公路水泥混凝土路面设计新设计标准规范混凝土板厚度详细计算示例

1、#*公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例内容提要本文主要把公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011 ）中的计算每个示例，加上标题、要点、提示，便于学习和查阅。关键词公路水泥混凝土路面设计规范计算示例示例1粒料基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基单层板模型）序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.23Fr=4.5 MPa2级配碎石0.20E=300 MPa3路基：低液限黏土查表 E.0.1-1 E=80 MPa距地下水位1.2m，查表E.0.1-2湿度调正系数0.75路床顶综合回弹模量 E=80 X 0.75=60 MPa(1)(2)(3)(4)二级公路 设计

2、轴载累计作用次数Ne=74.8 X 104次 中等交通荷载等级板底当量回弹模量值Et=120 MP a;设计轴载 Ps=100 KN ; 最重轴载 Pm=180 KN ;设计厚度 0.25m=计算厚度0.24m+0.01m ;示例I粒斜基层上SS土面计加公路自然区划D区拟新建一条二级公路，路面宽加,路基为低额限黏土，路床顶距地 下水fe平均1.2叫当地的租集料以花岗岩为主，拟采ffl普通混礙土路面.经交通调査得 知设计输裁尺=lOOkK,星®轴载P.寻l50kZ设计车道便用初期®计轴载的日作用次 数为100次,交通星年平均增长率为5號.（】）交通分析由表30，二级公路的设计

3、茶准期为20年，安金等级为一级r 4附录A ft A. 24 临界位处的车辆轮迹横向分布糸数取032,按式（A.2.4）计算得到蛙计基准期内设 计车道设计轴载累计作用次数：由S3.0.7可知，属中等空通荷载等级（2）初拟路面结构由表3.0.2,施工质量变异水平选择中级，抿jg二级公路、中等交通荷载等级和中级 变异水平，查表43 ,初拟普通混擬土血层哼度为Z3m, S层选用级配碎石，厚0. 20m, 晋通混礁土板的平面尺寸4. 5m X 3. 5m*纵a为设拉杼平縫横缝为不设传力杆的假鏗， 路肩面层与行车道面层等厚并设拉杆相连.G）路厨材料参数确定按表*68,取普土面层的弯拉遐度标准值为相应弯拉

4、弹性模最与 泊松比为29GP'CL 15,查附录E喪£4.3-2,粗集料为花岗岩的混屣土线蠶胀系敎 - 10xl0-7=C査表EOJ-l,取低液限黏土路基回弹模ft SOMPao査表E. 0. 1 J,取距地卞水位 l板底地基当#回弹模fi血取为120MPX普通混蹴土面层的弯曲剛度2按式（B. 2. 2书）计算相对刚度半径r按式（B.2.22） 计算.二叫=Jg缪込23； = 30 MN . m 12(1 -vl) I2x (1 -0.15)2in时的湿度凋整系数为0*7矢由此得到路床两综合回弹模R为80x0. 7刍=60MPd,査 表EO2J,取级配碎石基层回弾模S为3 O

5、OMP齢按附录B式（B2 4J） 式（B2 4.4）计算板底地基当量回禅模盍如下：血Sg。河）/£九：二讐二则対血忙=孕t = Al =0. 20nia=0. 261nCfeJ +0. 86 =0. 26xln(0, 20)+0,86=0. 442& = (¥)* =(醬)a" x60 = 122. 2MPa叫竽 = 10"畑 0x623 x88 m 5储三 1 49MP已温度疲劳应力系数h按式（B.3.4）计算.亠 f rg,再计算面层、基层荷载、4 5 ri 1 491型刼nua=倫阴恥（注I7乂叫皿46再由式（氏3, 1）计算温度疲劳应力：

6、几=Wig =0.46 X 1.49 = 0. 69 MPa（6结构极限状态校核查表3-0* 1及表3（X 4,二级公路、屮等变异水平条件下的可靠度系数X取1.1九 按式0.4-1）和式（34-2）校核路面结构极限状态是否满足要求.齐（疔芦 + 6-1-13x（3.44 +0. 69） =4. 67=4.5MPa 片呵+6“） =1.13 x（2,33 +1.49） =4, 32今=4,5MPa显然,初拟的路面结构不能满足要求口将混凝土面层厚度增至0.24ni口重复以上计 算，得到荷载疲劳应力b厂3,26MP%最大荷载应力疔pg二2.21MI比最大温度应力 5唤= L47MP叭温度疲劳应力 =

