混凝土面板計(jì)算例題精選

1、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)1 .交通量計(jì)算某高速公路，在自然區(qū)劃上屬于IV6區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，濕度較大?，F(xiàn) 在擬新建一條高速公路，雙向四車(chē)道，交通量年平均增長(zhǎng)率為6.0%，路基填土 為亞粘土。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)荷載。不同 軸-輪型和軸載的作用次數(shù)，在表1-1中換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。計(jì)算設(shè)計(jì)年通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)表1-1車(chē)型車(chē)軸P. (KN)15iNi（次 / 日）5 N (土 )16i i 100前軸23576.51422.32578E-09小客車(chē) -后軸11.513200-1.96244E-07中客車(chē)前軸16.5665.0203600-1.204

2、25E-07SH130后軸2313.67957E-08大客車(chē)前軸28.7524.1599900-0.000999654CA50后軸68.211.971480582小貨車(chē)前軸13.55723.80081600-1.41733E-08BJ130后軸27.211.43622E-06中貨車(chē)前軸28.7524.15991100-0.0012218CA50后軸68.212.409587378中貨車(chē)前軸23.7569.1296800-4.51078E-05EQ140后軸69.212.2120121大貨車(chē)前軸49416.4556734-3.376356887JN150后軸101.61946.2271108特大

3、車(chē)日野前軸50.2412.14539006.032600952KB222后軸KB222后軸104.31拖掛車(chē)五十鈴前軸60381.7227100后軸1001合計(jì)1765.18994210.768176521002838.189536小于40KN的單軸和小于80KN的雙軸略去不計(jì)；方向分配系數(shù)為0.5，車(chē)道分配系數(shù)為0.8。則：N = 2838.189536c 0.5x 0.8 = 1136次)2.交通參數(shù)分析由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002)中表3.0.1，高速公路 的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，安全等級(jí)為一級(jí)。由表A.2.2,臨界荷位處的車(chē)輛輪跡橫 向分布系數(shù)取0.2。交通年平

4、均增長(zhǎng)率為6.0%。計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為-(1 + g )-1-(1 + g )-1x365門(mén)1136xr _lgr(1+0.060.06=655.6137x104(次)0-1 x365 x 0.2由表 3.0.5 可知655.6137x104 u(100 x104,2000 x104)屬重交通等級(jí)。3.方案設(shè)計(jì)及比選現(xiàn)在按設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)多種方案，并進(jìn)行方案比選如下:3.1假定路基為中濕狀：方案一：3.1.1.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、 重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表 4.4.6，初擬普通混凝土面層厚度為

5、h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚h廣0.15m，底基層為 = 0.20m的水泥穩(wěn)定砂粒。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m,長(zhǎng)5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫， 橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.1.1.2路面材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f =5.QMPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為E = 31x103MPa（2）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,查附錄F.1,路基回彈模量取E0 = 35MPa。查附錄F.2，水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取氣=170MPa,水尼穩(wěn)定碎石墊層回彈模量取E2 =1300MPa.按式

6、（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:E = h;E + h;E = 1700 x 0.152 + 1300 x 0.22 = 1444(MP ) TOC o 1-5 h z x 1 h2 + h2 20.152 + 0.22八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D = 1 1 +=。+ (+) 1X 12124 Eh E2 h21700 x 0.15? 1300 x 0.23 (0.15+ 0.2)2,1.、=+(+)1121241700 x 0.15 1300 x 0.2=5.29MNm)h = 312D /E = q.12x5.29/1444 = 0.35(m)h =

7、 312D /E = q.12x5.29/1444 = 0.35(m)(E、0.45(1444、0.45a = 6.2211.51E *氣）=6.22x11.51x* 35 JX0.55=4.46月、E0月、E* E /普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為b = 11.44E = ah bEtX 0=11.44x(1444、 0.55=0.811/3=4.46x 0.350.81 x35x(14441/3=230.46。)r = 0.537h 3 E/E = 0.537x 0.24x 331000/230.46= 0.66(m)3.1.1.3荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算按式（B.1.3）

8、,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q = 0.07萬(wàn)0.6h2 = 0.077x 0.660.6 x 0.24-2 =1.04MP因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k = 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) k = Nv =（655.6137x104）.057 = 2.45。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載和 / e動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k =1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為q = kkk Q = 0.87x 2.45x1.3x1.04 = 2.88（MPa）pr r f c ps3.1.1.4溫度疲勞應(yīng)力

