[16]水泥混凝土路面設(shè)計(2)

1、第十六章 水泥混凝土路面設(shè)計第一節(jié) 概述第二節(jié) 彈性地基板體系理論簡介第三節(jié) 水泥混凝土路面應力分析第四節(jié) 水泥混凝土路面可靠度設(shè)計第五節(jié) 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計第六節(jié) 我國水泥混凝土路面設(shè)計方法1第一節(jié) 概述一、混凝土路面結(jié)構(gòu)特征1. 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)屬于彈性層狀體系2. 采用彈性地基板理論進行分析計算1) 混凝土路面板的彈性模量及力學強度大大高于基層和土基的相應模量和強度；2) 其次，混凝土的抗彎拉強度遠小于抗壓強度，約為其1/61/7，因此決定水泥混凝土板尺寸的強度指標是抗彎拉應力；3) 同時，由于混凝土板與基層或土基之間的摩阻力一般不大，所以在力學圖式上可把水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)看作

2、是彈性地基板，用彈性地基板理論進行分析計算。23. 混凝土板必須具有足夠的抗彎拉強度和厚度1) 混凝土的抗彎拉強度遠低于抗壓強度，在車輪荷載作用下當彎拉應力超過混凝土的極限抗彎拉強度時，混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞。2) 在車輪荷載的重復作用下，由于疲勞效應混凝土板會在低于其極限抗彎拉強度時出現(xiàn)破壞。3) 板頂面和底面的溫差會使板產(chǎn)生溫度翹曲應力，板的平面尺寸越大，翹曲應力也越大。4) 水泥混凝土為脆性材料，在斷裂時相對拉伸變形很小，在荷載作用下土基和基層的變形情況對混凝土板的影響很大，不均勻的基礎(chǔ)變形會使混凝土板與基層脫空。34. 破壞類型和設(shè)計標準 水泥混凝土路面在行車荷載和環(huán)境因素的作用下可能

3、出現(xiàn)的破壞類型主要有： 1) 斷裂；2) 唧泥；3) 錯臺；4) 拱起；5) 接縫擠碎等 從保證路面結(jié)構(gòu)承載能力的角度，混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應以防止面層板斷裂為主要設(shè)計標準；從保證汽車行駛性能的角度，應嚴格控制接縫兩側(cè)的錯臺量。 混凝土路面板的疲勞破壞不僅與荷載重復次數(shù)有關(guān)，而且與溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應力重復作用有關(guān)。 路面板防止兩種因素綜合作用產(chǎn)生的疲勞開裂，必須使荷載疲勞應力(p)與溫度疲勞翹曲應力(t)和不超過混凝土的抗彎拉強度(fcm)，即 p+tfcm4 為了防止混凝土路面拱起、錯臺、接縫擠碎和唧泥，除了采用排水基層、耐沖刷基層和增強接縫傳荷能力外，還可加強日常養(yǎng)護等。二、水泥

4、混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容1. 路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計2. 混凝土面板厚度設(shè)計3. 混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計4. 路肩設(shè)計5. 混凝土路面(連續(xù)配筋、鋼筋混凝土路面)的鋼筋配筋率設(shè)計5三、混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法1. 世界各國： 以彈性地基板的荷載應力、溫度應力分析方法為基本理論，以混凝土路面板的彎拉應力作為極限狀態(tài)和設(shè)計控制指標。 采用溫克勒地基模型或彈性半空間均質(zhì)地基模型。2. 我國 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范JTG D40-2011: 以彈性半空間地基有限大矩形板模型為基礎(chǔ)，以100KN單軸雙輪標準軸載作用于矩形板縱向邊緣中部產(chǎn)生的最大荷載應力控制設(shè)計。 采用了可靠度設(shè)計方法，以行車荷

5、載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計的極限狀態(tài)。6五、混凝土路面交通等級1. 設(shè)計基準期2. 軸載當量換算73. 交通調(diào)查與軸載分析 由于輕型車對混凝土路面的疲勞損傷可以不計，因此將統(tǒng)計的年平均日交通量中的2軸4輪以下的輕型客貨車輛所占的交通量剔除不計，從而得到設(shè)計基準期初期的年平均日貨車交通量（雙向）。 再乘以方向系數(shù)（通常為）和車道分布系數(shù)才能得到設(shè)計車道在設(shè)計基準初期的年平均日貨車交通量ADTT。84.標準軸載累計當量作用次數(shù)由軸載譜和軸載當量換算系數(shù)計算得到設(shè)計車道使用初期的標準軸載日作用次數(shù)：kp,ij各種軸型不同軸載級位的標準軸載當量換算系數(shù)；ni每3000輛2軸6輪以上客、

