水泥混凝土路面課程設(shè)計

水泥混凝土路面設(shè)計1標準軸載交通量分析高速公路設(shè)計基準期為30年，安全等級為一級，我國公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設(shè)計標準軸載，表示為BZZ—100。凡前、后軸載大于40KN（單軸）的軸數(shù)均應(yīng)換算成標準軸數(shù)，換算公式為：NsnN（，16i1100式中：Ns—100KN的單軸一雙輪組標準軸數(shù)的通行次數(shù)；Pi—各類軸一輪型；級軸載的總重（KN）；n一軸型和軸載級位數(shù)；Ni—各類軸一輪型i級軸載的通行次i一軸一輪型系數(shù)。表1-1軸載換算結(jié)果車型Pi(kN)C1C2ni（次/日）p.…iNi)16100東風(fēng)EQ140刖軸23.7016.40.0后軸69.20115531.530解放CA10B刖軸19.4016.40.0后軸60.85113041.51.075黃河JN150刖軸49.0016.40.03后軸101.6011395509.2Ns[(1gr)t1]365則設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道的標準軸載累計作用次數(shù):Negr式中：Ne一標準軸載累計當(dāng)量作用次數(shù)（日）；t—設(shè)計基準年限；gr一交通量年平均增長率，由材料知，gr=0.05；n—臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下（表1-2），取0.20o則設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道的標準軸載累計作用次數(shù):Negr表1-2混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處二級及二級以下公路高速公路、一級公路、收費站行車道寬>7m行車道寬二級及二級以下公路高速公路、一級公路、收費站行車道寬>7m行車道寬W7m0.17?0.220.34?0.390.54?0.62NsiNi(Pi)16=511.835100NeNNsNeNs[(1gJ1]365Ne2484X10因為交通量100x104<248X104<2000x104次，故可知交通屬于重交通等級。2擬定路面結(jié)構(gòu)由上述及表16-20知相應(yīng)于安全等級一級的變異水平的等級為低級，根據(jù)高速公路重交通等級和低級變異水平等級查表16-17得初擬普通混凝土面層厚度大于240mm。普通混凝土板的平面尺寸為寬4m，長4.5m，擬定各結(jié)構(gòu)層厚：普通混凝土面層厚為250mm；基層選用水泥穩(wěn)定粒料，厚為180mm；二級自然區(qū)劃及規(guī)范知墊層為150mm的天然砂礫，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0Mpa，路基回彈模量為30Mpa；低劑量無機結(jié)合穩(wěn)定土墊層回彈模量去600Mpa；水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300Mpa。(表2-1)表2-1層位基(墊)層材料名稱厚度(cm)回彈模量(MPa)1水泥穩(wěn)定粒料1813002天然砂礫151503土基-30ExhjE1h22E2=13000.1826000.152h12h220.1820.152=1013MpaDxh『耳h23E2(11h2)2(124=1013MpaDxh『耳h23E2(11h2)2(1241)1EME2h213000.1836000.15312(0.180.15)21)113000.186000.15=2.57(MN.m)hx12D一(X2=(EX1122.571廣=0.312m10136.22[1E一頃匚)0.45]=6.22[11.51(E01031)o.45]=4.2933011.44(Ex)0.55E=11.44(1013)0.55=0.79230Etahxb與0.792=4.2930.321301013」(30)3=165Mpa普通混凝土面層的相對剛度半徑為:r0.537h(Er0.537h(Ec)30.537Et310000.25(——N0.769m1653計算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)高速公路、重交通初擬普通混凝土面層厚度為0.25m根據(jù)高速公路、重交通初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得:0.5373Ec0.5373EcEt0.0770.6h2PSkfm）；Ne0.057kkkpfrcps式中Y一混凝土板的相對剛度半徑H—混凝土板的厚度（m）；Ec-水泥混凝土的彎沉彈性模量（Mpa）；op—標準軸載Ps在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力（Mpa）；kr—考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)桿拉的平縫，

kr=0.87?0.92，縱縫為不設(shè)桿拉的平縫或自由邊界kr=1.0,縱縫為設(shè)桿拉的企口縫，kr=0.76?0.84,；kc—考慮偏載和動載因素對路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級查下表3-1；表3-1綜合系數(shù)kkfm）；Ne0.057ps0.077。小ps0.077。小2公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路kc1.301.251.201.10ops—標準軸載Ps在四邊自由板的臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）。=0.077(0.769)0.60.252=0.975kfNe0.05724800000.057=2.314根據(jù)公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜和系數(shù)kc1.30,則荷載疲勞應(yīng)力為：pkfkrkcps2.3141.31.00.9752.93MPa4.計算溫度疲勞應(yīng)力由《路基路面工程》知，II區(qū)最大溫度梯度取88（°C/m）。板長4.5mL/r=4.5/0.769=6.0；已知混凝土板厚0.25m,Bx=0.60，則可知最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力:cEchTgBxtm2式中：。。―混凝土的溫度線膨脹系數(shù)cTg—最大溫度梯度，Tg=88°c/m；Bx—綜合溫度翹區(qū)應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù);。血一最大溫度梯度時土板的溫度翹取應(yīng)力（Mpa）。EhTBccgxtm1.0105310000.25880.62」MPa

溫度疲勞系數(shù)kt'M^tm）cb］，式中a,b和ccgxtm1.0105310000.25880.62」MPaKttm0.5282.11.108MPatr表Kttm0.5282.11.108MPatrIIIIIWVWSa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270kt[ajJcb]5[0.828(一2.1)1.3230.041]0.528tm2.15公路自然區(qū)系數(shù)則溫度疲勞應(yīng)力:綜合，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級的安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為95%。再根據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)rr1.20。rr（叫tr）1.20（2.931.108）4.8445fr5.0MPa，故設(shè)計的混凝土面層厚為250mm滿足要求。由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》知，路面防凍厚度滿足要求。5接縫設(shè)置⑴橫縫本水泥混凝土路面設(shè)計橫縫采用三種：脹縫、縮縫、施工縫。設(shè)置脹縫時，由于是高速公路，長遠考慮，要設(shè)置傳力桿，傳力桿長度50cm，傳力桿直徑38cm,半段涂以瀝青、套上朔料套筒。縮縫采用假縫形式，只在板的上部設(shè)施縫隙，縫寬7mm，深度為板厚的1/5設(shè)置施工縫時，每日施工結(jié)束或因臨時原因中斷施工時，必須設(shè)置橫向施工縫，位置應(yīng)選在縮縫或脹縫處，設(shè)在縮縫處的施工縫，采用加傳力桿的平縫形式，設(shè)在脹縫處的施工縫，