕熱區(qū)，路基路面結(jié)構(gòu)組合，首要任務(wù)是 保證其濕穩(wěn)性?？煽紤]采用排水基層。第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)5.3.3 混凝土路面墊層結(jié)構(gòu) 混凝土路面墊層一般是為對(duì)應(yīng)路基的特殊需求而設(shè)置，多數(shù)選用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)材料修筑，或取當(dāng)?shù)夭牧蠐缴倭繜o(wú)機(jī)結(jié)合料

8、處治后使用。本路段在中濕狀態(tài)路基段設(shè)置天然沙礫墊層，厚度15cm。5.4 路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求，根據(jù)路基的干濕狀態(tài)，選擇干燥和中濕狀態(tài)，分別設(shè)計(jì)3 種方案，并進(jìn)行方案比選。該計(jì)算書(shū)中所用公式及相關(guān)參數(shù)均參考自公路水泥混凝土 路面設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D40-2011。 （ 以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范 ）5.4.1 路基為干燥狀態(tài)方案一1） 初擬路面結(jié)構(gòu)參照規(guī)范表 3.0.1 知，相對(duì)于安全等級(jí)高速公路水平為低。根據(jù)高速公路 重交通等級(jí)和低水平，初擬普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度土結(jié)構(gòu)的面層，厚度 錯(cuò)誤未找到引用源?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料基層，厚錯(cuò)誤未找到引用源。；底基層選用級(jí)配碎石，底基層厚錯(cuò)誤未找到引用

9、源。水泥混凝土上面層板的平面尺寸：寬3.75m,長(zhǎng)5m縱縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表 5-3 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層厚度(cm)模量(Mpa)C35水泥混凝土面層26 31000水泥穩(wěn)定粒料基層 20 1400 級(jí)配碎石底基層 20 300 路基土基 - 802) 材料參數(shù)的確定混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表 3.0.8 ，取普通混凝土面層的彎拉 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量與泊松比為31GPa 0.15。查附錄E表E. 0. 3 -2 ，粗集料為玄武巖的混凝土線膨脹系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。土基的回彈模量參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄，查表 E.0.1-1 ，

10、 粘性土質(zhì)路基回彈模量80MPa查表E.0.1-2，取距地下水位2m時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù) 為0.80，由此得到路床頂綜合回彈模量為 80x0.80 = 64MPa。查表E.0.2-1 ，取 水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為1400MPa泊松比取0.20，取級(jí)配碎石底基層回彈模 量為第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)300MPa泊松比取0.35。按附錄B式(B . 2. 4-1)- 式(B.2.4-4)計(jì)算板底地基當(dāng)量回彈模量如下：2nnhE1221 E,(hiEi)/hi,300(MPa),x2h,11ii1nh,hi,h,0.2(m) ,1x,1i,0.86 ， 0.26lnh,0.26 ， ln0.20

11、， 0.86,0.441XE300,0.441x, ，,EE()()64126.49 t0E480板底地基當(dāng)量回彈模量錯(cuò)誤未找到引用源。取為125MPa普通混凝土面層的彎曲剛度D按式(B. 2. 2-3) 計(jì)算，相對(duì)剛度半徑r按式(B.2. 2-2) 計(jì)算。33Eh31000， 0.26ccD,46.45MN,m c2212 ， (1,0.15)12(1,v)c33Eh1400， 0.20bbD,0.97MN,m b2212 ， (1,0.2)12(1,v)b1133, DD， 46.450.97 ， ,cb 1.121.210.724r,， ,g,E125,t,3) 荷載應(yīng)力按式(B.2.2

12、-1)計(jì)算設(shè)計(jì)軸載和最重荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.7240.261001.293,rhPMPa psgcs0.971/，DDbc1， 46.45,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.7240.261601.709,rhPMpa pmgcm0.971/ ，DDbc1， 46.45按式(B. 2. 1)計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力，按式(B. 2. 6)計(jì)算最大荷載應(yīng)力：, ， ,kkkMPa0.882.4441.151.2933.20()prrfcps第 29 頁(yè) 總 117

13、頁(yè), ， ,kkMPa0.881.151.7091.73()prcpm,max 因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對(duì)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。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響k,0.88r的綜合系數(shù)。材料疲勞指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，k,1.15c0.057nkN,64463452.444入=0.057疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。 式， fe(B.2.3-1)。4) 溫度應(yīng)力由表3.0.10，最大溫度梯度取 90?/m。按式(B. 3.3-1 )- 式(B. 3.3-3) 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)錯(cuò)誤未找