6、貨車輛中i種軸型出現(xiàn)的次數(shù)；Piji種軸型j級軸載的頻率(以分數(shù)計)95.交通等級劃分公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路0.17-0.22二級、二級以下公路行車道寬7m0.34-0.39行車道寬7m0.54-0.62臨界荷位處車輛輪跡橫向分布系數(shù)注：車道、行車道較寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。10第三節(jié) 水泥混凝土路面應力分析一、水泥混凝土路面溫度應力分析 水泥混凝土路面板內(nèi)不同深處的溫度，隨氣溫的變化而變化。這種變化使混凝土板出現(xiàn)膨脹和收縮變形的趨勢。當變形受阻時，板內(nèi)便產(chǎn)生脹縮應力或翹曲應力。1. 脹縮應力 混凝土澆筑的初期，混凝土尚未完全硬化，其抗拉強度不足以抵抗收縮應力，

7、板將出現(xiàn)開裂。 混凝土板溫度升高時，如果未設(shè)置脹縫，板的膨脹受阻，板內(nèi)將出現(xiàn)膨脹應力。11 為了減少收縮應力，在混凝土板內(nèi)設(shè)置各種接縫，板被劃分為有限尺寸的板塊。這時板的自由收縮受到板與基礎(chǔ)的摩阻力所約束，此摩阻力隨板的自重而變。因變形受阻而產(chǎn)生的板內(nèi)最大應力出現(xiàn)于板長的中央。 板劃分為有限尺寸板塊后，因收縮而產(chǎn)生的應力很小，可不予考慮。2. 翹曲應力 1) 當氣溫變化較快時，板頂面與底面產(chǎn)生溫度差，脹縮變形大小也就不同。2) 當氣溫升高時，板頂面溫度較其底面高，板頂膨脹變形較板底的大，則板中部隆起；當氣溫下降時，板頂面溫度較其底面板低，板頂收縮變形較板底大。123) 因而板的邊緣和角隅翹起。

8、由于板的自重、地基反力和相鄰板的鉗制作用，使部分翹曲變形受阻，從而使板內(nèi)產(chǎn)生翹曲應力。圖16-11 混凝土路面板的翹曲變形a)氣溫升高時； b)氣溫降低時假設(shè)：溫度沿板斷面呈直線變化、板和地基始終保持接觸，不計板自重。13第五節(jié) 水泥砼路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計一、面層混凝土板應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。一般采用設(shè)接縫、不配筋的普通混凝土；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結(jié)構(gòu)下埋有地下設(shè)施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路等有可能產(chǎn)生不均勻沉降時，應采用設(shè)置接縫的鋼筋混凝土面層。 對于承受特種交通高速公路，可以選用連續(xù)配筋混凝土面層或選用連續(xù)配筋混凝土路面加瀝青混凝土面層的復合

9、式路面結(jié)構(gòu)。14151. 普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫應垂直相交，縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯位。2. 縱向接縫的間距按路面寬度在范圍內(nèi)確定。碾壓混凝土、鋼纖維混凝土面層在全幅攤鋪時，可不設(shè)縱向縮縫。3. 橫向接縫的間距按面層類型和厚度選定：普通混凝土面層一般為46m，面層板的長寬比不宜超過，平面尺寸不宜大于25m2；碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層一般為610m；鋼筋混凝土面層一般為615m。16交通荷載等級極重特重重公路等級-高速一級二級高速一級二級變異水平等級低低中低中低中低中面層厚度 (mm)32032028030026028024027

