水泥路面設(shè)計(jì)

1、公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)一、軸載換算水泥混凝土路面結(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)，按下式換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。N _八 n（ pi "I （"； 3=2.22 x103 R°43（ 2）s - i 丄i T00-di =1.07 X1Q-R?-22（ 3）； 5 i =2.24 x10“R°22（ 4）Ns100KN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-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i級(jí)軸載的總重（KN；軸型和軸載級(jí)位數(shù)；Ni 各類軸型i級(jí)軸載的作用次數(shù);；i軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，i=

2、1;單軸-單輪時(shí)，按式（2） 計(jì)算；雙軸-雙輪組時(shí)，按式（3）計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí),按式（4）計(jì)算。軸載換算車型R（KN）Ni （次 / 日）側(cè)（衛(wèi)）16100/小客、八 K t 刖軸16.566526540/、客牛后軸23.0126540中客車、八 K t 刖軸25.555517560.0001SH130后軸45.1017560.0022大客車、八 K t 刖軸28.70524.21631P 0.0018CA50后軸68.20116313.5728小貨車、八 K t 刖軸13.40P 727.316250BJ130后軸27.40116250中貨車、八 K t 刖軸28.70524.27050

3、.0008CA50后軸68.2017051.5443中貨車、八 K t 刖軸23.70569.15310EQ140后軸69.2015311.4682大貨車JN150、八 K t 刖軸49.00416.57763.5695后軸101.6017761000.37特大車日野、八 K t 刖軸50.20412.17565.0674KB222后軸104.3017561482.7595拖掛車 五十鈴、八 K t 刖軸60.00381.7515.4918后軸100 （3軸）0510nPNs =瓦 §Ni （上-）16y1002503.8457上表為雙車道雙向交通調(diào)查結(jié)果，取交通量年平均增長(zhǎng)率為11

4、.1 %小于40KN的軸載可略去。調(diào)查分析雙向交通的分布情況，選取交通量方向 分布系數(shù)，一般取0.5，車道數(shù)為1,所以交通量車道分布系數(shù)取1.0。Ns二刀 0.5 X 1.0 X 2503.8457=1251.9228 次查公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)，此路面屬重交通，設(shè) 計(jì)使用年限為20年。由公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)取輪 跡橫向分布系數(shù)為0.37，可計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne為：= 10980291.39 次路面板厚度計(jì)算設(shè)計(jì)道路路基為中濕狀態(tài)，故按以下步驟進(jìn)行路面板厚度計(jì)算1 、初擬路面結(jié)構(gòu)查公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D

5、40-2002)表446，初擬普通水泥混泥土路面層厚度為h=0.24m,基層選用水泥穩(wěn)定碎石(水泥用量為5%),厚為h1=0.20m。墊層選用厚度為h2=0.20m的天然砂礫。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為4.0m,長(zhǎng)為5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿假 縫。2 、材料參數(shù)的確定(1) 混泥土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彈性模量取普通混泥Ec 二 31GPa路基回彈模= 1500MPa，按公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)表， 土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr =5MPa,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為(2) 土基的回彈模量參照公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)附錄F, 量取

6、E。=35MPa。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 天然砂礫回彈模量取。按式(B.1.5 )計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：a =6.221-1.15（旦）°45 =3.98E0b =1 -1.44（旦）亠55 =0.75E0E -£ =ahbE°（ x）3 -172.96MPaE0普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2 ）計(jì)算為3 、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)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(jì)算為因縱縫為設(shè)拉平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)人=0.87?？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)根據(jù)公路等級(jí)，由公路水泥砼。路面

7、設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2002）附錄B,考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞 損壞影響的綜合系數(shù)kc =1.20按式（），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為二 pr 二 krkfkc；ps =0.87 2.512 1.20 1.104 =2.8954 、溫度疲勞應(yīng)力由公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2002）表，皿區(qū)最大溫 度梯度區(qū)93C/m。板長(zhǎng)由圖可查普通混凝土板厚,h=0.24m, B x=0.65按式（B.2.2 ）,最大溫度梯度時(shí)混凝土 板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kta =0.855,b =0.041, c =1.355按式（B.2.3 ）計(jì)算為kt怕2（4）° -b =

