張鵬水泥混凝土路面計算書

1、水泥混凝土路面厚度計算書1 軸載換算 表1.1 日交通車輛情況表序號汽車型號流量 （輛/天）前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)輪組數(shù)1桑塔納2334212五十鈴4019423解放CA10B209419.460.85124黃河JN15085649.0101.6125黃河JN16218059.5115.0126交通SH3611749.852×110.022 軸載換算公式如下： 其中為軸-輪系數(shù)，單軸-雙輪組時，單軸-單輪時，按下式計算：雙軸-雙輪組時，按下式計算：表1.2 軸載換算結(jié)果表車型桑塔納前軸后軸21.0 599.512334五十鈴前軸后軸42445.8640191.68解放CA

2、10B前軸19.4620.292094后軸60.85120940.7黃河JN150前軸49.0416.468563.9后軸101.618561103.5黃河JN162前軸59.5383.118017.0后軸115.011801684.4交通SH361前軸60.0381.72171.8后軸2110.017累 計28132 確定交通量相關(guān)系數(shù)。2.1 設(shè)計基準期內(nèi)交通量的年平均增長率?？砂垂返燃壓凸δ芤约八诘貐^(qū)的經(jīng)濟和交通發(fā)展情況，通過調(diào)查分析，預(yù)估設(shè)計基準期內(nèi)的交通增長量，確定交通量年平均增長率。取。2.2車輛輪跡橫向分布系數(shù)表2.1 車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路

3、、收費站0.170.22二級及二級以下公路行車道寬>7m0.340.39行車道寬7m0.540.62注：車道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。由規(guī)范得：二級公路的設(shè)計基準期為20年，安全等級為三級，取0.35。2.3 計算基準期內(nèi)累計當量軸次。設(shè)計基準期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處所承受的標準軸載累計作用次數(shù)，可按下式計算確定。代入數(shù)據(jù)得次查表，屬重交通等級。3 初擬路面結(jié)構(gòu)。由規(guī)范得，相應(yīng)于安全等級三級的變異水平等級為中級。根據(jù)二級公路、重交通等級和中級變異水平等級，查規(guī)范初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。基層選用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%），厚0.20m。墊層為級配碎

4、石，厚0.2m。普通混凝土板的平面尺寸為?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。4 路面材料參數(shù)確定。根據(jù)規(guī)范，查表，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為31GPa。玄武巖粗集料水泥混凝土線性膨脹系數(shù)。查表E-1和表E0.0.1-2，取土基回彈模量為80Mpa，取調(diào)整系數(shù)為0.8，由此，路床頂綜合回彈模量取為：。查表E-2，取水泥穩(wěn)定碎石彈性回彈模量為2000Mpa，泊松比為0.2，級配碎石底基層回彈模量為230Mpa。 按式（B.）式（B.2.4-4）計算板底地基綜合回彈模量。新建公路的基層頂面當量回彈模量和基層當量厚度計算如下：式中 基層頂面的當量回彈

5、模量（MPa）； 路床頂面的回彈模量（MPa）； 基層和底基層的當量回彈模量（MPa），按式（B.1.5-2）計算； 基層和底基層的當量厚度（m），按式（B.1.5-3)計算；取板底綜合回彈模量取為64MPa。混凝土面層板的彎曲剛度Dc，半剛性基層板的彎曲剛度Db，路面結(jié)構(gòu)總相對剛度半徑為： 5、荷載應(yīng)力按式（B.4.1-1)，標準軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為： 式中 標準軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）； 水泥混凝土面層相對剛度半徑（m)； 混泥土板的厚度（m)； 水泥混泥土的彎拉彈性模量（MPa）； 標準軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）；

6、計算面層荷載疲勞應(yīng)力，計算面層最大荷載應(yīng)力。 規(guī)范（B.2.1）式中 標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的疲勞應(yīng)力（MPa）； 標準軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa); 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿平縫時，=（0.870.92)（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值），由于縱縫為設(shè)拉桿的平縫，基層為半剛性基層，故接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)=0.87； 考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（B.2.3）條計算； 考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，根據(jù)該公路等級為二級，按表B.2.1取值=1.05。 考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的