10、0230260220交通荷載等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度 (mm)250220240210230200220190210180水泥混凝土面層厚度的參考范圍174. 路面表面構(gòu)造應采用刻槽、壓槽、拉槽或拉毛等方法制作。各級公路水泥混凝土面層的表面構(gòu)造深度(mm)要求公路等級高速公路、一級公路二、三、四級公路一般路段0.701.100.501.00特殊路段0.801.200.601.10特殊路段對于高速公路和一級公路系指立交、平較或變速車道等處；對于其他等級公路系指急彎、陡坡、交叉口或集鎮(zhèn)附近。年降雨量600mm以下的地區(qū)，表列數(shù)值可適當降低。18

11、二、基層 基層應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。 基層類型宜依照交通等級按表選用。交通等級基層類型極重、特重貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重水泥穩(wěn)定碎石或密集配瀝青穩(wěn)定碎石基層中等、輕水泥穩(wěn)定碎石、石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石或級配碎石基層交通等級底基層類型極重、特重、重級配碎石，水泥穩(wěn)定碎石，石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石中等或輕交通未篩分碎石，級配礫石或不設(shè)19基層的寬度應比混凝土面板每側(cè)寬出300650mm。采用碾壓混凝土或貧混凝土作為基層時，應設(shè)置與混凝土面層板相對應的縱、橫接縫。提高基層的強度或剛度，對于降低面層的應力或者減薄面層的厚度，影響很小。因而，混凝土面層下的基層不必很厚。規(guī)范建議的各類基

12、層的厚度范圍，是依據(jù)形成結(jié)構(gòu)層、方便施工（單層攤鋪碾壓）或排水要求等因素制定的。2021三、墊層 遇有下述情況時，需在層基下設(shè)置墊層：季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面總厚度小于最小防凍厚度要求時，其差值應以墊層厚度補足；水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時，宜設(shè)置排水墊層；路基可能產(chǎn)生不均勻沉降或不均勻變形時，可加設(shè)半剛性墊層。注意事項：墊層的寬應與路基同寬，其最小厚度為150mm。防凍墊層和排水墊層宜采用砂、砂礫等顆粒材料。半剛性墊層可采用低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或土。22四、路基 路基應穩(wěn)定、密實、均質(zhì)，對路面結(jié)構(gòu)提供均勻的支承。 注意事項：高液限粘土及含有機質(zhì)細粒土，不能用做高速公路和一級公

13、路的路床填料或二級和二級以下公路和上路床填料；高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3的低液限粘土，不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。 因條件限制而必須采用上述土做填料時，應摻加石灰或水泥等結(jié)合料改善。地下水位高時，宜提高路堤設(shè)計標高。 路基壓實度應符合公路路基設(shè)計規(guī)范的要求。巖石或填石路床頂面應鋪設(shè)整平層。23五、路肩1、路肩鋪面結(jié)構(gòu)應具有一定的承載能力，其結(jié)構(gòu)層組合和材料選用應與行車道路面相協(xié)調(diào)，并保證進入路面結(jié)構(gòu)中的水的排除。2、路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。3、路肩水泥混凝土面層的厚度通常采用與行車道面層等厚，其基層宜與行車道基層相同。選用薄面層時，其厚度不宜小于15

14、0mm，基層應采用開級配粒料。4、路肩瀝青面層宜選用密實型瀝青混合料。其基層可選用無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或級配粒料。行車道路面結(jié)構(gòu)不設(shè)內(nèi)部排水設(shè)施時，瀝青面層和不透水基層的總厚度不宜超過行車道面層的厚度，基層下應選用透水性粒料填筑。 24第六節(jié) 我國水泥混凝土路面設(shè)計方法 我國水泥混凝土路面設(shè)計方法采用單軸雙輪組100KN標準軸載作用下的彈性半空間地基有限大矩形薄板理論有限元解為理論基礎(chǔ)，以路面板縱縫邊緣荷載與溫度綜合疲勞彎拉應力為設(shè)計指標進行路面板厚度設(shè)計。設(shè)計完成后，路面板的綜合疲勞彎拉應力應滿足以目標可靠度為依據(jù)的極限狀態(tài)平衡方程式。 可靠度系數(shù)是與偏差與保證率相關(guān)的一個參數(shù)，它是在綜合考慮

