公路水泥混凝土路面设计

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。n联”fPT（1）；孰=2.22父103限43s仁1、100jdi=1.07X10-R-22（3）；6i=2.24X10-R-22（4）Ns100KN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i级轴载的总重（KN；轴型和轴载级位数；Ni各类轴型i级轴载的作用次数；a轴-轮型系数，单轴-双轮组时，d=1；单轴-单轮时，按式（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

2、算车型P(KN)露N（次/日）6iNi£)16100小客车前轴16.566526540后轴23.0126540中客车前轴25.555517560.0001SH130后轴45.1017560.0022大客车前轴28.70P524.21631P0.0018CA50后轴68.20116313.5728小货车前轴13.40P727.316250BJ130后轴27.40116250中货车前轴28.70524.27050.0008CA50后轴68.2017051.5443中货车前轴23.70569.15310EQ140后轴69.2015311.4682大货车JN150前轴49.00416.577

3、63.5695后轴101.6017761000.37特大车日野KB222前轴50.20412.17565.0674后轴104.3017561482.7595拖挂车五十铃前轴60.00381.7515.4918后轴100（3轴）0510nPmNs=£&N）16也1002503.8457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,所以交通量车道分布系数取1.0。Ns=E0.5X1.0X2503.8457=1251.9228次查公路水泥硅路面设计规范(JTGD4

4、0-2002)，此路面属重交通，设计使用年限为20年。由公路水泥硅路面设计规范(JTGD40-2002)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Nt为:Ne=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硅路面设计规范(JTGD40-2002)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%),厚为h1=0.20m。垫层选用厚度为h=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

5、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硅路面设计规范(JTGD40-2002)表3.0.6,取普通混泥土面层的弯拉强度标准值fr=5MPa,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa(2)土基的回弹模量参照公路水泥硅路面设计规范(JTGD40-2002)附录F,路基回弹模量取E°=35MPa。查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取Ei=1500MPa,天然砂砾回弹模量取。按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下：a=6.221-1.15(且)045=3.98E。-b=1一1.44昌-55=0.75EoE1Et=ahbEo(x)3=172.96MPa

6、E。普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2)计算为Ecr=0.537h（Ec）3=0.727mE3 、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平缝，接缝传荷能力的应力折减系数K=0.87。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，由公路水泥硅路面设计规范（JTGD40-2002）»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kc=1.20按式（B.1.2）,荷载疲劳应力计算为二pr=krkfkc0Ps=0.872.5121.201.104=2.8954 、温度疲劳应力由公路水泥硅路面设计规范（J

7、TGD40-2002）表3.0.8,田区最大温度梯度区93C/m。板长，由图B.2.2可查普通混凝土板厚，h=0.24m,Bx=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温度疲劳应力系数kta=0.855,b=0.041,c=1.355按式(B.2.3)计算为fkt=fra(tm)c-b=0.549tmfr=0.553再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为5、可靠度计算由公路水泥硅路面设计规范(JTGD40-2002)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，查公路水泥硅路面设计

8、规范(JTGD40-2002)»表3.0.3,确定可靠度系数或=1.10,按式(3.0.3)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F.5,得混凝土抗拉强度标准值ft=3.5(MPa),粘结刚度系数ks=34(MPa/mm)连续配筋混凝土干缩应变/h=O.0002。16mm查附录F.4,得到弹性模选用HRB3351纹钢筋，直径为：量Es=200GPa屈月艮强度fsy=335MPa2 、横向裂缝间距计算ftEc(:cT；sh)按式(E.O.2-3),混凝

9、土温缩应力系数为=0.2053.5_5131000(110350.0002)初拟配筋率p=O.7%,按式(E.O.2-2),计算钢筋贡献率为：=：Es=0.7%200000-0.0452Ec31000c由=0.205卅=0.0452,查图E.O.2,得b=5.6,代入式(E.0.2-1)中二1710mm=1.71m满足横向裂缝间距1.02.5m的要求。3 、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,按式(E.O.3)计算裂缝宽度为4 、钢筋应力计算根据钢筋贡献率为，查图E.0.4,得钢筋温度应力系数，按式(E.0.4)计算钢筋应力为二s=Es(：c.Tst：s=T)=322

10、MPa:二fsy=335=315MPa5 、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400四、确定结构层设计参数根据公路水泥硅路面设计规范(JTGD40-2002)»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列表如下路基状态结构层层厚(cm)中湿水泥混凝土面层24水泥稳定碎石基层20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o(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，上部应锯切梢口，深度为35mm宽度为6mm梢内灌塞填缝料。填缝料2、横向接缝横向施工缝具位置尽可能选在缩缝或胀缝