7、0,67MPa,然后再进行结均极限狀态验算。儿（"产+0=1 13x（3” 26+0 67） =4.46可=4,5MPayfSmJKeJ “ 13x（2.21 r L47） =4.16/=4. 5 MPa满足结构极限状态要求，所选的普通混淒土面层计算厚度0.241可以承受设计基准 期内设计轴载荷戦和温度梯度的综合疲勞作用，以及重轴载在最人温度梯度吋的一次 极限作用.取设计厚度为0 2501。示例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.26Fr=5.0 MPa2水泥稳定砂砾0.20E=2000 MPa3级配砾石0.18E=250 MPa4

8、路基：低液限粉土查表 E.0.1-1 E=100 MPa距地下水位1.0m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.80 路床顶综合回弹模量 E=100 X 0.80=80 MPa要点（弹性地基双层板模型）(1)(2)(3)(4)一级公路设计轴载累计作用次数Ne=1707 X 104次 重交通荷载等级;板底当量回弹模量值 Et=125 MPa ;设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN;由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径 温度应力（下层板温度应力不需计算）；设计厚度 0.27m=计算厚度0.26m+0.01m ;示例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算（

9、1）交通分析由表3.0.1，一级公路的设计基®期为30年，安全等级为一级.由附录表一L 2.4,临 界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0*22。按式（A.2.4）计算得到设计基准期内设计 车道标破荷载累计作用次数： 冲，1（1+讣""36§"200订（匕£产1皿65其022“ 707 x2 次.公路自区划IVE新建一条一级公路,路基土为低液限粉土.雜床顶距地下水位 LOm,当地粗集料以砾石为主。拟釆用普通混凝土面层，基层采用水泥稳定砂砾。经交 通凋査分析得知，设计轴载为巴=100尿,最S轴载几=180kN,设计车道使用初期标准 轴载a作

10、用次数为3 200,交通量年平均增氏率为5% °'& 05由*3.0.7可知，属S交通荷载等级.（2）初拟路面结构施工变舁水平取低等级.根据一圾公跆重交通荷等级和低变异水平尊级，實表 4沢朋拟普通混凝土面层厚度为0,26m,水泥穩定妙砾基层4 20叽底基层选用级配砾 石序（UBmo单向"路幅宽度为2x3.75ni（行车道 + 2. 75m（硬路肩）*行车道水泥混凝 土面层板平面尺寸取5-Onix3,75ni,纵缝为设拉杆平執横缝为设传力杆的假缝。硬路 肩面层采用与行车道面层尊厚的混凝土,并设拉杆与行车道板相连。（3）路面材料参数論定按裘和附录E.OV,取普通

11、混凝土面C的弯拉强度标准值为54MPb相应的 弯拉弹性模fi与泊松比为31CPx（tl九砾石粗集料混凝土的线膨胀系数a,= 11 xK）"/g查表几0. 1J,取低液限粉土的回弹模量为ICOMPa,査表匕01兀取距地下tK位 1Um时的湿度调整系数为0, 80c由此,路床顶综合回弹模*取为100 x0. 80二SOMPa. 査附录E.0, 2,水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2 O（）G'P自，泊松比取0. 2（）,级配砾石庇基层回弹模量250MPa,泊松比取0.35, 按式（R2 4-1）式（B2 44）计算板底地基综合0弹模量如下：£； = £ EJ /

12、g厲=-2S0iMPuft* £*打=A =0, 18 mtIa =0. 2Mn（札）+0. 86 =0. 26 k 18） +0. 86 =0* 4（4篇） x8O = l2«, 2MPa板底地基综合回弹模«瓦取为125M卩混凝十面民板的弯曲刚度久式（& 2.2心）h半刚性基层板的弯曲刚度久式（B.4.1-2） 1、路面结构总相对刚度半径G式（B.4.13）为： 12（1） D 砧：'12（】“：）叫譬）1/1MlQQQm驾=46.4MN .12x(1-0.15')2 000x0.012x(1-0,20)药曲-（4荷应"T

13、9;g X0.878"* xO.26' x lOO"二 l.452MPa* 4"'辛跖試a*卅"買0；6" “so" = 2,522MPa+按式（B.4.1），标雇轴载和极限荷藏在临界荷位处产生的商载应力为: _】4, X 1Q "鸟密丄-1 rtCLW _1 + D/D, * E L 45 X 100 tj. 1 j/ Ur+ p/d/- % 匕=按式(R.Z1)计算面层荷载疲劳应力，按式(B.2.6)计算面层最大荷载应力。=扎出 =0. 87 X 2. 584x1. JOxL452 =3. 59 MPar

14、"r 4 Koy 二0.87xlJ0x2,522 = 2.41 MPa其中;应力折减系数& =0. «7 B. 2* I条):综合系数10(表B. 2J )；疲劳应力系数*r= /V； = （1 7M 斗血广8= 2,584式（氐 2, 3）。（刃淘慣应力大fli度梯度取92 %：/m.按B.3.3和B”5.2计算综合温度翘曲应力-II,=4 613MPa/in和内应力的温度应力系数 口1 J 0, 26 Q. 20 丁 131 000 + 2 000 J按式（3,3.1）计算温度疲劳应力：4*).4 xL3y 14<5.4 + L 39 X4 6131/*=