15、材料強度、面板厚度、基層頂面當量回彈模量等參數(shù)會發(fā)生實際變異的基礎(chǔ)上，按一定保證率給出的強度富余系數(shù)。一、目標可靠度與疲勞極限狀態(tài)方程式25水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以設(shè)計基準期內(nèi)行車荷載和溫度梯度綜合作用所產(chǎn)生的面層板疲勞斷裂作為設(shè)計標準，并以設(shè)計基準期內(nèi)最重軸載和最大溫度梯度綜合作用所產(chǎn)生的面層板極限斷裂作為驗算標準。式中：r可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標可靠度及變異水平等級確定；p r面層板在臨界荷位處產(chǎn)生的行車荷載疲勞應力（MPa）；t r面層板在臨界荷位處產(chǎn)生的溫度梯度疲勞應力（MPa）； p,max最重的軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應力（MPa）；t,max所在地區(qū)最大溫度梯度在臨界荷位處

16、產(chǎn)生的最大溫度翹曲應力（MPa）； fr水泥混凝土彎拉強度標準值（MPa）。 疲勞斷裂：極限斷裂：2627 目標可靠度是所設(shè)計路面結(jié)構(gòu)應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經(jīng)濟問題：目標可靠度定得較高，則所設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)較厚，初期修建費用較高，但使用期間的養(yǎng)護費用和車輛運行費用較低；目標可靠度定得較低，初期修建費用可降低，但養(yǎng)護費用和車輛運行費用需提高。材料性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變異水平等級，按施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制和管理水平分為低、中、高三級。由滑?；蜍壍朗绞┕C械施工，并進行認真、嚴格的施工質(zhì)量控制和管理的工程，可選用低變異水平等級。28由滑?；蜍壍朗绞┕C械施工，但施工質(zhì)量控制和管理水平較

17、弱的工程，或者采用小型機具施工，而施工質(zhì)量控制和管理得到認真、嚴格的執(zhí)行的工程，可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工，施工質(zhì)量控制和管理水平較弱的工程，可選用高變異水平等級?？煽慷仍O(shè)計方法中，各項設(shè)計參數(shù)通常都應選用均值作為標準值。強度標準值按隨機變量分布函數(shù)的85%分位值取值。29力學模型按基層和面層類型和組合的不同，路面結(jié)構(gòu)分析分別采用下述力學模型： 1) 彈性地基單層板模型適用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加鋪混凝土面層；面層板底面以下部分按彈性地基處理。 2) 彈性地基雙層板模型適用于無機結(jié)合料類基層或瀝青類基層上混凝土面層，舊混凝土路面上加鋪分離式混凝土面層；面層和基層或者新

18、舊面層作為雙層板，基層底面以下或者舊面層底面以下部分按彈性地基處理。303) 復合板模型適用于兩層不同性能材料組成的面層或基層復合板。舊混凝土路面上加鋪結(jié)合式混凝土面層，兩層不同性能材料組成的層間粘結(jié)的面層，作為彈性地基上的單層板或者彈性地基上雙層板的上層板； 無機結(jié)合料類基層或瀝青類基層與無機結(jié)合料類底基層組成的基層，作為彈性地基上雙層板的下層板。31三、彎拉應力分析及厚度設(shè)計1. 彈性地基單層板荷載應力分析1) 臨界荷位 選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位。臨界荷位：是指使路面產(chǎn)生最大綜合疲勞損傷的荷載作用位置。322) 設(shè)計軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)

19、生的荷載疲勞應力式中：pr設(shè)計軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞 應力（MPa）； ps設(shè)計軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應 力(MPa)； kr考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，混凝土路肩， kr（路肩面層與路面面層等厚時取低 值，減薄時取高值），柔性路肩或土路肩，kr=1。 kf考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應 力系數(shù)。 kc考慮計算理論與實際差異以及動載等因素影響的綜 合系數(shù)。33綜合系數(shù)kc公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc1.151.101.051.0034式中 Ne設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計軸載累計作用次數(shù)； 材料疲勞指數(shù)，普通、鋼筋、連續(xù)配筋混凝土：； 碾壓

20、、貧混凝土：； f 鋼纖維的體積率（%）； lf鋼纖維的長度（mm）； df鋼纖維的直徑（mm）。kf 考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)；35式中: Ps設(shè)計軸載的單軸重 (kN)； hc、Ec、vc混凝土面層板的厚度 (m)、彎拉彈性模量（MPa）和泊松比 r 混凝土面層板的相對剛度半徑 (m) ； Dc混凝土面層板的截面彎曲剛度 (MNm) ； Et板底地基當量回彈模量（MPa)ps 標準軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力 363) 新建公路的基層頂面當量回彈模量 Et 式中 E0路床頂綜合回彈模量（MPa）； 與粒料層總厚度hx有關(guān)的回歸系數(shù)； Ex粒料層的當