9、由表3.0.8，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89。/ m。板長(zhǎng)l = 5m，l / r = 5/0.66 = 7.58由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.24m，B, = 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Q =Hb = 1x10-5 x31000 x0.24x 89 x 0.65 =2.15（MPa）tm 2 x2溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，按式（B.E計(jì)算為k=fk=ft Qtm（Q c5.0r2.15、1.323am-b=x0.841x-0.058fr J2.155.0 J:=0.51再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為Q = kQ = 0.51x 2

10、.15 = 1.09（MPa）由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平 等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表 3.0.3,確定可靠度系數(shù)Y=1.2按式（3.0.3）Y （Q +Q ） = 1.2x（2.88+1.09） = 4.764MPa f = 5.0MPa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。方案二：3.1.2.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表 4.4.6，初擬普通混凝土面層厚

11、度為h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料，厚h1= 0.15m，底基層為= 0.15m的水泥 穩(wěn)定砂粒。普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長(zhǎng)5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫 縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.1.2.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr = 5.0MPa，相應(yīng) 彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=31GPa。（2）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，路基回彈模量取E0 = 35MPa.查附錄F.2,水泥穩(wěn)定粒料回彈模量取E = 1500MPa，瀝青穩(wěn)定碎石回彈模量取E =700MPa。2按式（B.1.5）計(jì)算

12、基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：=1100(MPa)1500 x 0.152 + =1100(MPa)0.152 + 0.15 TOC o 1-5 h z Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、=I+ 2 + 2 (+) -112124 ER E? h2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1500 x 0* + 700 x 0* + (g 0.牛121241500 x 0.15 700 x 0.15=2.23MNm)h =寸 12Dx / E =磯2x 2.23/1100 = 0.29(m)(E )0.45r（1100）0.45(E )0.

13、45r（1100）0.45a = 6.2211.51E *氣）=6.22x11.51x* 35 J0.550.55=4.23月、E0，月、E* E0 /普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為b = 11.44E = ah bEt x 0=11.44x=0.781/3=4.23x 0.290.78 x35x1/3= 17790a)r = 0.537h 3E7E = 0.537x 0.24x 331000/177.90= 0.72(m)3.1.2.3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Q = 0.07萬(wàn) 0.6h-2 = 0.077X 0.7

14、2）.6 乂 0.24-2 = 1XMPd） ps因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)十0.87?？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) kf= Nv=（6 5 5.6 14）7=170。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)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k =1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為Q = kk/b = 0.87x 2.45x1.3x1.1 = 3.05（MPa）3.1.2.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89C/m。板長(zhǎng)l = 5m，l / r = 5/0.72 = 6.93由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h

15、 = 0.24m，B = 0.64。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btm1x10-5 btm1x10-5 x 31000X 0.24x 892x 0.64 = 2.12(MPa)k=ft btm(b )c5.0c (2.12)1.323atmb=0.841x _0.058* f J2.12* 5.0 Jr一J溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，按式（皿3）計(jì)算為=0.50再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為b = k。= 0.50 x 2.12=1.06MPo）由表3.0.1,高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水 平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的

16、目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)， 查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)Y ,二1.2按式（3.0.3）Y （。+。） = 1.2x（2.72+0.92） = 4.368MPa f = 5.0MPa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。3.1.3方案三：3.1.3.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、 重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6,初擬普通混凝土面層厚度為 h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚q= 0.20m，底基層為h2 = 0.20m的級(jí) 配碎石。普通混凝土板的平面尺寸

17、為3.75m，長(zhǎng)5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫， 橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.1.3.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ffMPa，相應(yīng)彎拉 彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=31GPa。（2）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，路基回彈模量取E0 = 35MPa。 查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取E1=150CMPa，級(jí)配碎石墊層回 彈模量取E = 200MPa。2按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：E = hE = h2E + h 2Eh2 + h 21500 x 0.202 + 200 x 0.202_

18、= 850(MPa)0.2Q + 0.202 TOC o 1-5 h z 八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D = 1 1 +=。+ (+) 1X 12124 Eh E2 h2L)t1500 x 0.203 200 x 0.203 (0.20+ 0.20L)t=+(-121241500 x 0.20 200 x 0.20=2.55MN m) r = 0.537h 3 ETE = 0.537x 0.24x 或31000/175.66= 0.72(m)h = 312D /E = 312x2.55/850 = h = 312D /E = 312x2.55/850 = 0.33伽)r