15、0* 131m(4 613xO,878：-464)x(kl313_o"(4 6,1,3x0, 131 -4i,4) x0,878' '£5,0帀r m矶儿9°厂 _ _/1珀血(1.90)迪(19(0 M06h(lWHin(lg9)片 0 200L (1 +小*(1.90間(】3) 7nh(l*90)cosh(h56)+0.199 一口 "L 77e *= X Cl - 0 J31 ( I - Cl ) = L 77ex 0.833 -0.131 x(l -0. 833)=0.438按式(EL 土 2)计算面层最大S度应力："4

16、 臺冲;垃.】ZO"x3ipOOg26 如汕症"79MFa2 r -2温度疲劳应力系数k"按式（乩34）计算: &子L5»-058 = 0L 442% 二出6皿=山 442 X L 79 = 0.79MPfl（6结构极限状态校核査表304,级安全等级,低变异水平条件下,可1度系数兀取L 14。按式（10.4-1 式（3.（1肛2校核路面结构极限状态是否满足婆求：y（竹=1- 14x（3. 59 +0. 79） =4. 99/=5.OMPa儿（“ P® J 儿 14 X （2.41 + L =4. 79 今"OMPa拟定的由计算

17、厚度h 26m的普ata瞬土面层和I'flSO.怡m的水泥®定粒料基S纽 成的路面給构擒足要求，可以承受设计基准期内荷栽应力和温度应力的综合疲劳柞用，以 及«轴载在最大温度梯度时的一次作用二取幄«土面层设计斥度为6 27皿心rg,再计算面层、基层荷载、(5)(6)示例3碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.30Fr=5.0 MPa2沥青混凝土夹层0.043碾压混凝土0.18Fr=4.0 MPa4级配碎石0.20E=250 MPa5路基：低液限粉土查表 E.0.1-1 E=95 MPa距地下水位2.0m，查表E.

18、0.1-2湿度调正系数0.85路床顶综合回弹模量 E=95 X 0.85=80 MPa要点（弹性地基双层板模型）(1)(2)(3)(4)一级公路设计轴载累计作用次数Ne=3.186 X 108次特重交通荷载等级；板底当量回弹模量值 Et=130 MPa ;设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=250 KN;由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径温度应力（下层板温度应力不需计算）；面层与基层竖向接触刚度设夹层取3000 MPa,不设夹层按式（B.5.2-5 ）计算;设计厚度 0.31m=计算厚度0.30m+0.01m ;示例3碾压混凝土基层上混土面板庠度计算公路自然区

19、划IDKff建一条离速公路单向三车道，行车道宽ll75m,路基土为黄 土（低液限»±）,路床顶距地F水位2.0m.当地S集料主要为花岗岩。拟采用碾压混擬 土做基层。经交通调査分析得如，设计鮎载匚=lOGkW*重轴载作=250k*设计车® 使用初期设计轴载日作用次数为42 0C0,交通*年平均增検率为7% C（1）交通分析由表速公路的设计基期为30年，安全等级为一级。由表他2. 4,临界荷 位处的车辆轮迹橫向分布系数取ft 22.按式（A 2,4）计算得到设计基准期内设计车道 标准荷载累计作用次数：&0.07由表3.0.7可炖，属特重交通荷载等级。A;&qu

20、ot;（1+叮一】h捡“ /2血班（1铲乎尸""瑚沁龙卯次(2) 初拟路面结构由衷1，相应于安全等级一级的变异水平等级宜为低级。根据高速公路特重交通丽等级袖氐变异水平等级，査表4-3 丽普a藤王丽韌愛丽叫碾ffi混駐土 基层0.18m,面层与基层之间设40nim厚的沥青混凝土夹层，底基屋选用级配碎石，片 0.2()叫 水泥混凝土上面层板的平面尺寸长为工Om,宽从中央分隔带至路肩依次为 4in,4iuJ.75m,纵缝为设拉杆平縫点缝为设传力杆的假缝，碾压混凝土设纵缝一条, 横縫问距a路肩宽3.50m,采用打行车道等厚混瓏土并设拉杆与行车道板相连(H路面材料参数确定tt表3.6