21、量回彈模量（MPa）； hx 粒料層的總厚度（m）； n 粒料層的層數(shù)； Ei、hi 第i 結(jié)構(gòu)層的回彈模量（MPa）與厚度 (m)。37在舊瀝青混凝土路面上鋪筑水泥混凝土面層時，原瀝青混凝土路面頂面的地基綜合當量回彈模量Et可根據(jù)落錘式彎沉儀（荷載50kN、承載板半徑150mm）的中心點彎沉的測定結(jié)果計算：或根據(jù)貝克曼梁（后軸重100kN的車輛）的彎沉測定結(jié)果計算確定：式中：0路段代表彎沉值（） ； 路段彎沉平均值（） ； sw路段彎沉的標準差（） 。384) 最重軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應力：式中 : p,max 最重軸載Pm在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大 荷載應力（MPa） ；

22、 pm最重軸載Pm在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的最大 荷載應力（MPa），計算時式中的設(shè)計軸載Ps改 為最重軸載Pm（以單軸計，kN） ；392. 彈性地基單層板溫度應力分析 1) 在臨界荷位處的溫度疲勞應力按下式確定。 式中：tr面層板臨界荷位處的溫度疲勞應力(MPa)； t,max最大溫度梯度時面層板產(chǎn)生的最大溫度應力(MPa)； kt 考慮溫度應力累計疲勞作用的溫度疲勞應力系數(shù)。40最大溫度梯度時混凝土面層板最大溫度應力:式中：c混凝土的線膨脹系數(shù)，根據(jù)粗集料的巖性取用； Tg公路所在地50年一遇的最大溫度梯度； BL 綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力的溫度應力系數(shù)。41綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力的

23、溫度應力系數(shù)：式中 CL混凝土面層板的溫度翹曲應力系數(shù)； L面層板的橫縫間距，即板長(m)； r 面層板的相對剛度半徑 (m)。42溫度疲勞應力系數(shù)：式中 at、bt 和ct回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表確定。43面層板或上面層板的荷載疲勞應力 pr計算過程中除設(shè)計軸載 Ps在上層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力 ps，其他參數(shù)與計算公式與單層板一致。式中 Db下層板的截面彎曲剛度（MN-m） ； hb、Eb、b下層板的厚度（m） 、彎拉彈性模量（MPa）和泊松比； rg雙層板的總相對剛度半徑（m） ； hc、Dc上層板的厚度（m）和截面抗彎剛度（MN-m）。3. 彈性地基雙層板荷載應力：4

24、4上層板的溫度疲勞應力tr、最大溫度翹曲應力、綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力作用的溫度應力系數(shù)BL的計算式與單層板的相同，溫度翹曲應力系數(shù) CL按 下式確定。下層板的溫度疲勞應力不需計算分析。4. 彈性地基雙層板溫度應力： 45上層板的溫度翹曲應力系數(shù)：式中 與雙層板結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)； r 層間接觸狀況參數(shù) (m) ； kn 面層與基層之間豎向接觸剛度，上下層之間不設(shè)瀝青混凝土夾層或隔離層時按上式計算，設(shè)瀝青混凝土夾層或隔離層時，kn 取3000 MPa/m。465. 混凝土板厚度計算流程1) 交通分析，計算設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計車道設(shè)計軸載累計作用次數(shù)。2) 初擬路面結(jié)構(gòu)，包括行車道路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(包

25、括基層、面層的材料類型和厚度)，面板尺寸劃分，接縫類型設(shè)計。3) 分別計算混凝土面層板（單層板或雙層板的面層板）的最重軸載產(chǎn)生的最大荷載應力、設(shè)計軸載產(chǎn)生的荷載疲勞應力、最大溫度梯度產(chǎn)生的最大溫度應力及溫度疲勞應力。4)當荷載疲勞應力與溫度疲勞應力之和與可靠度系數(shù)的乘積，小于且接近于混凝土彎拉強度標準值，同時，最大荷載應力與最大溫度應力之和與可靠度系數(shù)的乘積，小于混凝土彎拉強度標準值，則初選厚度可作為混凝土板的計算厚度。475) 如不滿足，應改選混凝土板厚度，重新計算，直到滿足要求為止。 6) 計算厚度加 6mm磨損厚度后，按 10mm向上取整，作為混凝土面層的設(shè)計厚度。48混凝土板厚度計算流