19、 e 0.45r(850)0.45a = 6.2211.51E* E0)=6.22x11.51x* 35 JX0.550.55=3.98月、E0，月、E* E0 /普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）b = 11.44E = ahbEtX 0=11.44x=0.751/3=3.98x 0.330.75 x35x1/3=175.66(MPa)計(jì)算為3.1.3.3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q = 0.077r 0.6h-2 = 0.077x 0.720.6 x 0.24-2 = 1.10MPa)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減

20、系數(shù)七=0.87?？紤]設(shè)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) =Nv=（655.6137x104）.057 = 2.45。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載 e和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k = 1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為q = kk k Q = 0.87x 2.45x1.3x1.10 = 3.05(MPa)pr r f c ps3.1.3.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89c/m。板長(zhǎng)l = 5m，l / r = 5/0.72 = 6.94由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.2饑，B = 0.64。按式（B.2.2）

21、,最大 溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為btm1btm1x10-5 X 31000X 0.24x 892X 0.64 = 2.12(MPa)c 5.0c 12.12)1.323am-b=0.841x _0.058f J2.125.0 Jr一1溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)匕，按式（皿3）計(jì)算為=0.50k=f t=0.50tm再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為b = kb = 0.50 x 2.12=1.06MPa）由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異 水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等 級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)Y ,=1.2

22、按式（3.0.3）Y （b +b ） = 1.2x（3.05+ 0.92） = 4.932MPa f = 5.0MPa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)荷載力和 溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。3.1.4方案比選方案一：面層：水泥混凝土板，厚0.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.15m底基層：水泥穩(wěn)定砂粒，厚0.20m方案二面層：水泥混凝土板，厚0.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.15m底基層：水泥穩(wěn)定砂粒，厚0.15m方案三：面層：水泥混凝土板，厚0.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.20m底基層：級(jí)配碎石，厚0.20m綜上，從經(jīng)濟(jì)和路面穩(wěn)定性，排水等各方面綜合考慮，路面

23、結(jié)構(gòu)確定 選用方案二。3.2假定路基為干燥狀：方案一：3.2.1.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6，初擬普通混凝土面層厚度為h = 0.24m。由于本路段碎石較多，可加以利用，所以基層選用水泥穩(wěn)定碎石， 厚h1= 0.15m，底基層為= 0.15m的水泥穩(wěn)定砂粒。普通混凝土板的平面尺寸 為3.75m，長(zhǎng)5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.2.1.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr = 5.0MPa，相應(yīng) 彎拉

24、彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=31GPa。（2）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，路基回彈模量取E0 = 45MPa。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取 =170MPa, 水泥穩(wěn)定碎石墊層回彈模量取E = 1300MPa.2按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：E = h E1+ hE = 1700 x O52 +1300 x 0成=1500MPa) TOC o 1-5 h z Xh2 + h220.152 + 0.152*7八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D = 1 1 + j + (+) -1X 12124 Eh E,212170皈* + 130

25、皈* +(05+ E( +、)一112121241700 x 0.15 1300 x 0.15=3.33(MN - m)h =寸12? / E =磯2x3.33/1500 = 0.30(m)-0.45a = 6.221 -1.51=6.22x1 -1.51-0.45a = 6.221 -1.51=6.22x1 -1.51x(1500I-0.45=4.28b = 1-1.44-0.55=1 -1.44x-0.55=0.79E = ah bEt x 01/3=4.28x 0.300.79 x 45 x(150011/3=238.48MPa)普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為r

26、= 0.537h 3 E7E = 0.537x 0.24x 3 31000/238.48= 0.65(m)3.2.1.3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q = 0.077r 0.6h-2 = 0.077x 0.65）.6 x 0.242 = 1.03MPa）因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)七=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) k = Nv=（655.6137x104）.057 = 2.45。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載和 / e動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k = 1.30。c按式（B.1

27、.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為q = kkk Q = 0.87x 2.45x1.3x1.04 = 2.85(MPa)pr r f c ps3.2.1.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8， IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89。/ m。板長(zhǎng)l = 5m，l / r = 5/0.65 = 7.69由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.24m，B = 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b =_gB =結(jié)虬 B= E05 婦100024,89x0.65 b =_gB =溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)七k=ft溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)七k=ft btmc5.0r12.15、1.323atm-b=x0.