14、到引用源。,1,1,hh110.260.20,cb,k,， ,， ,3306MPa/m ,n,2EE2310001400,cb,， D)k(46.45 ， 0.97) ，1144， DD46.45， 0.97cb r,0.130mB,(D 3306， cbn，4343()krDr,(33060.92846.45)0.130， ,，ngc, ,0.1174343()(33060.13046.45)0.724krDr,， ,， ncg,L5.0t,2.30 330.724r， g,1sinh(2.3)cos(2.3)cosh(2.3)sin(2.3)0.205， C110.816, ,l,1cos

15、(2.3)sin(2.3)sinh(2.3)cosh(2.3)10.117,4.48h, ， 4.480.26cBeCCe,， , ， ,， ,1.770.131(1)1.770.8160.131(10.816)0.427 lll按式(B.3.2)計(jì)算最大溫度應(yīng)力：,6,EhT910310000.2690， cccg , ， ,0.4271.39()BMPa,tl,max22溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。按式(B. 3.4) 計(jì)算。第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)， ,ttb1.287t ， ,f5.01.39,maxtr ,kac0.8710.0710.348, t,f1.395.0,tr,

16、max, ，其中根據(jù)規(guī)范表B.3.4查得回歸系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。，錯(cuò)誤未找到引 用源。和錯(cuò)誤未找到引用源。再由式 (B.3.1) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :, ， ,kMPa0.3481.390.483()trtt,max5) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表 3.0.1 及表 3.0.4 ，高速公路、低等變異水平條件下的可靠度系數(shù)錯(cuò)誤 未找到引用源。 取1.20。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。,()1.20(3.200.483)4.425， , ， ,fMParprtrr,()1.20(1.731.39)4.7445， , ， ,fMParptr,ma

17、x,max滿足結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)要求，所選的普通混凝土面層計(jì)算厚度 0.26m 可以承受設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)軸載荷載和溫度梯度的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度 時(shí)的一次極限作用。表 5-4 最終路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層厚度(cm)模量(Mpa)普通水泥混凝土面層 26 31000 水泥穩(wěn)定粒料基層 20 1400 級(jí)配碎石底基層 20 300路基土基 ( 粘性土質(zhì) ) - 805.4.2 路基為干燥狀態(tài)方案二1) 初擬路面結(jié)構(gòu)參照規(guī)范表 3.0.1 知，相對(duì)于安全等級(jí)高速公路水平為低。根據(jù)高速公路 重交通等級(jí)和低水平，初擬普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度土結(jié)構(gòu)的面層，厚度 錯(cuò)誤第 29 頁(yè) 總 117

18、 頁(yè) 未找到引用源?？紤]到本路線為季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均降雨量達(dá)1200,1900mm為濕潤(rùn)多雨地區(qū)，因此設(shè)置開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層(水泥劑量9.5,11, ，孔隙率 20%)，厚度(0.10-0.14);底基層選用級(jí)配礫石，底基層厚 錯(cuò)h,0.10mh,0.20mb1 誤未找到引用源。 。水泥混凝土上面層板的平面尺寸 :寬 3.75m，長(zhǎng)5m縱縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表 5-3 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層厚度(cm)模量(Mpa)普通水泥混凝土面層 26 31000 開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層 12 1400 級(jí)配礫石底基層 20 250 路基土基 - 802) 材料參數(shù)的確定混凝土的設(shè)

19、計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表 3.0.8 ，取普通混凝土面層的彎拉 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量與泊松比為 31GPa 0.15。查附錄E表 E. 0. 3 -2 ，粗集料為玄武巖的混凝土線膨脹系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。土基的回彈模量參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄，查表 E.0.1-1 ，粘性土質(zhì)路基回彈模量60MPa查表E.0.1-2，取距地下水位2m時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù)為0.80，由此得到路床頂綜合回彈模量為 80x0.80 = 64MPa。查表E.0.2-1 ，取開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量為 1400MPa泊松比取0.20，取級(jí)配礫石底基層回彈模量為250MPa泊松比取0.