8、0.549% fr=0.553再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為5、可靠度計(jì)算由公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)表3.0.1 ,二級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85%再根據(jù)查的目標(biāo)可靠度變異水平等級(jí)，查公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)表，確定可靠度系數(shù) 幷=10，按式()因而所選的普通混凝土面層厚度 h=0.24m,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。三、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計(jì)算1 、計(jì)算參數(shù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,查表F. 5,得混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ft=3.5(MPa)，粘結(jié)剛度系

9、數(shù)ks=34(MPa/mm)連續(xù)配筋混凝土干縮應(yīng)變 ® =0.0002。選用HRB335螺紋鋼筋，直徑為：16mm查附錄F.4，得到彈性模量 Es= 200GPa 屈服強(qiáng)度 fsy =335MPa2 、橫向裂縫間距計(jì)算按式(E.O.2-3)，混凝土溫縮應(yīng)力系數(shù)為3.531000 (1 10-5 350.0002)= 0.205初擬配筋率p =O.7%,按式(E.O.2-2)，計(jì)算鋼筋貢獻(xiàn)率為Ec200000-0.7%31000= 0.0452由 c =0.205, -0.0452，查圖 ，得 b=5.6，代入式(E.0.2-1)中2b麗(1)= 1710mm 二 1.71m滿足橫向裂

10、縫間距1.02.5m的要求。3 、裂縫寬度計(jì)算根據(jù)鋼筋貢獻(xiàn)率為，查圖，得裂縫寬度系數(shù),按式(E.0.3)計(jì)算裂縫寬度為4 、鋼筋應(yīng)力計(jì)算根據(jù)鋼筋貢獻(xiàn)率為，查圖，得鋼筋溫度應(yīng)力系數(shù)，按式(E.0.4)計(jì)算鋼筋應(yīng)力為二s 二 Es(： c 二T st 11 =s=T) =322MPa ： fsy =335=315MPa5 、鋼筋間距或根數(shù)計(jì)算上述計(jì)算均滿足要求，則初擬的縱向鋼筋配筋率是合適的。鋼筋間距為,* * *LB0120120B0四、確定結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D40-2002)的建議值取定路面各結(jié)構(gòu)層適宜厚度，設(shè)計(jì)水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法進(jìn)行驗(yàn)算符

11、合要求。水泥混凝土路面各種設(shè)計(jì)方案列表如下路基狀態(tài)結(jié)構(gòu)層層厚(cm)中濕水泥混凝土面層24水泥穩(wěn)定碎石基層20級(jí)配碎石底基層20五、板的平面尺寸水泥混凝土路面設(shè)計(jì)采用矩形水泥混凝土板，縱向和橫向接縫垂直相 交，其縱向兩側(cè)的橫縫不得互相錯(cuò)位。(1) 縱縫間距過(guò)寬容易產(chǎn)生縱向斷裂，因而規(guī)范規(guī)定板寬不超過(guò)4.5m,由于單側(cè)行車道路面寬6.0m，故設(shè)計(jì)板寬取為4.0m。(2) 橫縫間距取為5.0m，使混凝土板盡可能接近正方形，以改善受力狀 態(tài)。(3) 為使混凝土路面使用壽命較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)水泥混凝土板厚為24cm六、接縫設(shè)計(jì)1、縱縫設(shè)計(jì)一次鋪筑寬度為3.75m，設(shè)置縱向施工縫，縱向施工縫采用平縫形式， 上部應(yīng)鋸切槽口，深度為35mm寬度為6mm槽內(nèi)灌塞填縫料。填縫料r.j拉軒Au1因OZI1、防犧涂料丨100丨縱向施工縫（單位： mr）縱向縮縫：采用假縫形式，鋸切的槽口深度應(yīng)大于施工縫的槽口深度。O填縫料.100 I