水泥混凝土路面設(shè)計

第六章水泥混凝土路面設(shè)計設(shè)計資料新建永州至藍山高速位于自然區(qū)劃W區(qū)，采用普通混凝路面設(shè)計，雙向四車道，路面寬26m，交通量年平均增長率為8.0%交通分析2.1使用初期設(shè)計車道每日通過標(biāo)準軸載作用次數(shù)Nss根據(jù)晝夜雙向交通量統(tǒng)計，有使用初期設(shè)計車道日標(biāo)準軸載換算車型前后軸軸輪數(shù)Pi(kpa)軸載系數(shù)5i交通量NiN5(P/100)16i i i小客車前軸1-111.5776.69916000后軸1-123576.5140.00中客車SH130前軸1-125.55551.035000.00后軸1-251.118.90大客車CA50前軸1-128.7524.164000.00后軸1-268.2140.25小貨車BJ130前軸1-113.55723.80110000.00后軸1-227.210.00中貨車CA50前軸1-128.7524.166000.00后軸1-268.2160.38中貨車EQ140前軸1-123.7569.134000.00后軸1-269.2143.92大貨車JN150前軸1-149416.4564002305.71后軸1-2101.61439.97特大車日野KB222前軸1-150.2412.1453001978.76后軸1-2104.31386.21拖掛車五十鈴前軸1-160381.7231200后軸3-210000.00（小于40KN的單軸和小于80KN的雙軸略去不計，方向分配系數(shù)為a=0.5，車道分

配系數(shù)為b=0.8)。配系數(shù)為b=0.8)。Ns二a"汽叭(韻16z=1=0.4X5274.11=2105.642.2使用年限內(nèi)的累計標(biāo)準軸次ne查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011),設(shè)計基準期為t=30a,臨界荷位處輪跡橫向分布系數(shù)取耳=0.2,交通量年平均增長率g廣8.0%,累計標(biāo)準軸次(使用年限內(nèi)的累計標(biāo)準軸次)：=1.74x107N[(1+g)t-1]x365xq=1.74x107故此路屬于重交通等級初擬路面結(jié)構(gòu)查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)水泥混凝土面層厚度的參考范圍：高速公路(重交通等級)安全等級為一級,變異水平為低級；按設(shè)計要求,根據(jù)路基的干濕類型,設(shè)計6種方案,并進行方案比選。3.1干燥狀態(tài)初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土面層厚度h=25cm?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚度h]=15cm。底基層選用水泥穩(wěn)定砂礫，厚度h2=20cm。板平面尺寸選為寬3.75m，長4.5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫,橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011),普通水泥混凝土路面重型交通：設(shè)計彎拉強度f=5.0Mpa，對應(yīng)的設(shè)計彎拉彈性模量標(biāo)準值Erc=31Mpa。2、土基的回彈模量根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)，路基土干燥狀態(tài)時，選用土基的回彈模量值：氣二45MPa

基層和底基層的回彈模量基層選用水泥穩(wěn)定碎石，查《規(guī)范》(JTGD40—2011),水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量選用：氣=1500MPa底基層選水泥穩(wěn)定砂礫，查《規(guī)范》(JTGD40—2011)，水泥穩(wěn)定砂礫底基層的回彈模量選用：E2二1400Mpa。基層頂面的當(dāng)量回彈模量和面層相對剛度半徑h2E+hh2E+h2EE二_1 2_2xh2+h212竺X1500+0.22X1400二i436MPa0.152+0.22DxE1h1+E2h2+(h1+h2)2(1+1)-1

12 12 4 (E/]E2hDx1500x0.153 1400x0.23(0.15+0.20)2( 1 1 ]12 + 12 + 4 11500x0.15+1400x0.2丿=1.355MN*mh二3.12D/E二3.12x1.355/1436二0.225x xx廠E\-0.45(1436、-0.45a=6.221-1.51二廠E\-0.45(1436、-0.45a=6.221-1.51二6.22x1-1.51X1E0丿[45丿E)-0.55二4.243b=1-1.44IE0丿-0-55=1-1.44xf竺)I45丿=0.786E=ahbEtx13=4.243x0.2250.786x45x(1436\-1；0EIE0丿普通混凝土面層的相對剛度半徑I45丿187.506(MPa)r=0.537h3："et=0.537x0.25x331000/187.506=0.737荷載疲勞應(yīng)力計算標(biāo)準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為b 二0.077r0.6h-2二0.077x0.7370.6x0.25-2二1.026(MPa)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r