20、35。按附錄 B 式(B . 2. 4-1)- 式(B.2.4-4)計(jì)算板底地基當(dāng)量回彈模量如下 :2nnhE1221E,(hiEi)/hi,250(MPa) ,x2h,11ii1nh,hi,h,0.2(m) ,1x,1i,0.86 ，0.26lnh,0.26 ，ln0.20 ，0.86,0.441XE250,0.441x, ，,EE()()64116.72 t0E640第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)板底地基當(dāng)量回彈模量錯(cuò)誤未找到引用源。取為115MPa普通混凝土面層的彎曲剛度 D按式(B. 2. 2-3) 計(jì)算，相對(duì)剛度半徑r按式 (B. 2. 2-2) 計(jì)算。33Eh31000， 0.26c

21、c D,46.45MN,mc2212 ， (1,0.15)12(1,v)c33Eh14000.12， bb DMNm,0.21b2212(1)12(10.2),， ,vb1133, DD， 46.450.21 ， ,cb 1.121.210.74r,， ,g,E115,t,3) 荷載應(yīng)力按式(B.2.2-1)計(jì)算設(shè)計(jì)軸載和最重荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.740.261001.332,rhPMPa psgcs0.211/，DDbc1， 46.45,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.

22、94,， ,0.740.261602.071,rhPMpa pmgcm0.121/ ，DDbc1， 46.45按式(B. 2. 1)計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力，按式(B. 2. 6)計(jì)算最大荷載應(yīng)力：,， ,kkkMPa0.882.4441.151.3323.29()prrfcps， ,kkMPa0.881.152.0712.10()prcpm,max因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對(duì)于開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折 減系數(shù)取。根據(jù)公路等級(jí)，由表 B.1.2 ，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞 k,0.88r損壞影響的綜合系數(shù)。材料疲勞指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋 k,1.15c混凝土，入=0

23、.057疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。0.057nkN,64463452.444 式(B.2.3-1)。, , fe4) 溫度應(yīng)力第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)由表3.0.10，最大溫度梯度取 90?/m。按式(B. 3.3-1 )- 式(B. 3.3-3) 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)錯(cuò)誤未找到引用源。,1,1,hh110.260.12,cbkMPam,， , ， ,5313/ ,n,22310001400EE,cb,1144， DD46.450.21， cbrm,0.079B,()(46.450.21)5313DDk， cbn，4343()krDr,(53130.7446.4

24、5)0.066， , ，ngc, ,0.0414343()(53130.07946.45)0.74krDr,， , ， ncg,L5.0t,2.25 330.74r， g,1sinh(2.25)cos(2.25)cosh(2.25)sin(2.25)0.216，C110.793,l,1cos(2.25)sin(2.25)sinh(2.25)cosh(2.25)10.041， ,4.48h, ，4.480.26cBeCCe,， , ， ,， ,1.770.131(1)1.770.7930.131(10.793)0.411 lll按式(B.3.2)計(jì)算最大溫度應(yīng)力：,6,EhT910310000.

25、2690 ， cccg , ， ,0.4111.34()BMPa,tl,max22溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。按式(B. 3.4) 計(jì)算。b1.287t ， ,f5.01.34,maxtr, kac0.8710.0710.420, ，,ttt,f1.345.0,tr,max,，其中根據(jù)規(guī)范表 B.3.4 查得回歸系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。，錯(cuò)誤未找到引 用源。和錯(cuò)誤未找到引用源。再由式 (B.3.1) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :, ，,kMPa0.4201.340.563() trtt,max5) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表3.0.1 及表3.0.4，高速公路、低等變異水平條件下的可靠度系數(shù)錯(cuò)誤未找到引

26、用源。 取1.20。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。,()1.20(3.290.563)4.625，, ， ,fMPa rprtrr第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè),()1.20(2.11.34)4.255，, ， ,fMParptr,max,max滿足結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)要求，所選的普通混凝土面層計(jì)算厚度 0.26m 可以承受設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)軸載荷載和溫度梯度的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度 時(shí)的一次極限作用。表 5-4 最終路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層 厚度 (cm) 模量 (Mpa) 普通水泥混凝土面層 26 31000 開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層