28、841x-0.058f J2.155.0 J:按式（B.2.3）計(jì)算為,=0.53再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為b = kb = 0.51x 2.15 =1.14MPa)由表3.0.1,高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平 等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表 3.0.3,確定可靠度系數(shù)Y=1.2按式（3.0.3）Y （b +b ） = 1.2x（2.85+1.14） = 4.788MP。 f = 5.0MPa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。方案二：3.2.2.1初

29、擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、 重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6，初擬普通混凝土面層厚度為h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚= 0.20m，底基層為h2= 0.20m的級(jí)配 碎石。普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長(zhǎng)5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為 設(shè)傳力桿的假縫。3.2.2.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f =5.0MPa，相應(yīng) 彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=31GPa。（2）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，路基回彈模量取E0 =

30、 45MPa.查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石回彈模量取E = 1500MPa，級(jí)配碎石回彈模量取E = 250MPao2按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下:0.202 + 0.202E =塵E+ hE = 1500 x哭? + 50X 0加=875(0.202 + 0.202Xh2 + h 2 TOC o 1-5 h z 八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D = 1 1 + 2 2 + 12 (+) -1x 12124 Eh E2 h21500 x 0.203 250 x 0.203 (0.20+ 0.20，.、=+(+)-1121241500 x 0.20 250

31、x 0.20=2.88MN m) h = 312Dx / E =必2x 2.88/840 = 0.34(m)-0.45a = 6.221 -1.51b = 1 -1.44=6.22x11 a = 6.221 -1.51b = 1 -1.44=6.22x11 -1.51x-0.55=1 -1.44x(8751-。*I 45 J=0.72=3.75(e IsE = ahbE 亍t X 01 E J0=3.75x 0.340.71 x 45 x(875II 45 J=208.11MPa)普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為r = 0.537h3E /E = 0.537x0.24x

32、331000/208.11= 0.68(m)3.2.2.3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q = 0.07萬(wàn) 0.6h-2 = 0.077x 0.68）.6 x 0.24-2 =1.06所尸小 ps因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)* 0.87。考慮設(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 = Nv=（6 5 5.x 14）75170。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載 / e和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k = 1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為b = kk k b = 0.87x 2.45x1

33、.3x1.06 = 2.94(MPa)pr r f c ps3.2.2.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89C/m。板長(zhǎng)l =5m，l / r = 5/0.69 = 7.25由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.24m，B, = 0.64。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L(zhǎng)ELb = 1x5 x31000 x 0.24x 89 x 0.64= 2.12(MPa)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)匕k=ft b溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)匕k=ft btm(b c J5.0c (2.12)1.323atm-b=0.841x _-0.058f J2.125.0 Jr一1

34、按式（B.2.3）計(jì)算為，=0.50再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為b = kb = 0.50 x 2.12= 1.06(MPa)由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)y ,=1.2按式（3.0.3）Y （b +b ） = 1.2x（2.94+1.06） = 4.80MPa f = 5.0MPa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。方案三：3.2.3.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)

35、的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、 重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6,初擬普通混凝土面層厚度為 h = 0.2饑。基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚*= 0.15m，底基層為= 0.20m的級(jí)配碎石。普通混凝土板的平面尺寸為3.75m,長(zhǎng)5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫， 橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.2.3.2材料參數(shù)的確定3.（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr=5MPa，相應(yīng)彎拉 彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=3GPa。（2）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，路基回彈模量取E0 = 45MPa。 查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石基層回彈

36、模量取E1 = 1500MPa，級(jí)配碎石基層回 彈模量取E = 25CMPao2按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：15CCx 0.152 + 25Cx C.2Q0.152 + C.2C_ 700(15CCx 0.152 + 25Cx C.2Q0.152 + C.2C_ 700(MPa)X h2 + h 2 TOC o 1-5 h z 八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D _ 1 1 +7+ (+)-1X 12124E1h1 E2 h21500 x 0.153 250 x 0.2Q (0.15+ 0.20，.、_+(+)-1121241500 x 0.15 250

