新建水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第三章新建水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計交通分析標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)計算:16PL100車型軸重/KN輪軸系數(shù)平均日交通量軸載換算2009 日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)黃河 JN16249416.468660.00463.983101.618661.28911116.393解放 CA10B19.4620.297540.00000.00060.8517540.00040.266東風(fēng) EQ14023.7569.137120.00000.00069.217120.00281.969日野 KB22250.2412.154980.00673.338104.314981.9613976.7382.22 103P0.431.07

2、 105F)0.222.24 108f P0.2232.2 10P0.43雙軸雙輪組i5-0.221.07 10 P序號汽車型號前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)輪組數(shù)日平均交通量（輛/ 日）1黃河 JN15049101.61雙8662解放 CA10B19.460.851雙7543東風(fēng) EQ14023.769.21雙7124日野 KB22250.2104.31雙4985太脫拉 138S45.4902雙3626交通 SH36125.55602雙845i單軸雙輪組i1，單軸單輪組路面特征系數(shù)為 16,標(biāo)準(zhǔn)軸載為 100，軸一輪型系數(shù)及周載換算結(jié)果如下:NsNiiii1太脫拉 138S45.4430

3、.353620.00140.5075903.98E-063620.00000.0003交通 SH36160381.728450.107790.99581103.8E-068450.00000.0148合計2194由表 3.0.1, 級公路的設(shè)計基準(zhǔn)期為30 年，安全等級為一級，由附錄表A2.4，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.22。經(jīng)交通調(diào)查分析得知，設(shè)計軸載Ps100kN，最重軸載Pm104.3kN,該公路自 2012 年至通車后 2018 年交通量增長率 10.28%，其后將以6.0%增長。因設(shè)計年平均日交通量分三段計算，則使用初期設(shè)計車道的日標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù):2015 年初，Ns

4、2194(110.28%)32943次2018 年末，Ns2943(1 10.28%)44353次2019 年末，Ns4353(16%)14614次標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)MNJ(1 r)t1 365Ne r0.22段屬于重交通。初擬路面結(jié)構(gòu)施工變異水平取低級。根據(jù)一級公路重交通等級和低級變異水平等級，查表4-3,初擬普通混凝土面層厚度為hc0.26m。水泥穩(wěn)定粒料基層hb0.22m，底基層選級配碎石0.18m。單向路幅寬度為2 3.75m （行車道）+2.75 （硬路肩），行車道水泥混凝土面層板平面尺寸取5.0m3.75m，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。硬路肩面層 采用與行車道面層等厚

5、度的混凝土，并設(shè)計拉桿與行車道板相連。三、路面材料參數(shù)確定按表 3.08 和表附錄 E.0.3，取普通混凝土面層的拉彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fr5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量與泊松比為Ec31GPa、Vc0.15。礫石粗集料混凝土的線膨脹系數(shù)2015 年初2019 年初：(1 10.28%)41Ne365 2943 0.221101302次10.28%2019 年末2043 年末：25(1 6%)251Ne365 4614 0.2215429984次6%Ne(110130215429984)1653 104次，查表 3.0.7，得出該路累計標(biāo)準(zhǔn)軸作用次數(shù)11 106.C。取距地下水位 1.0m 時的濕度

6、調(diào)整系數(shù)為 0.80。由此，路床頂綜合回彈3模量取為E0100 0.80 80MPa。水泥穩(wěn)定粒料基層的彈性模量取泊松比Vb0.20，級配碎石底基層回彈模量取230MPa，泊松比取0.860.26 In 0.180.860.414板底地基綜合回彈模量Et取 125Pa。混凝土面層板的彎曲剛度半剛性基層板的彎曲剛度路面結(jié)構(gòu)總相對剛度半徑四、荷載疲勞應(yīng)力計算按式（B.4.1-1），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為n2n2ExhiE:i/1i 1i 1板地基綜合回彈模量計算如下hi2E!nhxhihi0.18mi 1hi250MPaEtEx百E。2500.4148080128.22MPa

7、PS1.45 101 Db/Dcrg0.65hc20.94巳1.45 101 1.678/46.451.276MPa0 6520 940.7270.261000.35。0.26 ln hxDeEc3121 Vc231000 0.26312 1 0.15246.45MN m121Vb21800 0.22312 1 0.2221.678MN m1.21DcDbEt1.211 /346.45 1.6781250.727m累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)綜合系數(shù)kc1.10（表 B.2.1）由表 3.0.10，區(qū)（天津所屬區(qū)）最大溫度梯度取88（C/m）o按 B.3.3 和 B.5.2 計算綜合溫度翹曲應(yīng)力

8、和內(nèi)應(yīng)力的溫度系數(shù)1 .45 10 r0.65h2P0.94 pmrghcPm1 Db/ Dc1.45 1030.7270.262104.30 41 1.678/46.451.328MPa按式（B.2.1 ）計算面層荷載疲勞應(yīng)力prkrkfkc ps0.87 2.579 1.101.2763.149MPa按式（B.2.6 ）計算面層最大荷載應(yīng)力p,maxkrkc pm0.87 1.10 1.3281.271MPa其中，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)kr0.87（ B.2.1 條）knhehbEcEb0.263100010.22180046.45 1.678DcDbkn46.454knrg3Dcr3

9、828.2knr4Dcrg3828.2L5.02.2933rg30.7271/4t1.6783828.2DcDb0.727446.4543828.2MPa /m1/40.143m0.14330.143446.450.72730.174kfNev（16.53 106）0.0572.579【式（B.2.3-1 ）】五、溫度疲勞應(yīng)力計算BLsi nh(2.293)cosh(2.293)2.2932.293e e22.2932.293e e21 sinh 2.293 cos 2.293 cosh 2.293 sin 2.293CL11cos2.293 sin 2.293 sinh 2.293 cosh

10、 2.2930.8234.9025.003BL1.77e4.48hcCL1.77e4.48 0.260.823 0.454按式（B.3.2 ）計算面層最大溫度應(yīng)力:按式（B.3.4 ）計算溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)ktbt1 .323ktatct50.82817710.0410.476t,maxfr1.7715式中at,bt,ct是公路自然區(qū)劃的回歸系數(shù)，按所在地區(qū)自然區(qū)劃查表B.3.4 確定按式（B.3.1）計算溫度疲勞應(yīng)力:trkt t,max0.476 1.771 0.843MPa六、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核查表 3.0.4, 一級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)r1.13。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 tr1.133.1490.8434.51MPafr5.0MPa擬定的由計算厚度 0.26m 的普通混凝土面層和厚度0.18m 的水泥穩(wěn)定粒料