27、10 1400 級(jí)配礫石底基層 20 250 路基土基 ( 粘性土質(zhì) ) - 805.4.3 路基為干燥狀態(tài)方案三1) 初擬路面結(jié)構(gòu)參照規(guī)范表 3.0.1 知，相對(duì)于安全等級(jí)高速公路水平為低。根據(jù)高速公路 重交通等級(jí)和低水平，初擬普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度土結(jié)構(gòu)的面層，厚度 錯(cuò)誤未找到引用源。考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均降雨量達(dá) 1200,1900mm為濕潤(rùn)多雨地區(qū)，因此設(shè)置開(kāi)級(jí)配瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層(瀝青標(biāo)號(hào)選用AH-50,瀝青用量為3%),厚度(0.08-0.10);底基層選用級(jí)配碎石，底基層厚h,0.1mh,0.20mb1 錯(cuò)誤未找到引用源。 。水泥混凝土上面層板的平面尺寸

28、:寬 3.75m，長(zhǎng)5m縱縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表 5-3 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層厚度(cm)模量(Mpa)普通水泥混凝土面層 26 31000開(kāi)級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層 10 800級(jí)配碎石底基層 20 300路基土基 - 802) 材料參數(shù)的確定混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表 3.0.8 ，取普通混凝土面層的彎拉 強(qiáng)第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)度標(biāo)準(zhǔn)值為 5.0MPa ，相應(yīng)彎拉彈性模量與泊松比為 31GPa、0.15 。查附錄 E 表 E. 0. 3 -2 ，粗集料為玄武巖的混凝土線膨脹系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。土基的回彈模量參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄，查表 E.0

29、.1-1 ， 粘性土質(zhì)路基回彈模量60MPa查表E.0.1-2，取距地下水位2m時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù) 為0.80，由此得到路床頂綜合回彈模量為 80x0.80 = 64MPa。查表E.0.2-1 ，取開(kāi)級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層回彈模量為800MPa泊松比取0.20，取級(jí)配礫石底基層回彈模量為300MPa泊松比取0.35。按附錄 B 式(B . 2. 4-1)-式(B.2.4-4)計(jì)算板底地基當(dāng)量回彈模量如下 :2nnhE1221 ,()/300()EhiEihiMPa,x2h,ii111nh,hi,h,0.2(m) ,1x,1i,0.86 ， 0.26lnh,0.26 ， ln0.20 ， 0.86,

30、0.441XE3000,0.441x, ， ,EE()()64126.493 t0E640板底地基當(dāng)量回彈模量錯(cuò)誤未找到引用源。取為125MPa普通混凝土面層的彎曲剛度 D按式(B. 2. 2-3) 計(jì)算，相對(duì)剛度半徑r按式(B. 2. 2-2) 計(jì)算。33Eh31000， 0.26ccD,46.45MN,m c2212 ， (1,0.15)12(1,v)c33Eh1400， 0.10bbD,0.12MN,m b2212 ， (1,0.2)12(1,v)b1133, DD， 46.450.12 ， ,cb 1.121.210.871r,， ,g,E12,t,3) 荷載應(yīng)力按式(B.2.2-1)

31、計(jì)算設(shè)計(jì)軸載和最重荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.8710.261001.484,rhPMPa psgcs0.121/，DDbc1， 46.45第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè),331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.8710.261602.307,rhPMpa pmgcm0.121/ ，DDbc1， 46.45按式(B. 2. 1)計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力，按式(B. 2. 6)計(jì)算最大荷載應(yīng)力：, ， ,kkkMPa0.882.4441.151.4843.67()prrfcps,

32、， ,kkMPa0.881.152.3072.335()prcpm,max因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對(duì)于開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應(yīng)力折 減系數(shù)取。根據(jù)公路等級(jí)，由表 B.1.2 ，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞 k,0.88r損壞影響的綜合系數(shù)。材料疲勞指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋 k,1.15c混凝土，入=0.057疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。0.057nkN,64463452.444 式(B.2.3-1)。，fe4) 溫度應(yīng)力由表3.0.10，最大溫度梯度取 90?/m。按式(B. 3.3-1 )- 式(B. 3.3-3) 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)錯(cuò)

33、誤未找到引用源。,1,1,hh110.260.10,cbkMPam,， , ， ,3748/ ,n,2231000800EE,cb,1144， DD46.450.12， cbrm,0.075B,()(46.450.12)3748DDk， cbn，4343()krDr,(37480.87146.45)0.075， , ，ngc, ,0.0384343()(37480.87146.45)0.871krDr,， , ， ncg,L5.0t,1.91 330.871r， g,1sinh(1.74)cos(1.91)cosh(1.91)sin(1.91)0.297， C110.714, ,l,1cos(