21、8和附录K0.3.取普通混擬土面层的弯拉强度标准值为5,0MPa,rt应弯 拉弹性模fi和泊松比取31GP弗0J5.B压混凝土弯拉强度标准值为4. OMPa,相应弯拉弹 性欖ft、泊松比为27CPaA15c花尚岩为a集料的混«土热膨脂系数8 = 10x10/*。0. M取低液限粉土的回弹模量为95MPa.査* " 12,取距地下水位 2. Orntit的®度调整系数为05,rtl此得列略床顶综合冋弹模为5 xO. 85 = SOMPa, 査附录Ex(E2*缠配碎石底某晨问弹模ft取25OMPa,按式(B. 2.4)计算板底地基综合当 «回弹模*如下：%

22、= £（屛弗/£斥-等-25<mF迪h = 51A = A xO, 20 mi>i26bi（A.） +仇 86 =0. 26 X In（0.20） *0, 86 = 0,442（r 1 事/ J 耳（"I 机于）恥（需）x80 = 13Z4MPfl桩底地基综合当*回弹S暈K,取为nOMPao混凝土面层板的弯曲刚度久式（B” 2.2-3）,半刚性®层板的弯曲刚度久L式 CB>4.1.2）.路面结构总相对刚度半径G式（B.4 13）为：r EJi 3】000x（130， i2 =* 仆 =厂=7L 4MIS m*12（1 -pj） 12x（

23、】a 15）久=M 27 000 m 叱=13,4MN mb 12（1,-pO 12x（1-0,15'）4 = 1（笛纠"21x（孔第严=l.CM9m(4) 荷载应力按式(B.4.1)，标准轴載和最®荷载在临界荷位处产生的荷载应力计算如下：” k 45 X 半:響 a 片傑=1 45 x fO：買】049% 30x 100也箕令 L062MPa1+2I + 空+ Dp71.4hpE = 145 xf I叫 7疋 IM = 1.45 x叮 X 1* 049°"0. 30x250 = 2.512MPa 呼Db ®I丄IM-JX 1*04 炉

24、® xO. 18- xlOO"制=0* 539MPai 瓦I + 71.4_ L 41 X 10 口佝-jpflL»i 1,41 X 10叫"M - 石飞 b片"71.4I十旺-丽按式(B. 2.】)计算E层荷载疲劳应力："声=hk"护-0.87 x3. 053 X L 15 X 1. 062 = 3,24MPa按式(B.2.6)计算面层*大荷载应力：-竹"=丘山7押=0. 87x1.15x2.512 = 2,51 MPa按式(比4.2 J ) 4算基层荷载疲劳应力：叫=tAffhp. =3.570 X 1,15

25、xO. 539 =2.21 MPa其屮:接縫传荷应力折减系数& =0. 87( R 2,1条);综合系数A, = L15(SB. 2,1)； 面层疲劳应力系数h = NA(3JR6xiy)w= 3亦丸式(比2门1)； 基层疲劳应力系数A： = (3Ji86xlO*)®- -又570式(乩231)。(5) 温度应力71.4 X13.4由a3,0,10.e大s度梯度取wr/m.按b.s.i条，面层与基层之间(设浙青混凝 土夹层)的竖向接触刚度k取3OOOMPa/m.按B.3+3条丄52条计算综合温度翘曲应 力和内应力的温度应力系数尽：1/4-0. 24«m厂(乩+久甘1

26、(71.4 + 13.4) X3 000W： - "J r：二 _ (3(也梵1049° -71,上(124計二。了&比疋豪 (3 000x0,248* -7L4)冥 1.049 厂 *(-丄5I 59亠3叮 3U049"-广 _, f 1 '廟nh(L59cw(L59) *cMh(bj9)g1n(L59)0.419 门 丁心I - ir+7)cQs(L59)sin(L 59 +巫(I, 59)«fih(1.59) ' I +0,784Bl 严叫冥 0-6 L3ll -CJ = 1*7 九 we如梵0764 0.131 xl -0

27、, 764)也 r _=0.322按式(B.3.2)计筲面层最大温度应力：5 0门勢1-0.855x 1-0.04jJ =0. 385=畔Le =323严沁 m 322 = L 35MPa温度疲劳应力系数此”按式(8,3.4)计算：Y芳)f=|.35再由式(B3.1,)计算温度疲劳应力为:=忍5一“ =厲 3«5 X L35 =0.52Mea(6) 结构极限状态校核查表3E.4.确定可靠度系数齐=13仇 按式（3,0.4-1）和式（3. 0,4.2）校垓路面结 构极限状态垦否満足要求t尹+""） -k 30 x（3. 24 +0.52） =4. 89 </；

