混凝土路面设计

1、(一)设 计 资 料公路自然区划为V区，四级公路。交通年增长率为7.5%路基土为低液限黏土，路床顶距底下水位2mn,路基处于干燥状态。设计标准轴重 BZZ100KN最重轴重包=1.50KN(1)标准轴载与轴载换算，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。N?= ?=i?P?4 言)10(2)标准轴载累计作用次数由表 4.0.1 t=10 年 gr=7.5%由表A.2.4车轴轮迹分布系数取刀取0.55N?(1 + gr)?- 1 X365Ne =grNe_ 320.405(1 + 7.5%)10 - 1 X365=7.5%=90.995 X104由表3.0.7属于中交

2、通荷载等级。(3)初拟路面结构施工变异水平取中级，属于中交通等级荷载。由规范表4-3初拟混凝土面层厚度为h?= 0.21m查公路工程技术标准四级公路设计车速取20KM/h单向路幅宽度为2x3.25m。基层采用水泥稳定砂砾基层0.20m。纵缝为设拉杆平缝。横缝为设传立杆平缝。(4)路面材料参数确定由表3.0.8 ,面层混凝土的弯拉应力取4.5MPa砾石粗集料的热膨胀系数约?=11 X10-6 / C混凝土弯拉弹性模量与泊松比为 29GPa 0.16低液限黏土的回弹模量取80MPa低液限黏土距底下水位2m的湿度调整系数可取0.8 (查表E0.1-2 )路床顶综合回弹模量取为E0 = 0.8x80=

3、64水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2000MPa ,泊松比取0.211板底地基回弹综合模量E?=?+ ? 3 r?= 1.21() ? ?22.968 + 1.39=1.21 (366.28?=0.490m?=1? ?当尸？2=3000MPa工?=1?= E ?= 0.2m?=1(5)荷载应力%= 0.26ln(?J + 0.86设计轴载和极限荷载在临界荷=0.26ln(0.2)位处产生的荷载应力:+ 0.86 = 0.442一?、？ ?=(而)?1.45X10-30.65 n-2 00.940ps =?2r? ?1+ '?20000.4420ps(64)X80 = 366.28MPa板

4、底地基综合回弹模量？?1.45 X10-31 + 1.39?1 +?22.9680.4900.65X0.21-2 X1000.94 = 1.492MPa取 365MPa混凝土面板的弯曲刚度？?33cc/? 29000 X 0.213?9= ( )= :-' 12(1-?务, 12(1-0.16 2)1.45 X10-3_ r 0.65 q-2 00.940ps =?2r? ?1 + . ?0ps22.968MN.m半刚性基层的弯曲刚度？?3-?夕?=( e?P2000 X 0.2312(1-0.21 2)1.39MN.M路面结构总相对刚度半径1.45 X10-31 + 1.39?1 +

5、-22.968X0.21-2 X1500.94面层荷载疲劳应力,载应力:0.4900.65=2.184MPa面层最大荷°pr = krkfkc 0ps=0.88 X2.186 X11二?Jr?= (?+ ?/?22.968 20.495X 1.492=(：)'(22.968 + 0.495)4662.47=2.870MPa0.10=不°pmax = krkc $m=0.88 X1 X2.184=2.870MPa其中：应力折减系数kr = 0.88,_ (K?- ?*?- 一 (k?- ?p?(4662.4 X 0.4904 - 22.968)0.1013-，-Z z

6、(4662.4 X0.1014 - 22.968)0.4903=0.094四级公路综合系数kc=1.0 ,疲劳应力系数=3.367C?=13r? 3X0.490kf = Ne?= (90.995 X104)0.057=2.1861-(T(6)温度应力、sinh(3.367) cos(3.367) + cosh(3.367) sin(3.36? cos(3.367) sin(3.367) + sinh(3.367) cosh(3.36C?= 1 -()义1+0.094最大温度梯度取88 C /m(-0.083 ) =1.076综合温度翘曲应力和内应力的其中3.367转化为角度制等于192 54&

7、#39; 63温度应力系数BlK?= 1(?+ 4-1? 2(? ?4_ 1 0.21 =2(29000?- ?-? sinh(?= . . 2 .?+ ?-?cosh(?=2Bl = 1.77?-4.48 (?C?0.20 -1+)2000)-0.131(1 - C?3Bl = 1.77?4.48 92)1.0764662.4Mpam-0.131(1 - 1.076)=0.787(7)面层复合板最大温度应力tmax 一ocEchcTg , F -BL_ 11 X10-6 x29000 X0.2 X88=2X0.787温度疲劳应力系数Kt：f?, ,'r _, °tmax、八Kt = - at (-f-)- ?4.52.202.2 0.871(45)1.287可以承受设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳 作用，以及最重轴载在最大温度 梯度时的一次极限作用。再加6mmJ梢磨耗厚度取整后, 混凝土面层设计厚度为0.22m-0.071 = 0.564其中查表 B.3.4回归系数at =0.871?2 1.287 ?= 0.071所=Kt otmax = 2.20 X 0.564 = 1.24MPa(8)结构极限状态校核三级安全等级，中等变异水平条件下，可靠度系数1.05¥( %r + 中)= 1