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)K=Nv=(7311400)0.057=2.462。fe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合系數(shù)k=1.30。c荷載疲勞應(yīng)力計算為：a=KKKa=2.462x0.87x1.30x1.026=2.857(MPa)prfrcPs溫度疲勞應(yīng)力新建永州至藍山高速位于自然區(qū)劃W區(qū)，查《規(guī)范》(JTGD40—2011)取最大溫度梯度Tg=90(°C/m),板長4.5m,L/r=4.5/0.737=6.106,可溫度系數(shù)應(yīng)力表，查普通混凝土板厚h=0.25m,B=0.61m。最大溫度梯度時混凝土板的溫x度翹曲應(yīng)力：atmaEhT—atmaEhT—c_c—gB2x1x10-5x31000x0.25x90

2x0.61=2.127(MPa)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，查表得a=0.841,b=0.05&c=1.323，計算k:ttK=厶tatmK=厶tatm(a)a—tmIf丿r-b|=諾|0-841x1.323-0.058=0.502計算溫度疲勞應(yīng)力：a=Ka=0.502x2.127=1.068(MPa)trttm查《規(guī)范》可靠度設(shè)計標(biāo)準，高速公路的安全等級為一級，變異水平低級，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，確定可靠度系數(shù)Y=1.25r丫C+a)=1.25x(2.857+1.068)=4.91(MPa)Wf=5.0(MPa)rprtrr因而，所選普通混凝土面層厚度(25cm)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。方案二：初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土面層厚度h=25cm?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚度hl=15cm。底基層選石灰粉煤灰碎石，厚度h2=20cm。板平面尺寸選為寬3.75m,長4.5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量因為設(shè)計為普通混凝土路面且交通等級為重交通等級，由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)得：設(shè)計彎拉強度fr=5.0Mpa，彎拉彈性模量E二31Gpa。c2、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011),路基屬于干燥狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：E=45(MPa)O3、底基層和基層的回彈模量基層選用水泥穩(wěn)定碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)，水泥穩(wěn)定碎石的回彈模量選用：E1=1500MPa底基層選石灰粉煤灰碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)，的回彈模量選用：E2=1300MPa基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)中，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2E+h2E 0.152x1500+0.22x1300E二t1 22= 二1372MPax h2+h2 0.152+0.2212TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"八 Eh3Eh3(h+h)2 1 1\o"CurrentDocument"D二11+ +1 2( + )-1x12 12 4EhEh1122\o"CurrentDocument"1500x0.1531300x0.23(0.15+0.2)2 1 1 、=++(+ )-112 12 4 1500x0.15 1300x0.2=4.982(MN-m)h二312D/E二3''12x4.982/1372二0.352(m)x xxa=6.22x1-1.51x(E/E山丄6.22x1-1.51x(1372/44.5>o.45丄4.212xob=1-1.44(E/E>0.55=1-1.44x(1372/44.5)-0.55=0.782xoE=ahbE(E/E)/3=4.284x0.246o.791x44.5x(1372/44.5)1/3=259.850(MPa)txoxo普通混凝土面層的相對剛度半徑按式(B.1.3-2)計算為r二0.537hvETE二0.537x0.25x3:31000/259.850二0.661(m)ct荷載疲勞應(yīng)力計算按式(B.1.3)，標(biāo)準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為b =0.077r0.6h-2=0.077x0.6610.6x0.25-2=0.961(MPa)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。考慮設(shè)計基r準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)：K二Nn二(10007813)0.057二2.506fe根據(jù)公路等級，由表B.1.2,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)k=1.30。按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計算為cb二KKKb二0.87x2.506x1.3x0.961二2.724(MPa)prrfcps溫度疲勞應(yīng)力新建永藍高速公路屬W區(qū)，查《規(guī)范》表3.0.8可選取最大溫度梯度Tg應(yīng)取86(°C/m)為T=86(°C/m)。板長4.5m,1/r=4.5/0.661=6.809,由圖B.2.2g可查普通混凝土板厚h=0.25m,B=0.61。按式(B.2.2),最大溫度梯度時混凝x土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：b=aEhTB/2=1x10-5x31000x0.25x86x0.61/2=2(MPa)tmccgx溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，按式(B.2.3)計算為：ttmKIa(^4m)c-b1=50xl0.841x(2)1.323-0.058=0.480tbIfI2L 5.0 」tm再由式(B.2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為:c二Kc二0.480x2.066二0.961(MPa)trttm查表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，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，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)丫二1.27。按式(3.0.3)rY(c+c)二1.27x(2.724+0.961)二4.679(MPa)Wf=5.0(MPa)rprtrr因而，所選普通混凝土面層厚度(25cm)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。方案三：初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度h=25cm。基層選用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層厚度hl=12cm。底基層選水泥穩(wěn)定碎石，厚度h2=20cm。基層與底基層之間采用防水土工布隔開。板平面尺寸選為寬3.75m，長4.5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量因為設(shè)計為普通混凝土路面且交通等級為重型交通，由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)表3.0.6和附錄F.3查得：設(shè)計彎拉強度f=5.0Mpa，彎拉彈性模量E二31Gpa。cmc2、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.1,判斷路基屬于干燥狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：E=44.5(MPa)03、底基層和基層的回彈模量基層選用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層回彈模量選用：E1=1500MPa。底基層選水泥穩(wěn)定碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定碎石基層的回彈模量選用：E2=1500MPa。