37、 x 0.20_ 2.23MNm)h _ 寸 12Dx /E _ 寸12x2.23/700 _ 0.32(m)(E 1-0.45r(700(E 1-0.45r(7001-0.45a _ 6.221-1.51 k E0J_ 6.22x1 -1.51xk 45 J-0.55_ 3.49b _ 1 -1.44_ 1 -1.44x(7001-0.55I 45 J_ 0.68(E(E |1/3E _ ahbE -xt x 01 E J0-(70011/3“_ 3.49x 0.320.68 x 45 x 700 J _ 180.65(MPa)普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為r _ 0

38、.537h E _ 0.537x 0.24x 3 31000/180.65_ 0.72(m)3.2.3.3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q = 0.07萬(wàn)0.6h-2 = 0.077x 0.720.6 乂 0.242 =1.10所尸因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k = 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) k = Nv =（655.6137x104）.057 = 2.45。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載 / e和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k = 1.30。 c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)

39、力計(jì)算為q = kk k Q = 0.87x 2.45x1.3x1.10 = 3.05（MPa）pr r f c ps3.2.3.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)取89C/m。板長(zhǎng)l = 5m，l / r = 5/0.72 = 6.94由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.24m，B, = 0.64。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1x10-5 x 31000 x 0.24x 89 fx 0.64 = 2.12(MPa)c5.0c 12.12)1.323am-b=0.841x 0.058f J2.12I 5.0 Jr一J溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k

40、t，按式（皿3）計(jì)算為=0.50k=f t Q =0.50再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為Q = kQ = 0.50 x 2.12= 1.06（MPa）由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異 水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等 級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)Y=1.2按式（3.0.3）Y (Q +Q ) = 1.2x(3.05+1.06) = 4.872MPa f = 5.0MPa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)荷載力和 溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。3.2.4方案比選方案一：面層：水泥混凝土板，厚0

41、.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.15m底基層：水泥穩(wěn)定砂粒，厚0.15m方案二面層：水泥混凝土板，厚0.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.20m底基層：級(jí)配碎石，厚0.20m方案三：面層：水泥混凝土板，厚0.24m基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚0.15m底基層：級(jí)配碎石，厚0.20m綜上，從經(jīng)濟(jì)和路面穩(wěn)定性，排水等各方面綜合考慮，路面結(jié)構(gòu)確定選用方 案一。3.3假定路基為潮濕狀：方案一：3.3.1.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公 路、重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6,初擬普通混凝土面層厚 度為h = 0.2饑?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚= 0

42、.20m，墊層為h2=0.16m的 天然砂礫。普通混凝土板的平面尺寸：寬3.75m，長(zhǎng)5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平 縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.3.1.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr = 5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec=31GPa。（2） 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 F.1,路基回彈模量取E0 = 25MPa。查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取E1=170MPa，天然砂礫墊層回彈模量取E = 250MPa。0按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：0.202 + 0.1&

43、 TOC o 1-5 h z E = hE+ hE = 1700 x o加 + 250 x O.1& =1134.1MPa x h2 + hl0.202 + 0.1&八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,11 、D =- + 2 2 + (+)-1x 12124 Eh E也1700X0.20 250:0.16)1700 x 0.20 + 250 x 0.6 + (.20+ 0.1700X0.20 250:0.16)12124=2.36MNmh =寸 12Dx / E =磯2x 2.36/1134.15=0.292m(E )-0.45r(E )-0.45r(1134.19-0.45a =

44、6.221 -1.51E 1E0 J=6.22x1-1.51xI 25 J_|-0.55=4.53b = 1 -1.44= 1-1.44x(1134.15-0.55=0.82(e A=4.53x 0,292).82 x 25 x=4.53x 0,292).82 x 25 x=147.20MPa0普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為r = 0.537h 3 EE = 0.537x 0.24x 331000；147.20= 0.767m3.3.1.3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q = 0.07萬(wàn) 0.6h-2 = 0.077x 0.

