二级公路水泥混凝土路面厚度计算书(例题)

水泥混凝土路面厚度计算书

1 轴载换算

表1.1 日交通车辆情况表

序号 汽车型号 流量 （辆/天） 前轴重（kN ） 后轴重

（kN ） 后轴数 轮组数 1 解放CA15 200 20.97 70.38 1 2 2 解放CA50 260 28.70 68.20 1 2 3 黄河JN253 150 55.00 2×66.00 2 2 4 尼桑CK20L 180 49.85 100.00 1 2 5 日野KB222

330 50.20 104.30 1 2

∑==n

i i i i s P

N N 1

16)100(δ

其中i δ为轴-轮系数，单轴-双轮组时，1=i δ，单轴-单轮时，按下式计算：

43.031022.2-⨯=i i P δ

双轴-双轮组时，按下式计算：

22.051007.1--⨯=i i P δ

三轴-双轮组时，按下式计算：

22.081024.2--⨯=i i P δ

表1.2 轴载换算结果表

车型

kN P i /

i δ

i N

16

)100

(

i i i P N δ 解放CA15

前轴

20.97 599.88 200 61068.1-⨯

后轴

70.38

1

200

0.725

解放CA50

前轴 28.70 524.16 260 41089.2-⨯

后轴 68.20 1 260 0.5695 黄河JN253

前轴

55.00

396.28

150 4.17 后轴 00.662⨯

61026.4-⨯

150 0 尼桑CK20L

前轴

49.85 413.38 180 1.082 后轴 100.00 1 180 180 日野KB222

前轴

50.20 412.15 330 2.21 后轴

104.30 1

330

647.24 累 计

834

2 确定交通量相关系数。

2.1 设计基准期内交通量的年平均增长率。

可按公路等级和功能以及所在地区的经济和交通发展情况，通过调查分析，预估设计基准期内的交通增长量，确定交通量年平均增长率γ。取%5=γ。

2.2车辆轮迹横向分布系数η

表2.1 车辆轮迹横向分布系数η 公路等级

纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站

0.17～0.22 二级及二级以下公路

行车道宽>7m 0.34～0.39 行车道宽≤7m

0.54～0.62

注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。由规范得：二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，取39.0=η。

⒊ 计算基准期内累计当量轴次。

设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数，可按下式计算确定。

[]

ηγ

γ365

1)1(⨯-+⨯=

t s e N N

代入数据得[]

62010926.339.005

.0365

1)05.01(834⨯=⨯⨯-+⨯=

e N 次

属重交通等级。

4 初拟路面结构。

由规范得，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查规范初拟普通混凝土面层厚度为0.22m 。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m 。垫层为0.15m 低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m,长5.0m 。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

5 路面材料参数确定。

根据规范，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa ，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa 。

路基回弹模量取30MPa 。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa ，水泥稳定粒基层回弹模量取1300MPa 。

6 计算荷载疲劳应力。

新建公路的基层顶面当量回弹模量和基层当量厚度计算如下：

MPa h h E h E h E x 101315

.018.015.060018.013002

22

2222122121=+⨯+⨯=++= 1

2

211221322311)11(4)(12-++++=h E h E h h h E h E D x

1

233)15

.0600118.013001(4)15.018.0(1215.06001218.01300-⨯+⨯⨯++⨯+⨯= m MN •=57.2

m E D h x

x x 312.01013/57.212)12(

3

3/1=⨯== 293.4)301013(51.1122.6)(51.1122.645.045.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡

⨯-⨯=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-=--E E a x 792.0)30

1013(44.11)(

44.1155

.055.00=⨯-=-=--E E b x

MPa E E E ah E x b

x t 165)30

1013(30312.0293.4)(

3

/1792.03/100=⨯⨯⨯== 选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。设计基准期内的荷载疲劳应力系数按下式计算确定。

νe

f N k = 式中ν是与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，ν=O.057；碾压混凝土和贫混凝土，ν=0．065。

故376.2)10926.3(057.06=⨯==ν

e f N k

普通混凝土面层的相对刚度半径按公式31

)(537.0t c E E

h r =计算。

代入数据有m E E

h r t

c 677.0165/310022.0537.0)(537.0331

=⨯⨯==

标准轴载P S 在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力计算为：

MPa h r ps 259.122.0677.0077.0077.0260.0260.0=⨯⨯==--σ

标准轴载s P 在临界荷载处产生的荷载疲劳应力按下式确定：

ps c f r pr k k k σσ=

因为纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0=f k 。k c 按公路等级查下表确定。20.1=c k

表6.1 综合系数k c

代入数据，荷载疲劳应力计算为：