基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)中，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2E+h2E 0.122x1400+0.22x15000.122+0.22t1 22二二 二1473.529MPa0.122+0.22h2+h212TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"Eh3 Eh3(h+h)2 1 1、++12(+ )-112 12 4EhEh1122\o"CurrentDocument"1400x0.123+1500x0.23(0.12+0.2)2 1 1 、12二3.959MN-m+(12二3.959MN-m1400x0.121500x0.2h二312D/E二V'12x3.959/1473.529二0.318(m)x xxa二6.22a二6.22x1—1.51x(E/E>0.45L6.22x1—1.51x(1473.529/44.5>0.45L4.276b=1-1.44(E/E>0.55=1-1.44x(1473.529/44.5)-0.55=0.790xoE=ahbE(E/E)/3=4.276x0.3180.790x44.5x(1473.529/44.5)1/3=247.324(MPtxoxoa)普通混凝土面層的相對剛度半徑按式(B.1.3-2)計算為r二0.537hvE/E二0.537x0.25x331000/247.324二0.672(m)3ct荷載疲勞應(yīng)力計算按式(B.1.3)，標(biāo)準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為b=0.077r0.6h-2=0.077x0.6720.6x0.25-2=0.970(MPa)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)計基r準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)：K二Nn二(10007813)0.057二2.506fe根據(jù)公路等級，由表B.1.2，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)k二1.30。按式(B.1.2),荷載疲勞應(yīng)力計算為cQ二KKKQ二0.87x2.506x1.3x0.970二2.751(MPa)prrfcps溫度疲勞應(yīng)力永藍高速公路屬W區(qū)，查《規(guī)范》表3.0.8可選取最大溫度梯度Tg應(yīng)取86(°C/m)為Tg=86(°C/m)。板長4.5m,l/r=4.5/672=6.698，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.26m,B=0.6。按式(B.2.2),最大溫度梯度時混凝x土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：q=aEhTB/2=1x10-5x31000x0.25x86x0.6/2=2(MPa)tmccgx溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，按式(B.2.3)計算為：tK=fIa(Q4m)c—b1=50xl0.841x(2”23—0.058=0.480tQLf」2L 5.0 」tm r再由式(B.2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為：Q=KQ=0.480x2=0.961(MPa)trttm查表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，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，查表3.0.3,確定可靠度系數(shù)Y=1.27。r按式(3.0.3)Y(Q+Q)=1.27x(2.751+0.961)=4.714(MPa)Wf=5.0rprtr r(MPa)因而，所選普通混凝土面層厚度(25cm)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。4.3.2中濕狀態(tài)方案一：初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度h=25cm。基層選用水泥穩(wěn)定碎石厚度hl=24cm。墊層選天然砂礫，厚度h2=15cm。板平面尺寸選為寬3.75m，長4.5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。

