水泥混凝土路面

1、路面设计水泥混凝土路面一交通量计算 山东省马莱高速公路K210+400K203+000段,在自然区划上属于II区, 地形以丘陵为主，工程沿线地处东亚季风地带，季风显著。拟新建一条高速公路，双向四车道，交通量年平均增长率为9.1%，路基土为粘土。计算设计年通过的标准轴载作用次数 车型车轴小客车 前轴23126201.61E-07后轴11.5126202.45E-12中客车SH130前轴16.518342.52E-10后轴2318345.11E-08大客车CA50前轴28.715211.10E-06后轴68.215211.14小货车BJ130前轴25.75117756.63E-07后轴59.511

2、7750.438中货车CA50前轴28.715851.24E-06后轴68.215851.28中货车EQ140前轴23.718848.76E-08后轴69.218842.44大货车JN150前轴4918289.14E-03后轴101.618281070特大车日野KB222前轴50.217381.20E-02后轴104.317381450拖挂车五十铃前轴441631.24E-04后轴1700.72368E-08632.22E-032520.021小于40KN的单轴和小于80KN的双轴略去不计；方向分配系数为0.5，车道分配系数为0.8。故有：二交通参数分析1. 使用年限内标准轴载作用次数，属于重

3、交通等级；设计使用年限为30年，车轮轮迹横向分布系数为0.20。(由水泥混凝土路面设计规范中表A.2.2查得)2. 累计标准轴次使用年限内的累计标准轴次： 三方案设计现在按设计要求，根据路基的干湿类型，设计多种方案，并进行方案比选如下:I. 假定路基为潮湿状:方案一：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚，垫层为的水泥稳定粒料。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定

4、1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,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,水泥稳定粒料垫层回弹模量取.按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲

5、劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度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。方案二：（一）初拟路面结构由表3.0.

6、1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚，垫层为的天然砂砾。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 （二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取.查附录F.2，天然沙砾垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：

7、普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表

8、3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度不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。方案三：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫层为的天然砂砾。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、

9、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取。查附录F.2，天然沙砾垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影

10、响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期内荷载力和温度应力的综合疲劳作用。方案比选方案一：面层：水泥混凝土板，厚基层：5%

11、水泥稳定粒料，厚垫层：4%水泥稳定粒料，厚 方案二：面层：水泥混凝土板，厚基层：5%水泥稳定粒料，厚垫层：天然砂砾，厚 方案三：面层：水泥混凝土板，厚基层：6%水泥稳定粒料，厚垫层：天然砂砾，厚综上，由于该路段为山岭重丘区，天然砂砾比较丰富，从经济和路面稳定性等各方面综合考虑，路面结构确定选用方案三。II假定路基为中湿状态方案四：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫层为的水泥稳定粒料。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0

12、m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取。查附录F.2，水泥稳定粒料垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力

13、系数。根据公路等级，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期内荷载应力和

14、温度应力的综合疲劳作用。方案五：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为中级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚，垫层为的天然砂砾。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取。查附录F.2，天然砂砾垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回

15、弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式

16、（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度不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。方案六：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫层为的天然砂砾。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝

17、为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取。查附录F.2，天然沙砾垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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

18、路等级，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的

19、综合疲劳作用。方案比选方案四：面层：水泥混凝土板，厚基层：6%水泥稳定粒料，厚垫层：4%水泥稳定粒料，厚 方案五：面层：水泥混凝土板，厚基层：5%水泥稳定粒料，厚垫层：天然砂砾，厚 方案六：面层：水泥混凝土板，厚基层：6%水泥稳定粒料，厚垫层：天然砂砾，厚综上，由于该路段为山岭重丘区，天然砂砾比较丰富，从经济和路面稳定性等各方面综合考虑，路面结构确定选用方案六。III路基假定为干燥状态方案七：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫

20、层为的水泥稳定粒料。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回弹模量取。查附录F.2，水泥稳定粒料垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能

21、力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。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温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.

22、0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度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。方案八：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为中级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫层为的天然沙砾。普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值,相应弯拉弹性模量标准值为。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录,路基回

23、弹模量取。查附录F.2，天然砂砾垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为（三）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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设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，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为（四）温度疲劳应力 由表3.0.8，II区最大温度梯度区。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，。按式（B.2.2）

24、，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）因而所选的普通混凝土面层厚度不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。方案九：（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为中级。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量6%），厚，垫层为的天然砂砾。普通混凝土板的