45、767）.6 x 0.242 = 1.14MPa ps因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k= 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)k = Nv =(655.6137x104)。57 = 2.45。根據(jù)公路等級(jí)，由表B.1.2,考慮偏載 / e和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k =1.30。 c按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為b = k k k c , = 0.87x2.45x1.30 x1.14 = 3.16MPa3.3.1.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8 , W區(qū)最大溫度梯度區(qū)84。/m。板長(zhǎng)l = 5m , l/r = 5/0.797 = 6

46、.52由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h = 0.26m, B, = 0.57。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1x10-5 x310001x10-5 x31000 x0.24x842x 0.63= 1.97MPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，k =-t ctm(c )c 一5.0(197 1.323atm-b=x0.841x0.058fj1.97I 5.0 J:按式(B.2.3)計(jì)算為=0.475再由式(B2.1)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為c = kc = 0.475x1.97=0.94MPa由表3.0.1,高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平 等級(jí)為低級(jí)，

47、目標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表 3.0.3,確定可靠度系數(shù)Y =1.2r按式(3.0.3)Y (c +c ) = 1.2x(3.16+ 0.94) = 4.92MPa f = 5.00MPa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)荷載力和 溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。方案二：3.3.2.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1,相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路、重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6,初擬普通混凝土面層厚度為h = 0.2饑?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%），厚h = 0.20m，墊 1層為= 0.20m的級(jí)

48、配碎礫石。普通混凝土板的平面尺寸：寬3.75m，長(zhǎng)5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.3.2.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr = 5.0MPa，相應(yīng)彎拉 彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec = 31GPao（2）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，路基回彈模量取E0 = 25MPa。 查附錄F.2,水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取E1 = 1700MPa，級(jí)配碎石墊層回 彈模量取E = 200MPa。2按式（B.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：1700 x 0.202 + 200 x 0.2020.

49、202 + 0.202=950MPaE 1700 x 0.202 + 200 x 0.2020.202 + 0.202=950MPaX h2 + h 2 TOC o 1-5 h z 八 Eh 3 Eh 3 (h + h )2,1 x 、 D =- + t j + (+)-1X 12124Eh E也1700 x 0.20312200 x0.203 (0.20+ 0.20)1700 x 0.20312+(+)-11241700 x 0.20 200 x0.20=2.69MNmh = 3：12D /E = 312h = 3：12D /E = 312x2.69/950 = 0.324mr e -0.4

50、5r(950)-0.45a = 6.221-1.51E k E0)=6.22x1 -1.51xk 25 JX-0.55-0.55=4.39b = 1 -1.44=1 -1.44x=0.81E = E = ahbEt x 01/3= 148.1MPa=3.994x 0.3240.81 x 25 x普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（B.1.3-2）計(jì)算為r = 0.537h3E /E = 0.537x0.24x 331000/148.10= 0.77m3.3.2.3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q = 0.07萬(wàn) 0.6h-2 = 0.077x 0.77

51、0.6 x 0.24-2 =1.14MPa ps因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)k= 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) kf= Nv=（6 5 5.X 14）7如70。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)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)k =1.30。c按式（B.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為q = k k k Q = 0.87x2.45x1.30 x1.14 = 3.16MPa3.3.2.4溫度疲勞應(yīng)力由表3.0.8 , W區(qū)最大溫度梯度區(qū)84OC / m。板長(zhǎng)l = 5m , l/r = 5.0/0.77 = 6.49由圖B.2.2可查普

52、通混凝土板厚h = 0.26m,鳥(niǎo)=0.56。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Qtma EhTc 2 g1xQtma EhTc 2 g1x10-5 x 31000 x 0.24x 842x 0.63 = 1.97溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)kt，k =-t Qtm(Q Ic5.0八(1.9711.323amb=x0.841x 0.058fy)1.97L 5.0 JJ按式（B.2.3）計(jì)算為=0.475再由式（B2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為Q = kQ = 0.475x1.97=0.94MPa由表3.0.1,高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平 等級(jí)為低級(jí)，目

53、標(biāo)可靠度為95%。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表3.0.3,確定可靠度系數(shù)y =1.33 r按式（3.0.3）Y （b +b ） = 1.2x（3.16+ 0.94） = 4.92MPa f = 5.00MPa所選普通混凝土面層厚度為h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%）,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。3.3.3方案三：3.3.3.1初擬路面結(jié)構(gòu)由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公 路、重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6,初擬普通混凝土面層厚 度為h = 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚匕=0.20m，墊層為= 0.16m的 水泥穩(wěn)定碎石。普通混凝土板的平面尺寸：寬4.5m和3.75m，長(zhǎng)5.0m?？v縫 為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。3.3.3.2材料參數(shù)的確定（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量按表3.0.6,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f r = 5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為Ec = 31GPao（2）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，路基回彈模量取E = 25MPa。 0查附