水泥路面设计.docx

1、公路水泥混凝土路面设计一、轴载换算水泥混凝土路面结构设计以 100KN 的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。（1） ； （2）610nisiPN30.42.1i iP（3） ； （4）5.2.7i i80.i iNs100KN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型 级轴载的总重i（KN） ；轴型和轴载级位数；各类轴型 级轴载的作用次数；iNi轴-轮型系数，单轴-双轮组时， =1；单轴-单轮时，按式i i（2）计算；双轴-双轮组时，按式（3）计算；三轴-双轮组时,按式（4)计算。轴载换算车型 (K

2、N)iPi(次 /日)iN16)0(iiPN前轴 16.5 665 2654 0小客车后轴 23.0 1 2654 0前轴 25.55 551 756 0.0001中客车SH130 后轴 45.10 1 756 0.0022前轴 28.70 524.2 1631 0.0018大客车CA50 后轴 68.20 1 1631 3.5728前轴 13.40 727.3 1625 0小货车BJ130 后轴 27.40 1 1625 0前轴 28.70 524.2 705 0.0008中货车CA50 后轴 68.20 1 705 1.5443中货车 前轴 23.70 569.1 531 0EQ140 后

3、轴 69.20 1 531 1.4682前轴 49.00 416.5 776 3.5695大货车JN150 后轴 101.60 1 776 1000.37前轴 50.20 412.1 756 5.0674特大车日野KB222 后轴 104.30 1 756 1482.7595前轴 60.00 381.7 51 5.4918拖挂车五十铃 后轴 100（3轴） 0 51 0niisPN116)0(2503.8457上表为双车道双向交通调查结果， 取交通量年平均增长率为11.1。小于 40KN 的轴载可略去。调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分布系数，一般取 0.5，车道数为 1，所以交通量

4、车道分布系数取 1.0。Ns=0.51.02503.8457=1251.9228 次查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002) ，此路面属重交通，设计使用年限为 20 年。由公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)取轮迹横向分布系数为 0.37，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数 Ne为： 3651se=10980291.39 次二、路面板厚度计算设计道路路基为中湿状态，故按以下步骤进行路面板厚度计算1、初拟路面结构查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 4.4.6，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为 h=0.24m, 基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5）

5、 ，厚为 h1=0.20m。垫层选用厚度为 h2=0.20m 的天然砂砾。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为 4.0m,长为 5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。2、材料参数的确定（1）混泥土的设计弯拉强度与弹性模量按公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.6，取普通混泥土面层的弯拉强度标准值 ,相应弯拉弹性模量标准值为MPafr5GPaEc31（2）土基的回弹模量参照公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)附录 F，路基回弹模量取 。查附录 F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取 MPaE150，MPaE350天然砂砾回弹模量取 。2=175按式（B.1.

6、5）计算基层顶面当量回弹模量如下：=211+22221+22 =0.221500+0.221750.22+0.22 =837.5=131+23212 +(1+2)24 ( 111+ 122)1=15000.23+1750.2312 +(0.2+0.2)24 ( 115000.2+ 11750.2)1=2370=(12)13=(122.37837.5)13=0.32498.)(15.2.645.0Eax=3.97075.0)(4.1.0Ebx=0.749 MPaahxbt 96.2)(310=172.14普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为 mEhrtc72.0)(53.031

7、=0.7283、荷载疲劳应力计算按式（B.1.3） ，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为=0.0770.62=0.0770.7280.60.242=1.105因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 。考虑设87.0rk计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。 根据公路等级，由公路水泥砼路=(10980291.39)0.057=2.519面设计规范(JTG D40-2002)附录 B，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 20.1ck按式（B.1.2） ，荷载疲劳应力计算为MPakpscfrp 895.2104.5.87=2.9064、温度疲劳应力由公路水泥砼路面设

8、计规范(JTG D40-2002)表 3.0.8，区最大温度梯度区 93/m。板长 , 由图 B.2.2 可=5,=5.0/0.728=6.868查普通混凝土板厚,h=0.24m, B x=0.65 按式（B.2.2） ，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为=2 =2.25温度疲劳应力系数 ， 35.1,04.,85.cba按式（B.2.3）计算为tk49.0)(bfakcrtmtrt=0.553再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为=0.5532.25=1.2445、可靠度计算由公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.1，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级

9、的变异水平等级为中级，目标可靠度为 85%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)表 3.0.3，确定可靠度系数 10.r， 按式（3.0.3）(+)=1.10(2.906+1.244)=4.5655.0因而所选的普通混凝土面层厚度 h=0.24m，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。三、连续配筋混凝土面层纵向配筋计算1、计算参数混凝土强度等级为 C40，查表 F5，得混凝土抗拉强度标准值=3.5(MPa)，粘结刚度系数 =34(MPa/mm)，连续配筋混凝土干缩应变tf sk=O.0002。sh选用 HRB335 螺纹钢筋，直

10、径为： 16mm，查附录 F.4，得到弹性模=量 Es= 200GPa、屈服强度 =335MPa。syf2、横向裂缝间距计算按式(E.O.2-3)，混凝土温缩应力系数为205.).0351(30.)( shctcTEf初拟配筋率 =O.7，按式(E.O.2-2)，计算钢筋贡献率为0452.312%7.0cs由 .,5.，查图 E.O.2，得 b=5.6，代入式(E.0.2-1)中mEdkbLs 71.10)(42=1680=1.68满足横向裂缝间距 1.02.5m 的要求。=1.683、裂缝宽度计算根据钢筋贡献率为 ，查图 E.0.3，得裂缝宽度系数=0.0452,=5.6，按式 (E.O.3

11、)计算裂缝宽度为=0.86=(+)=0.8114、钢筋应力计算根据钢筋贡献率为 ，查图 E.0.4，得钢筋温度应力=0.0452,=5.6系数 ，按式(E.0.4)计算钢筋应力为=3.6 MPafPaTEsystcs 3532)( =315MPa =3355、钢筋间距或根数计算上述计算均满足要求，则初拟的纵向钢筋配筋率是合适的。钢筋间距为24= 3.140.16240.0070.24=0.12=120四、确定结构层设计参数根据公路水泥砼路面设计规范(JTG D40-2002)的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。水泥混凝土路面各种设计方案

12、列表如下路基状态 结构层 层 厚（cm）水泥混凝土面层 24水泥稳定碎石基层 20中 湿级配碎石底基层 20五、板的平面尺寸水泥混凝土路面设计采用矩形水泥混凝土板，纵向和横向接缝垂直相交，其纵向两侧的横缝不得互相错位。(1)纵缝间距过宽容易产生纵向断裂，因而规范规定板宽不超过4.5m，由于单侧行车道路面宽 6.0m，故设计板宽取为 4.0m。(2)横缝间距取为 5.0m，使混凝土板尽可能接近正方形，以改善受力状态。(3)为使混凝土路面使用寿命较长，设计水泥混凝土板厚为 24cm。六、接缝设计1、纵缝设计一次铺筑宽度为 3.75m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为 35mm，宽度为 6mm，槽内灌塞填缝料。纵向施工缝（单位：mm）纵向缩缝：采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。纵向缩缝（单位：mm）2、横向接缝横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。横向施工缝构造（单位：mm）横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的 1/5-1/4，宽度为 6mm，槽内填塞填缝料。横向缩缝构造（单位：mm）