7、疲勞應(yīng)力系數(shù)： 規(guī)范（B.2.3-1）式中 考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)； 計基準期內(nèi)設(shè)計車道標準荷載累計作用次數(shù)，=； 與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混泥土、鋼筋混泥土、連續(xù)配筋混泥土，； 即： 故標準軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的疲勞應(yīng)力計算為： 6、 溫度疲勞應(yīng)力由表，最大溫度梯度取92C/m，按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)。 式中 最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力（MPa）； 混凝土的線膨脹系數(shù)（），通?？扇椋?最大溫度梯度，由規(guī)范表，區(qū)最大溫度梯度取=92（/m）； 按式（B.3.2)計算面層最大溫度應(yīng)力: 溫度疲勞應(yīng)力

8、系數(shù),可按式(B.3.4)計算: 式中 a、b和c回歸系數(shù)，由于該公路建在區(qū)，查規(guī)范表B.3.4得，a=0.837,b=1.382,c=0.038； 普通混凝土面層的彎拉強度標準值（MPa），=5.0MPa； 最大溫度梯度時混泥土板的溫度翹曲應(yīng)力（MPa）； 計算溫度疲勞應(yīng)力,按式（B.3.1)得： 式中 在臨界荷載位置處的溫度疲勞應(yīng)力（MPa）； 考慮溫度應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按B.3.4條確定；7 、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 水泥混泥土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以行車荷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)，即： 式中 可靠度系數(shù)，查規(guī)范表301，二級公路的安全等級為二級，目標可靠度為8

9、5，目標可靠指標為1.04，變異系數(shù)取中等，查規(guī)范表3-1，確定可靠度系數(shù)=1.10； 面層板在臨界荷位處產(chǎn)生的行車荷載疲勞應(yīng)力（MPa）； 面層板在臨界荷位處產(chǎn)生的溫度梯度疲勞應(yīng)力（MPa）； 最重的軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的溫度梯度疲勞應(yīng)力（MPa)； 所在地區(qū)最大溫度梯度在臨界荷位處產(chǎn)生的最大溫度翹曲應(yīng)力（MPa）； 普通混凝土面層的彎拉強度標準值（MPa），=5MPa；即：<<滿足要求。 因而，所擬的路面結(jié)構(gòu)層，可以承受設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。擬定的厚為0.25m的普通混凝土面層，0.2m的水泥穩(wěn)定碎石基層，0.20

10、m的級配碎石組成的路面結(jié)構(gòu)滿足要求。8 水泥板接縫設(shè)計1）縱縫設(shè)計：縱向施工縫采用設(shè)拉桿平縫形式，上部鋸切槽口，深度為35mm,寬度為5mm，槽內(nèi)灌塞填縫料。因一次鋪筑寬度等于4.5m，故可不設(shè)置縱向縮縫?？v縫與路線中線平行，采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚中央，并對拉桿中部100mm范圍內(nèi)進行防銹處理。因面層厚度為25mm，兩縱縫間距為4.5m，所以拉桿尺寸為?？v縫構(gòu)造和傳力桿布置如圖8-1和圖8-2所示。拉桿直徑、長度、間距（mm）面層厚度（mm）到自由邊或未設(shè)拉桿縱縫距離（m）4.50圖8-1 縱向施工縫構(gòu)造（單位:cm，鋼筋直徑為mm。） 圖8-2 拉桿布置（單位：cm）2)橫縫設(shè)計：每日施工結(jié)

11、束或因臨時原因中斷施工時，必須設(shè)置橫向施工縫。其位置應(yīng)設(shè)在縮縫或脹縫處?？s縫處的伸縮縫采用加傳力桿的平縫形式。設(shè)在脹縫處的施工縫，其構(gòu)造與脹縫相同，橫向縮縫可等間距或變間距布置，因此交通為重交通，所以采用設(shè)傳力桿假縫形式。頂部應(yīng)鋸切槽口，設(shè)置傳力桿時槽口深度宜為面層厚度的，槽口寬度為3-8mm，槽內(nèi)填塞填縫料，傳力桿采用光圓鋼筋，其傳力桿的尺寸間距和要求與脹縫相同，由表選用，最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離在150-250mm之間。橫縫構(gòu)造和傳力桿布置如圖9-1、9-2和10-1所示。傳力桿尺寸和間距（mm）面層厚度傳力桿直徑傳力桿最小長度傳力桿最大間距25032450300 圖9-1 橫向施工縫構(gòu)造（單位:cm，鋼筋直徑為m