34、1.91)sin(1.91)sinh(1.91)cosh(1.91)10.038， ,4.48h, ，4.480.26cBeCCe,， , ， , ， ,1.770.131(1)1.770.7140.131(10.714)0.342 lll 第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)按式 (B.3.2) 計(jì)算最大溫度應(yīng)力 :,6,EhT910310000.2690 ， cccg , ， ,0.3421.12()BMPa,tl,max22溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。按式(B. 3.4) 計(jì)算。b1.287t ， ,f5.01.12,maxtr ,kac0.8710.0710.250, ， ,tt t,f

35、1.125.0,tr,max, ，其中根據(jù)規(guī)范表 B.3.4 查得回歸系數(shù)錯(cuò)誤未找到引用源。，錯(cuò)誤未找到引 用源。和錯(cuò)誤未找到引用源。再由式 (B.3.1) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :, ，,kMPa0.2501.120.28()trtt,max5) 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表3.0.1 及表3.0.4 ，高速公路、低等變異水平條件下的可靠度系數(shù)錯(cuò)誤 未找到引用源。 取1.20。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。,()1.20(3.670.28)4.745，, ， ,fMParprtrr,()1.20(2.3351.12)4.155，, ， ,fMPar

36、ptr,max,max滿足結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)要求，所選的普通混凝土面層計(jì)算厚度 0.26m 可以承受設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)軸載荷載和溫度梯度的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度 時(shí)的一次極限作用。表 5-4 最終路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層 厚度 (cm) 模量 (Mpa)普通水泥混凝土面層 26 31000開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層 10 800級(jí)配礫石底基層 20 300路基土基 ( 粘性土質(zhì) ) - 805.4.4 路基為中濕狀態(tài)方案一第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)1) 初擬路面結(jié)構(gòu) :hm,0.26 初擬普通混凝土面層，厚度為 ;基層選用水泥穩(wěn)定碎石基層，厚 ; 設(shè)置的級(jí)配碎石墊層。普通 h,0.2mh,0

37、.2m12 混凝土板的平面尺寸為寬3.75m，長(zhǎng)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(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量 : ? 本設(shè)計(jì)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,5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 Gpa,泊松比取0.15.礫石粗集料混 E,31fcr,6 。凝土的線膨脹系數(shù) a,11 ， 10/Cc2 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 : ，取距地下水 E,70MPa0 位 1.5m 時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù)為 0.75(0.720.80) ，由此得路床頂綜合回彈模量為 700.75=52.

38、5MPa ，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 :Mpa(200010000), 泊松比取 0.2 E,20001 墊層選用級(jí)配碎石，回彈模量取 :Mpa(180-250) ，泊松比取 0.35 E,2002 4基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)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(lèi)型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D402011)中，按式(B2.4-1)(B2.4-4) 計(jì)算板底地基綜合當(dāng)量回 彈模量如下 :22nnhE，hE122221E,(hiEi)/hi,1110(MPa) ,x22h，h,11ii12nh,hi,h ， h,0.

39、4(m) ,12x,1i,0.26ln(hx) ， 0.86,0.26 ，ln(0.4) ，0.86,0.62第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)a0.62,E1110,x EEMPa, ， ,52.5348.15(),0t,E52.5,0板底地基綜合當(dāng)量回彈模量 Et 取為 348Mpa混凝土面層板的彎曲剛度 Dc(B.2.2-3), 半剛性基層板的彎曲剛度 Db(B.4.1-2) ，路面結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度半徑按 (B.4.1-3) 計(jì)算為 :33Eh310000.26，cc DMNm,46.45c2212(1)12(10.15), ， ,vc33Eh2000，0.2bb D,1.39MN,mb2212

40、 ，(1,0.2)12(1,v)b1133, DD ，46.451.39 ，,cb 1.211.210.62r, ， ,g,E348,t,3) 荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算 :按式 (B4.1-1) ，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)力計(jì)算為,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94, ， ,0.620.261001.16,rhPMPa psgcs1.391/ ，DDbc1，46.45,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94, ， ,0.620.261601.8,rhP0Mpa pmgcm1.391/ ，DDbc1，46.45因縱縫為設(shè)拉