28、 = 5. OMIPah（巧二【31x（2 +L35） 5.02-5.07； =3, OMPayWbp.二 1 J）kZ2【=2. 87弘=4. OMPa所拟路面结构满足车辆荷截和温度梯度的综合疲劳作用最重轴载在最大温度梯度 时的一次作用产生结购应力与沼凝土弯曲强度相当.取泪凝土面层设卄卑度为0.31rr. 贫混凝土基层设汁厚度为Q.岭,沥青混凝土夹层设计厚度0. 04m示例4面层复合板的厚度计算要点（复合板模型）序号路面结构厚度（m）备注1橡胶水泥混凝土0.08Fr=4.5 MPa2普通水泥混凝土面层0.17Fr=5.0 MPa3水泥稳定碎石0.20E=2000 MPa4级配砾石0.20E=

29、250 MPa5路基：低液限黏土查表 E.0.1-1 E=80 MPa距地下水位0.9m，查表E.0.1-2湿度调正系数0.70路床顶综合回弹模量 E=80 X 0.70=60 MPa(1)(2)(3)4一级公路设计轴载累计作用次数 Ne=400 X 10次 重交通荷载等级；板底当量回弹模量值 Et=110 MPa ;设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN;先计算出复合板的等效弯曲刚度 Dc、c等效厚度、半刚性基层板的弯曲刚度Db、路面结构总c cb想对刚度半径rg，再计算复合板的荷载、温度应力;计算厚度0.08m的橡胶水泥混凝土与0.17m的普通混凝土复合而成的面层满足

30、要求。示例4面层fi合板的厚度计算公路自然区划n区某一城市新世一条穿城四车itt级公路路基土为低液限黏土、路 床顶距地下朋位03m,地区粗集料为石灰岩。拟采用面层耳合板:低噪声的椽胶水泥混 凝土上面层+普通混土下面层，基层选用水泥稳定碎石O经交通调査分析得知设计轴 載巴=1 mkN,根限轴载P护臺1 SOkN,设计车道使用初期标准轴载Q作用次数为750交通 fl年平均增长率为,.梵通分析由叢3.0.1 级公路的设计慕祥期为如年安全等级为二级。由表L2.4,临界荷 位处的车辆轮逊横向分布系数取広22。按式（丄2* 4）计算得到设计基旌期内设计车道 标准荷戟累计作用次数；他二gni" X

31、丹二胞沁器二U浑422罰仙次由表3,0.7可知属S交通荷載等级。 （右初拟路面结构由表3.0.1 *招应于安全等级二级的异水平祷级为低-中级.粮据级公路重交 通荷载等级和中需变异水平等® 杳表4-3初拟面层复合板厚度为0.25m,K中，豫K水 泥ffi凝土上血厚CX 08叫普通木？BiS凝土下面厚0. 17叭水泥稳定碎石fie0,20rajO 层选用级配砾石0.30m,行车道水泥混疑土路Ifli板的平面尺寸为50尬弹3.对巾，纵縫 为设tt杆平缝”幟缝为设传力杆的假缝.硬路肩宽3m,采用与行车道等厚普通混凝土 面层，并设拉ff与行车道板相连。3）K面材料参数确定崔叢3山8,和附录E4

32、T,取普通混擬土面层的弯拉强度标准俏为廿朋Pm*相府弯 拉弹性模和泊松比为31 GPa A 15;橡胶木泥哉褪土弯拉强度标准值为4.3MPa,弯拉弹 性模量利泊松比为27GPa.O, 15.粗巣料为石灰石的混概土热膨系数茫吃=8 x査表E.niJ,取低液限黏土 0弹模凰为aOMPa査表E.0-1.2"取距地下水位0.9m 时的湿度调整系数为670o由此，路味顶塚合回弹模fi为80xO,70 =60MPa, A附谯 E,0.2,水泥穩定碎石基层淖性模fi取2 OOOWu,泊松比取0.20;级配砾石ffiX层回丼模 富取2孔MP日.泊松出取0.35,按式（瓦2” 4）计算板民地綜合回弹模

33、*如下；E严家 g 警=250MPah、= =Zi, =0, 20m!«】a=0.261n（AJ +0+ 86 二Q 26 x ln0. 20） +0+ 86 =0* 4422 喘S 筒广 X 3 = H2. 7IPa板底地®塚合回弹模星岳取为110 MPa,4混凝上血总复合板的等效弯曲刚度瓦式（IK5H-l）A等效浮度丈（3612）h半 刚性基层板旳弯曲刚度巩式（吐4. I2）h路面结构总相对刚度半径珥式（B.4J.3）计 算如下； 方=邑血空十虹M* 12（1 ：）十 4（1-记）27 000 xaof+31 000 玄0 1尸，（X Q8+山 17）3 J I =12