材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量因為設(shè)計為普通混凝土路面且交通等級為重型交通，由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)表3.0.6和附錄F.3查得：設(shè)計彎拉強度f=5.0Mpa，彎拉彈性模量E二31Gpa。cmc2、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.1,路基屬于中濕狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：E=33(MPa)03、基層和墊層的回彈模量基層選用水泥穩(wěn)定碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量選用：El=1500MPa。墊層選天然砂礫，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，天然砂礫的回彈模量選用：E2=180MPa。基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計算回彈模量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)中，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：h2E+h2EE二 _1 2_2xh2+hh2E+h2EE二 _1 2_2xh2+h212二1129.213MPa0.242+0.22TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"Eh3Eh3(h+h)21 1D二11+芬2+1 2( + )-1x12 12 4EhEh1122\o"CurrentDocument"1500x0.243+180x0.23 (0.24+0.2)2 1 1二+(+ )-112 4 1500x0.24180x0.2二2.734MN-mh二3.12D/E二312x2.734/1129.213二0.307(m)\o"CurrentDocument"x xxa二6.22xa二6.22x1—1.51x(E/E)-0-45L6.22x1—1.51x(1129.213/33〉0.45L4.304x0b=1-1.44(E/E>0.55=1-1.44x(1129.213/33)-0.55=0.794E=ahbE(E/E)/3=4.495x0.322o.8i9x33x(1129.213/33)1/3=180.814(MPa)t xoxo普通混凝土面層的相對剛度半徑按式(B.1.3-2)計算為r二0.537h^'E/E二0.537x0.25x331000/180.814二0.746(m)ct荷載疲勞應(yīng)力計算按式(B.1.3)，標(biāo)準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為：b=0.077r0.6h-2=0.077x0.7460.6x0.25-2=1.033(MPa)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。考慮設(shè)計r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)：K二Nn二(10007813)0.057二2.506fe根據(jù)公路等級，由表B.1.2,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)k=1.30。按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計算為cb二KKKb二0.87x2.506x1.3x1.033二2.929 (MPa)prrfcps溫度疲勞應(yīng)力永藍高速公路屬W區(qū)，查《規(guī)范》表3.0.8可選取最大溫度梯度Tg應(yīng)取86(°C/m)為Tg=86(°C/m)。板長4.5m,l/r=4.5/0.794=6.034，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25m,B=0.6。按式(B.2.2),最大溫度梯度時混凝x土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：b=aEhTB/2=1x10-5x31000x0.25x86x0.6/2=1.966(MPa)tmccgx溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，按式(B.2.3)計算為：tfb 75.0fb 75.0八小—1.966 ccicK—厶a(—tm)c—b— x0.841x( )1.323—0.058tbf1.966L 5.0 」tm r再由式(B.2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為:=0.475b二Kb二0.475x1.966二0.933(MPa)tr ttm查表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，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，查表3.0.3,確定可靠度系數(shù)Y=1.27。r按式(3.0.3)YQ+Q)二1.27x(2.929+0.933)二4.905(MPa)Wf=5.0(MPa)rprtrr因而，所選普通混凝土面層厚度(25cm)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。方案二：初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度h=25cm?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定砂礫厚度hl=25cm。墊層選用天然砂礫厚度h3=15cm。板平面尺寸選為寬3.75m，長4.5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量因為設(shè)計為普通混凝土路面且交通等級為重型交通，由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)表3.0.6和附錄F.3查得：設(shè)計彎拉強度f=5.0Mpa，彎拉彈性模量E二31Gpa。cmc2、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.1,路基屬于中濕狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：E=33(MPa)03、基層和墊層的回彈模量基層選用水泥穩(wěn)定砂礫，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定砂礫基層回彈模量選用：El=1300MPa。墊層選天然砂礫，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，天然沙粒墊層的回彈模量選用：E2=180MPa?；鶎禹斆娴漠?dāng)量回彈模量和計算回彈模量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)中，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：