41、桿平縫，對(duì)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(0.870.92) ?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) k,0.88r0.057nkN,64463452.444 。根據(jù)公路等級(jí)，由表 B.2.1 ，考慮偏載和動(dòng)載等 因，fe素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。 k,1.15c按式 (B.2.1) 計(jì)算面層荷載疲勞應(yīng)力,， ,kkkMPa0.882.4441.151.162.869()prrfcps, ， ,kkMPa0.881.151.81.822()pmrcpm4) 、溫度疲勞應(yīng)力分析 :查表3.0 .8 ，因?yàn)楹鲜|南濕熱 ?5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在 86-

42、92 之 間第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)選取最大溫度梯度為=90(?/m)，按B.3.3和B.5.2計(jì)算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)Tg應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù) Bl.,1,1,hh110.260.2,cbkMPam,， , ， ,4613/ ,n,22310002000EE,cb,1144， DD46.451.39， cbrm,0.131B,()(46.451.39)4631DDk， cbn，4343()krDr,(46310.6246.45)0.131， , ，ngc, ,0.1334343()(46310.13146.45)0.62krDr,， , ， ncg,L5.0t,2.688 330.62r，

43、 g,1sinh(2.688)cos(2.688)cosh(2.688)sin(2.688)0.142 ，C111.125, ， ,l,1cos(2.688)sin(2.688)sinh(2.688)cosh(2.688)10.133，? 門(mén),4.48h, ，4.480.26cBeCCe,， , ， , ， ,1.770.131(1)1.771.1250.131(11.125)0.638lll 按(B.3.2) 計(jì)算面層最大溫度應(yīng)力,6,EhT910310000.2690 ， cccg, ，混凝土線膨脹系 , ，,0.6382.083()BMPa,ctml22數(shù)。b1.287t ， ,f5.0

44、2.083,tmr, ，其中 a,b,c 為回歸kac0.8710.0710.507, ，,ttt,f2.0835.0,tmr,，系數(shù): 本項(xiàng)目在湖南省，為 ?5區(qū)，分別取 0.871 ， 1.287 ，0.071按式 (B.3.1) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :, ，,kMPa0.5072.0831.056()trttm5) 、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)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)取 1.14. 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: ,()1.2(2.8691.056)4.715，, ， ,fMParprtrr第 29 頁(yè) 總 1

45、17 頁(yè),()1.2(1.8222.083)4.685，, ， ,fMParpmtmr擬定的由計(jì)算厚度 0.26m 的普通混凝土面層和厚度 0.2m 的水泥穩(wěn)定粒料基礎(chǔ) 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。5.4.5 路基為中濕狀態(tài)方案二1) 初擬路面結(jié)構(gòu) :hm,0.26 初擬普通混凝土面層，厚度為 ;考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均降雨量達(dá)1200,1900mm為濕潤(rùn)多雨地區(qū)，因此設(shè)置多孔隙的開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石排水基層 (水泥劑量 9.5,11, ，孔隙 率 20%)，厚度 (0.10-0.15); 從而

46、在排水基層下設(shè)置水泥穩(wěn)定碎石組成的不透 hm,0.121水底基層，厚度(據(jù)規(guī)范：一般取0.2m);墊層采用級(jí)配碎石，厚度h,0.20m2 。普通混凝土板的平面尺寸寬 3.75m，長(zhǎng)5m縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為 h,0.15m3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(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量 ： ? 本設(shè)計(jì)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,5.0Mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Gpa,泊松比取0.15.礫石粗集料混E,31fcr,6 。凝土的線膨脹系數(shù) a, ， 910/Cc2 土基的回彈模量 ： ? ，取距地下水路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈

47、模量值 ：E,70MPa0位 1.5m 時(shí)的濕度調(diào)整系數(shù)為 0.75(0.720.80) ，由此得路床頂綜合回彈模量為 700.75=52.5MPa ，3 基層和半剛性墊層的回彈模量 ： ? 透水基層選用多孔隙的開(kāi)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量取 ：第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè)Mpa(200010000),泊松比取 0.2 E,20001不透水底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量取:Mpa(200010000),泊松E,20002比取 0.2墊層選用級(jí)配碎石，回彈模量取:Mpa(180-250)，泊松比取0.35 E,2003 4基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量 : ?根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層