34、（1 -0. 15'）+ 4（1 -a I宁）U? 000 x 0.08 31 OOOxOJ?= 38. 7MN * m丄b 丁 27 000x0* 08x(0 Qg +7127 000x0108 + 31 boo=0.121 inJ =丄.E卄九（九+ h总）2站十叭心应L =2.42 Jr=0,246ra。严 ghj-2 5 冥 0.20：二心彌绍 rb 12(1 -此)12 買(l"*20jJ瓦，/3&7 + L39严 as】idl x(I =0馬dm(4)荷載疲劳应力按式(ti.4. M)和式 B. M) 计算设计轴戟和議朿荷载在临界荷位处产生的荷载应力： %

35、= 口5 江呼:；壮班二 1*45 X 鸟;2 86严 xO* 24L 其 KX严=L396MPa 1 壬38.?= 145冥£；倚£寓賈=Z'：】叮 xa 8&4*«x0. 246-= x 180°鼻=1 772MPb按式(B.2J)计算®层复合扳荷载疲劳应力按式(B.2.6)计募面恳S合板*大荷 载应力：(7pj =0. 87 x2- 379 x L 10 x L 596 =3* 63MPa船bpm 二 0. 87 X b 10x2* 772 = 2* 65MPa其中:接缝传荷能力显应力折减系数此"用7( &

36、; N 1条)：综合系数气 J 10( R2 1 h面层疲劳应力系数 b = .V； =(400x10 严=2. 379(式(B. 2.3-1),(5)温度应力= 4 634Mra/m由表30,10,垠大温度悌度取84弋/叭ffib.3.3条Z 5.2条汁算综合温®翘曲应 力和内应力的温度应力系数址;、(屏冷爲'2也 £丿 2 131 000 fT>血J (札吩-乩片二(4 634 2 864“ 卫7 xO* 1 新二"CVp-瓦)' (4634x0. 130* -辄 7) xO. R64,"'J 1 晶h(1.93)<

37、;<"(1. 93) + 皿小(L9町命(1.g3) = _ aiM"E V7c cos(1.93sm(L93) + sinhC 1.93)cwh( 1 3) = "TTU莎='九=1.77丁5如g： xCl-0J3I(1 -f) = 1 门花耳 xf).R5l -OJll x(l -G吧1)= 0*472胺式(B.6.2-1)、式(出丄2-2)计算面S复合様最大温度应力；“1力-0 2列晋 + 1噜2鸽 F 沪“ .0.08x27 00027Q00 、 0' 08.=h Z 仆 17 x31 000 十叽- 2 .帀)儿 036口£

38、;应(兀| +3)” ” 8 xl0-*x84 x3l 000 X (0. 06 +0,1720. 472xL036 = L：7MPa*fir/ = -耳/I-0. 041370温度疲劳应力系数此，按式(B. 3计算: Y芳鍔再由式(B.3.1计算温度疲劳应力:370x1,27 = 0 47MPa(6) 结构般限状态校核査表左04, 一级公路、中变异水平T的可靠度系数%=L20,按式(3.0.4-!) fn式 (34.4-2)校核賂面结枸极限状态是否港足要求：爲(7 芦+20x(3. 63 + 0.47)胡-921；=二 0Mb儿(%. +6") =1-20x(2.65+1.27)

39、=4. 70sg/=5J)MPa拟定的由计算厚度乩呢m的橡胶水泥混凝±0J7m的普通混凝土®合而成的面 K满足要求.可以承受iS计基«期內荷载应力和温度应力的综合疲劳作用以及最重轴截 在最火温«狒度时的一次作用。示例5旧混凝土路面上加铺沥青混凝土设计(2)(3)(4)要点：复合式面板，沥青上面层的作用主要是提供路面的表面使用功能，并有一定承载作用，通过分 析增加40mm沥青上面层方可减小 10mm昆凝土下面层厚度。混凝土板是主要承载层，其作用类似于普 通混凝土面层，这是计算分析及设计的主要着眼点。通过对有沥青上面层的混凝土板的三维有限元法 分析，得出了荷

40、载应力与温度应力的修正公式及有关计算系数，并绘制出计算诺模图。计算时，应先 求无沥青上面层时混凝土板的应力，之后再考虑沥青上面层的影响，从而得到有沥青上面层的混凝土 板的荷载应力和温度应力。序号路面结构厚度(m)备注1沥青混凝土加铺层0.10细粒式沥青混凝土 40mm粗粒式沥青混凝土 60mm2旧混凝土面层0.26Fr=4.5 MPa (调查实测)3基层顶面调查结果基层顶面回弹模量标准值E=100 MPa(1)已建一级公路剩余设计基准期30年内设计车道设计荷载累计作用次数Ne=3.73 X 107次 重交通荷载等级；设计轴载 Ps=100 KN ; 最重轴载 Pm=200 KN ;旧路通车10

41、年，再设计使用年限 30年，是由于沥青加铺层保护作用，可再使用30年；经计算，所选沥青混凝土加铺层厚度(0.1m),使得旧混凝土面层不仅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，也可以承受最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。示例：旧混凝土路面上加铺沥»®«±层设计公路自然区划IV的一条已建一级公路"原混凝土面层厚0.26m.板栓5叭纵縫为设拉 杆平缝，横缝为设传力杆假缝，基层为厚0.20m的水泥稳定砂砾.经交通调查分析得知. 设计轴載P. =100帆最重轴裁化=200迅设汁车道目前设计轴载H作用次数为7 000, 已建成通车K)年.