h2E+h2EE二 _1 2_2xh2h2E+h2EE二 _1 2_2xh2+h212二1003.529MPa0.252+0.152TOC\o"1-5"\h\z八 Eh3 Eh3(h+h)2 1 1D=—1^+2^+1 2( + )-1x12 12 4EhEh1122\o"CurrentDocument"1300x0.253+180x0.15s (0.25+0.15)2/ 1 1 、=+(+ )-112 4 13000x0.25180x0.15=2.740MN-mh=3.12D/E=翠'12x2.740/1003.529=0.320(m)\o"CurrentDocument"x xxa=6.22x1—1.51x(E/E丄佔L6.22x1—1.51x(1003.529/33)-0-45L4.2xob=1-1.44(E/E>0.55=1-1.44x(1003.529/33)-0.55=0.780xoE=ahbE(E/E)/3=4.2x0.3200.78。x33x(1003.529/33)1/3=177.897(MPa)txoxo普通混凝土面層的相對剛度半徑按式(B.1.3-2)計算為r=0.537h,'E/E=0.537x0.25x3：31000/177.897=0.750(m)ct荷載疲勞應(yīng)力計算按式(B.1.3)，標(biāo)準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為：b=0.077r0.6h-2=0.077x0.7500.6x0.25-2=1.037(MPa)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r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)：K=Nn=(10007813)0.057=2.506fe根據(jù)公路等級，由表B.1.2,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)k=1.30。按式(B.1.2)，荷載疲勞應(yīng)力計算為cb=KKKb=0.87x2.506x1.3x1.037=2.938 (MPa)prrfcps溫度疲勞應(yīng)力永藍高速公路屬W區(qū)，查《規(guī)范》表3.0.8可選取最大溫度梯度Tg應(yīng)取86(°C/m)為Tg=86(°C/m)。板長4.5m,l/r=4.5/0.750=6.001,由圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.25m,B=0.58。按式(B.2.2)，最大溫度梯度時混x凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計算為：b=aEhTB/2=1x10-5x31000x0.25x86x0.58/2=1.933(MPa)tmccgx溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)k，按式(B.2.3)計算為：tK=fIa(^4m)c—b|=^^xl0.841x(^933)?—0.058=0.469tbLf」1.933L 5.0 」tm r再由式(B.2.1)計算溫度疲勞應(yīng)力為：b=Kb=0.469x1.933=0.906(MPa)trttm查表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應(yīng)于一級安全等級的變異水平等級為低級，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，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)丫=1.27。r按式(3.0.3)Y(b+b)=1.27x(2.938+0.906)=4.882(MPa)Wf=5.0(MPa)rprtr r因而，所選普通混凝土面層厚度(25cm)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。方案三：初擬路面結(jié)構(gòu)初擬水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度h=25cm?；鶎舆x用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石，厚度hl=12cm。底基層選水泥穩(wěn)定碎石，厚度h2=20cm。底基層頂面用防水土工織物與基層隔開。墊層選用天然砂礫，厚度i3=15cm。板平面尺寸選為寬3.75m，長4.5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量因為設(shè)計為普通混凝土路面且交通等級為重型交通，由《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)表3.0.6和附錄F.3查得：設(shè)計彎拉強度f=5.0Mpa，彎拉彈性模量E=31Gpa。cm c2、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.1,路基屬于中濕狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：E=33(MPa)03、基層和底基層、墊層的回彈模量基層選用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定碎石回彈模量選用：El=1400MPa。底基層選水泥穩(wěn)定碎石，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定粒料底基層的回彈模量選用：E2=1500MPa。墊層選天然砂礫，查《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)附錄F.2，水泥穩(wěn)定粒料底基層的回彈模量選用：E3=180MPa?；鶎禹斆娴漠?dāng)量回彈模量和計算回彈模量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2011)中，按式(B.1.5)計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：首先把底基層和墊層換算成既有當(dāng)量回彈模量和當(dāng)量厚度的單層，則：0.22+0.152E'=E2h22+匪=1500x0.22+180XO.152=i024.8MPaX h220.22+0.152D'=E2h23+已彳人彳3*g+h』2(丄十丄)】X 12 4 E2h2E3h3TOC\o"1-5"\h\z1500x0.23+180x0.153(0.2+0.15)2 1 112=1.809MN-m=+(+ )-112=1.809MN-m1500x0.2180x0.15h'二312D/E=3'12xl.809/1024.8二0.277mx xx所以：h2E+h2E+h2E=—1 1x xh2+h21x0.122x1400+0.2772x1024.80.122+0.2772=1084.196MPaTOC\o"1-5"\h\z八Eh3E'h'3 (h+h*1 1 、D=ii+x_+ix( + )-ix12 12 4EhEh'112x1400x0.123+1024.8x0.2773 (0.12+0.277)2/ 1 1 、二+(+ )-112 4 1400x0.121024.8x0.277二6.161MN—mh二312D/E二312x6.161/1084.196二0.409 (m)X' xxa=6.22x1—1.51x(E/E丄0彳5也6.22x1—1.51x(1084.196/33)-0-45也4.269xob=1—1.44(E/E>0.55=1—1.44x(1084.196/33)-0.55=0.789xoE=ahbE(E/E)/3=4.269x0.4090.789x33x(1024.8/33)1/3=222.649(MPa)txoxo普通混凝土面層的相對剛度半徑按式(B.1.3-2)計算為r二0