48、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D402011)中，按式(B2.4-1)(B2.4-4) 計(jì)算板底地基綜合當(dāng)量回 彈模量如下 :222nnhEhEhE， 12233221 ()/1473()EhiEihiMPa,x222hhh， ,ii11123nhhihhhm, ， ,0.47() ,123x,1i, ， , ， ,0.26ln()0.860.26ln(0.47)0.860.66hxa0.66,E1473,x EEMPa, ， ,52.5474.10(),0t,E52.5,0 板底地基綜合當(dāng)量回彈模量 Et 取為 474Mpa混凝土面層板的彎曲剛度 Dc(B.2.2-

49、3), 半剛性基層板的彎曲剛度 Db(B.4.1-2) ，路面結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度半徑按 (B.4.1-3) 計(jì)算為:33Eh310000.26， cc DMNm,46.4c2212(1)12(10.15),， ,vc33Eh20000.32， bb DMNm,5.69b2212(1)12(10.2),， ,vb1 133,DD ， 46.45.69 ， ,cb 1.211.210.58r,， ,g,E474,t,3) 荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算 :按式(B4.1-1)，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)力計(jì)算為第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè),331.45101.4510 ，0.6520.940.652

50、0.94,， ,0.580.261001.008,rhPMPa psgcs5.691/，DDbc1， 46.4,331.45101.4510 ，0.6520.940.6520.94,， ,0.580.261601.57,rhPMpa pmgcm5.691/ ， DDbc1， 46.4因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對(duì)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(0.870.92) ?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)k,0.88r0.057nkN,64463452.444 。根據(jù)公路等級(jí)，由表 B.2.1 ，考慮偏載和動(dòng)載等 因，fe。 素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù) k,1.15c

51、按式 (B.2.1) 計(jì)算面層荷載疲勞 應(yīng)力,， ,kkkMPa0.882.4441.151.0082.493()prrfcps, ， ,kkMPa0.881.151.571.589()pmrcpm4) 、溫度疲勞應(yīng)力分析 :查表3.0 .8 ，因?yàn)楹鲜|南濕熱 ?5區(qū)，海拔較低濕度大，所以在 86-92 之 間選取最大溫度梯度為=90(?/m)，按B.3.3和B.5.2計(jì)算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)Tg應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù) Bl.,1,1,hh110.260.32,cbkMPam,， , ， ,2969/ ,n,22310002000EE,cb,1144， DD46.45.69， cbrm,0.2

52、03B,()(46.45.69)2969DDk， cbn，4343()krDr,(29690.5846.4)0.203， , ，ngc, ,0.3004343()(29690.20346.4)0.58krDr,， , ， ncg,L5.0t,2.873 330.58r， g，C,1sinh(2.873)cos(2.873)cosh(2.873)sin(2.873)0.1174111.114, ，,l,1cos(2.873)sin(2.873)sinh(2.873)cosh(2.873)10.300，J J第 29 頁(yè) 總 117 頁(yè),4.48h, ，4.480.26cBeCCe, ，, ，,

53、，,1.770.131(1)1.771.1140.131(11.114)0.628lll按(B.3.2) 計(jì)算面層最大溫度應(yīng)力,5,EhT1.110310000.2690 ， cccg, ，混凝土線膨脹 , ，,0.6282.506()BMPa,ctml22系數(shù)。b1.323t ， ,f5.02.506,tmr ，其中 a,b,c 為回歸 ,kac0.8710.0710.555,，,ttt,f2.5065.0,tmr,，系數(shù)：本項(xiàng)目在湖南省，為?5區(qū)，分別取0.871 ,1.287, 0.071按式(B.3.1) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 :,， ,kMPa0.5552.5061.39()trttm5

54、) 、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)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)取 1.14. 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 ：,()1.2(2.4931.39)4.665， ,， ,fMParprtrr,()1.2(1.5892.506)4.985， , ， ,fMParpmtmr擬定的由計(jì)算厚度0.26m的普通混凝土面層和0.32m厚基礎(chǔ)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。5.4.6 路基為中濕狀態(tài)方案三1) 初擬路面結(jié)構(gòu) :hm,0.26 初擬普通混凝土面層，厚度為 ;考慮到本路線為季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均降雨量達(dá) 1200,1900mm為濕潤(rùn)多雨 地區(qū)，因此設(shè)置多孔