42、经Wfi评定路面损坏状况和接缝传荷能力的分级标准为优良，无板 底脱空.旧混癡上路面结构参数训克结果:弯拉强度实测标准值为45MIV弯拉弹性模 *标准值为29GF叫®层顶面回弹模H标准值为lOOMPfl.拟加铺沥育混凝土面层，以® 善路面使用性能.试确定沥青混擬土加铺S厚度。(0交通分析由表3.O., 级公路的设计基准期为30年自由表Ad.4,临界荷位处的平辆轮迹橫 向分布系数取0.22.取交通»年平均增长率为5%。按式(A.2.4)计算，辆余设计甚准 期内设计车道设计荷载累卄作用次数为：二也吐士爲JOQM(那無m 22 =173 X心次S00-15。粗集料为砾石的

43、混凝上热膨胀系数« =10x 10-Vt 0 S层就面当量回弹模量£, 取 lOOMPa按式(2.2-3)计算混凝土闻层板的弯曲刚度仿：打 E尺29 000上9 26孑 -12(1 -处)"12 X (1二H“)按式(B,2,2-2)计算路面结构总楫对刚度半径叩/B/43*45Gr = l (才)=L21=09 6m(4)荷载疲劳应力 按式设计轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力计算；疔严1.47><0¥叫孑疋対= 1.47 X 10 J xO.夕 16“ xO* 26x IOC严=1.551MPa%= IMxItrV%；= 1.47x1

44、0' xO,xO, 26*=2.976MPa由26in ,E/E, -29 000/100 =290,査图 Cb2,得 f.工 h 5兀按式(C.1.2U).式(Gl.2.2)计算有沥肯混凝土上®层的旧混凝土板在设汁轴载和 扱限荷栽作用下临界荷位fc产生的荷载应力为：% = (L -£&入)Cp, = (1 -L53 xO, 1) X 1.551 =1.3J4MPa吧=(1 -勿Jo西=(11) x2. 976 =2. 521 MPa按式(B.23-1)计算疲劳应力系数：k产疋=(d 73=2.701根据氐2. 1条，取应力折诫茶数& =0. &am

45、p;7，综合寒数札"0“按式(B.N1)计算混擬土面层的荷载疲劳应力*按式(B.2币)计算最大荷载应力：05由表4.0J可知，属重交通尊级。(2)初拟路面结构根据规范8.6.4条的观定”初拟凝土面加铺层厚度为th 1叫由40mm细輕式 ffi青混凝土和60rn粗粒式沥青®凝土两层組成乜按弹性地基单层板进行路面结构的应力分析.(3) 10混凝土路面刚度半径=43.45MN * m混凝土面层的弯拉强度标准值为4,5MPa,相应弯拉弹性模S为29GPa,泊松比为87 X2.70I xL 1() x L 514 = 3. 39? MPaHkKbprn. m0 87 X 1.10x2

46、.521 =2. 413 MPa(5)温度疲劳应力根擴表3.0.10. W区、无沥青上面层时温度梯度为89X：/m. A.=0Jm时*杳表C.2. 1 得潟度梯度傷正系数乙=山59则温度梯Sr,=89x0.59=53X/m,按式(R.3.3-1).式 CB.3.3-3)计算综合温®翘曲应力和内应力的温度应力系数C _3inh( 1. 819) cos( L 819) + codi( 1.819) Mn( 1.81§) _ 了翻L- cos(1.819)siE(b819) +siiih(L819)cosh(L81S)Z?l=1*77 X 厂z 沁 m X 0.748 -0.