26、程圖4349普通混凝土路面設(shè)計示例1 粒料基層上混凝土面板厚度計算示例2 水泥穩(wěn)定粒料基層上混凝土面板厚度計算示例3 碾壓混凝土基層上混凝土面板厚度計算示例4 面層復合板的厚度計算501. 粒料基層上混凝土面板厚度計算示例1 某地擬新建一條二級公路，水泥混凝土路面，粒料基層 公路自然區(qū)劃II區(qū) 二級公路，路面寬7m 路基為低液限粘土，路床頂距地下水位平均 當?shù)氐拇旨弦曰◢弾r為主 設(shè)計軸載Ps=100kN，最重軸載Pm=150kN 設(shè)計車道使用初期設(shè)計軸載的日作用次數(shù)為100次 交通量年平均增長率為5511.1 交通分析由表，二級公路的設(shè)計基準期為20年，安全等級為二級。由附錄A表，臨界荷位處

27、的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取。由表可知，屬中等交通荷載等級。次521.2 初擬路面結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量變異水平選擇中級初擬普通混凝土面層厚度為，查表4-3 (二級公路、中等交通荷載等級和中級變異水平)基層選用級配碎石，厚普通混凝土板的平面尺寸縱縫為設(shè)拉桿平縫橫縫為不設(shè)傳力桿的假縫路肩面層與行車道面層等厚并設(shè)拉桿相連531.3-1 路面材料參數(shù)確定混凝土彎拉強度標準值為4.5MPa (表3.0.8 )混凝土彎拉彈性模量與泊松比為29GPa、。粗集料為花崗巖的混凝土熱膨脹系數(shù)c=1010-6 / (表E.0.3-2)低液限粘土路基回彈模量80MPa (表E.0.1-1)地下水位時的濕度調(diào)整系數(shù)為0.75 (表

28、E.0.1-2 )路床頂綜合回彈模量為800.75=60MPa 級配碎石基層回彈模量為300MPa (表E.0.2-1)541.3-2 路面材料參數(shù)確定板底地基當量回彈模量Et取為120 MPa。普通混凝土面層的彎曲剛度Dc，相對剛度半徑r：板底地基當量回彈模量計算：551.4 荷載應力設(shè)計軸載和最重荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力：荷載疲勞應力、最大荷載應力：其中，考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)kr ； 綜合系數(shù)kc； 疲勞應力系數(shù)561.5-1 溫度應力最大溫度梯度取88 /m (表3.0.10)綜合溫度翹曲應力和內(nèi)應力的溫度應力系數(shù)BL ：最大溫度應力：571.5-2 溫度應力溫度疲勞應力

29、系數(shù)kt溫度疲勞應力:581.6-1 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核二級公路、中等變異水平條件下的可靠度系數(shù)r=1.13 (查表及表3-1)校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求：初擬的路面結(jié)構(gòu)不能滿足要求。將混凝土面層厚度增至。重復以上計算 荷載疲勞應力pr=，最大荷載應力 最大溫度應力，溫度疲勞應力tr59滿足結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)要求，所選的普通混凝土面層計算厚度可以承受設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計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的一次極限作用。+6mm刻槽磨耗厚度，混凝土面層設(shè)計厚度為！1.6-2 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核再進行結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)驗算： 602 水泥穩(wěn)定粒料基層上混凝土面板厚度計算示例2 某地擬新建一條一級公路，水泥混凝土路面，水泥穩(wěn)定砂礫基層 公路自然區(qū)劃IV區(qū) 一級公路 路基土為低液限粉土，路床頂距地下水位 當?shù)卮旨弦缘[石為主 設(shè)計軸載為Ps=100kN，最重軸載Pm=180kN 設(shè)計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù)為3200 交通量年平均增長率為5612.1