混凝土路面设计

混凝土路面设计 Prepared on 22 November 2020

(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%

路基土为低液限黏土，路床顶距底下水位2m ，路基处于干燥状态。

设计标准轴重BZZ100KN ，最重轴重P m =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 s =

∑δi

n i=1N i (

P i 100

)10

（2） 标准轴载累计作用次数

由表 t=10年 gr=%

η取0.55

N e =N s [(1+gr )t −1]×365

gr

N e

=

320.405[(1+7.5%)10−1]×3657.5%=90.995×104

中交通荷载等级。 （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 c =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。

基层采用水泥稳定砂砾基层。 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，面层混凝土的弯拉应力取

砾石粗集料的热膨胀系数αc =11×10−6/℃

混凝土弯拉弹性模量与泊松比为29GPa

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（查表） 路床顶综合回弹模量取为E 0==64

水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2000MPa ,泊松比取 板底地基回弹综合模量 E x =

∑ℎi 2

n i=1E i ∑ℎi

2n i=1⁄

=3000MPa ℎx =∑ℎi =0.2m n

i=1

α=0.26ln (ℎx )+0.86

=0.26ln (0.2)+0.86=0.442

E t =（E x E 0

）α

E 0

=（200064）

0.442

×80

=366.28MPa

板底地基综合回弹模量E t 取365MPa

混凝土面板的弯曲刚度D c D C =(

E C ℎ3

c

12(1−V c

2))=

29000×0.21312(1−0.162)

=22.968MN .m

半刚性基层的弯曲刚度D C D b =(

E b ℎ3

b

12(1−V b 2))=

2000×0.2312(1−0.212)

=1.39MN .M

路面结构总相对刚度半径 r g =1.21(

D C +

D b

E t

)

13

=1.21(22.968+1.39

366.28t )

1

3

=0.490m

（5） 荷载应力

设计轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力： σps

=1.45×10−31+D b D

C ⁄r g 0.65ℎc −2P s 0.94=

σps

= 1.45×10−31+1.3922.968⁄0.4900.65×0.21−2×1000.94=1.492MPa

σps

=1.45×10−3

1+D b D

C

⁄

r g0.65ℎc−2P m0.94=

σps

=

1.45×10−3

1+1.3922.968

⁄

0.4900.65

×0.21−2×1500.94

=2.184MPa

面层荷载疲劳应力，面层最大荷载应力：

σpr=k r k f k cσps

=0.88×2.186

×1×1.492

=2.870MPa σpmax=k r k cσpm

=0.88×1

×2.184

=2.870MPa 其中：应力折减系数k r= 0.88，四级公路综合系数k c=，疲劳应力系数

k f=Ne v=(90.995

×104)0.057

=2.186

（6）温度应力

最大温度梯度取88℃/m

综合温度翘曲应力和内应力的

温度应力系数B L

K n=

1

2

(

ℎC

E c

+

ℎb

E b

)

−1

=

1

2

(

0.21

29000

+

0.20

2000

)

−1

=

4662.4Mpa

m

rβ=(

D C D b

(D C+D b)K n

)

1

4

=(

22.968×0.495

(22.968+0.495)4662.4

)

1

4 =

0.10

ξ=−

(K n r g4−D C)rβ3

(K n rβ−D C)r g3

=−

(4662.4×0.4904−22.968)0.1013

(4662.4×0.1014−22.968)0.4903 =0.094