47、131 x(l -0.748) =0. 380按式CB.3.2)计算最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力：二弩叫二glOf 心呷 226x53 2 380 = 0. 7.9MFa4 5 r754力、5 X 于孑-0 05可二0-129查衣区宀0. 841也=氐05&宀=1 323©温度®劳应力系数按式 (B.3+4)计算："产佥W芳)r "59按式B3.1)计算面层板温度披劳应力：% "冋B 129x0, 7S9 -0; 097 9MPa 由 =0, 26m 和 E. =29 OOOMhi,査图 C.2. 1= G.砒矢按式(U2.1

48、-1)、式(CN 12)计算有沥音混土上面层的混凝土面层板温度條劳应 力和最大洱度应力：”毎=(1= (1 +0.675 xO. 10) xG.097 9 =0. 105MFa= ( 1j = (I +0.675 xfl. 10) xO. 759=0. SlOMPa(O结钩扱限状态校核査表工ai 级公路的妥全等圾为一级*目标可靠度为90嗚变异水平等级为中级匚 再臺表3上4确楚可靠度系数升=1.20.按式(3.0.4-1)和式(3.0,42)计算： 兀("声+(7山,)=L 20x(3. 397 +0. 105) 4. 20 s4.5MFa齐(1 +=L2nx (2 4B +0

49、71;10) =3.RfiX=4.5MPa因而所选沥育混凝土加铺层厚度(OHm) .便曙旧混凝土面层不仅可以承受没if基 «期内拓载应力和温度应力的综合彼劳作Hk也可以承受最巫轴载在最大温度梯度时的 次作用。示例6连续配筋混凝土路面配筋设计要点：连续配筋混凝土路面厚度设计方法和流程与普通混凝土路面相同，其面层纵向配筋率确定方法 以横向裂缝平均间距、横向裂缝缝隙平均宽度以及钢筋屈服强度作为控制标准，是参考美国力学一经 验法设计指南中引用的连续配筋混凝土路面纵向配筋率计算方法得出的。对原规范关于连续配筋混凝 土路面纵向配筋率计算的相关内容做了校大修改。序号路面结构厚度（m）备注1连续配筋

50、混凝土面层0.26Fr=5.0 MPa , fc=42 MPa,ft=3.22 MPa2水泥稳定碎石0.18E=2000 MPa3路基：黏土(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)一级公路重交通荷载等级；纵向钢筋选用 HRB335钢筋，设配筋率P =0.75%，钢筋的埋置深度Z =0.10m,钢筋直径ds=16mm 计算横向裂缝间距：平均裂缝间距：计算得到Ld = 0.722 m- 0.72m （小于裂缝平均间距 1.80m的要求）。计算横向裂缝平均缝隙宽度：bj=0.453 - 0.45mm小于缝隙平均宽度0.50mm的要求。计算裂缝处纵向钢筋应力：bs=323.162 MPa （小

51、于钢筋屈服强度 335MPa）计算结果满足裂缝宽度、裂缝间距和裂缝处钢筋的应力三方面的要求，因此初拟的纵向钢筋配 筋率是合适的。钢筋间距或根数计算 ： 或每延米纵向钢筋根数为1/0.103=9.7 - 10根横向钢筋按6.2.1条计算确定，并应满足施工时固定和保持纵向钢筋位置的要求。横向钢筋应 位于纵向钢筋之下；横向钢筋间距宜为 300600mm直径大时取大值；横向钢筋宜斜向设置， 其与纵向钢筋放入夹角可取60°。示例：连续K筋S凝土SS纵向配筋计算公自然区别ID区新建一条一级公踏匾玄涌荷载等级选用谨续配筋混凝十面层厚 路基土为»土 基层采用庠O 1苦m的水泥總定碎石.（1

52、）计算参数混凝土弯拉强度为5.0MPa. je表E. 0.3-1,混凝土抗压强度£ -42MPa,混！g±抗拉 强度人=3- 22MP1.混艇土泊松比叫-0, 15，混凝土a度 24kNAnfa凝土线膨胀系 数筈"1 xicrVx。黃表氐0混瞬土面层与基E剛輪阻系数M訂头由表3.0J0.取公路自然区划m区的最大正温度梯度为92£AnS大负温度梯度 按"5正温度梯ffi取值./；= -92/3 = -3（X71An.公路自然況划1111区，局=0. 68. 年平均空气相对湿度热-40蛰，钢肪埋蹩处捉凝土探与硬化时®度的最大温遂 ir =

53、35r e混耀土水灰比ff7C=0.4,混S土用水量400N/m采用盖麻布养生凹=1.0。纵向钢筋选用HRtn鮎钢筋，设配筋率p±O乃警钢筋的埋H深度 = 0. 10m,钢筋 直径=16mm,钢筋的线聲胀系数耳-9X10-VT,按附录10*4,取钢筋的弹性模fi E； =2（K） OOOMFa,钢筋度扎=335MHa,(2)讣獵横向裂縫间距佻=«, X (1,51 "三0：£小 + 270) X 10 *= 1.(1 x(L51 xUr xl 400： ' x40"m+ 270) xlO"- 4. 845x10 E站=£.( I -e：) =4. 845 X 10 * X (1 -0.护)=4. 535 X 10" 包二 a兔 +e出=L I xlO"'* x35 +4. 534 xlO* =8.385 xlO 民=4, 81 A' -5.42A,+ L.4.81 x0. 2