路面结构设计计算书有计算过程的样本

公路路面结构设计计算示例

一、 刚性路面设计

交通组成表

1) 轴载分析

路面设计双轮组单轴载100KN

⑴ 以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 ① 轴载换算:

16

1100∑=⎪

⎭⎫

⎝⎛=n

i i i i s P N N δ 式中 : s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数;

i P —单轴—单轮、 单轴—双轮组、 双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN;

i N —各类轴型i 级轴载的作用次数; n —轴型和轴载级位数;

i δ—轴—轮型系数, 单轴—双轮组时, i δ=1; 单轴—单轮时, 按

式43.031022.2-⨯=i i P δ计算; 双轴—双轮组时, 按式22.05

1007.1--⨯=i i P δ; 三轴—双轮组时, 按式22.08

1024.2--⨯=i i P δ计算。

轴载换算结果如表所示

车型

i P

i δ

i N

16)(P

P N i i i δ

解放CA10B 后轴 60.85 1

300 0.106 黄河JN150

前轴 49.00 43.03491022.2-⨯⨯

540 2.484 后轴 101.6 1

540 696.134 交通SH361

前轴 60.00 43.03601022.2-⨯⨯ 120 12.923 后轴 2⨯110.00 22.052201007.1--⨯⨯ 120 118.031 太脱拉138

前轴 51.40 43.0340.511022.2-⨯⨯ 150 1.453 后轴 2⨯80.00 22.051601007.1--⨯⨯

150 0.969 吉尔130 后轴 59.50 1 240 0.059 尼桑CK10G

后轴

76.00

1

1800

2.230 16

1

)(

P

P N N i i i n

i δ∑== 834.389

注: 轴载小于40KN 的轴载作用不计。 ② 计算累计当量轴次

根据表设计规范, 一级公路的设计基准期为30年, 安全等级为二级, 轮迹横向分布系数η是0.17~0.22取0.2, 08.0=r g , 则

[][]

362

.69001252.036508

.01

)08.01(389.8343651)1(30=⨯⨯-+⨯=⨯-+=ηr t r s e g g N N 其

交通量在4

4102000~10100⨯⨯中, 故属重型交通。

2) 初拟路面结构横断面

由表3.0.1, 相应于安全等级二级的变异水平为低~中。根据一级公路、 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24cm, 基层采用水泥碎石, 厚20cm; 底基层采用石灰土, 厚20cm 。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m, 长5.0m 。横缝为设传力杆的假缝。

3) 确定基层顶面当量回弹模量tc s E E ,

查表的土基回弹模量a MP E 0.350=, 水泥碎石a MP E 15001=, 石灰土

a MP E 5502=

设计弯拉强度: a

cm MP f 0.5=,

a

c MP E 4101.3⨯=

结构层如下:

水泥混凝土24cm 水泥碎石20cm 石灰土20cm

×

按式( B.1.5) 计算基层顶面当量回弹模量如下:

a x MP h h E h E h E 102520.020.0550

20.0150020.02

222222122

2121=+⨯+⨯=++= 1

2

211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x

1233)2

.05501

2.015001(4)2.02.0(122.0550122.01500-⨯+⨯++⨯+⨯=

)(700.4m MN -=

m E D h x x x 380.0)1025

7.412()12(3

1

31

=⨯==

165.4)351025(51.1122.6)(

51.1122.645.045.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡

⨯-⨯=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

-⨯=--E E a x

786.0)35

1125(44.11)(

44.1155

.055.00=⨯-=-=--E E b x

a x b

x

t MP E E E ah E 276.212)35

1025(35386.0165.4)(3

1

786.031

00=⨯⨯⨯==

式中: t E ——基层顶面的当量回弹模量, a MP ; 0E ——路床顶面的回弹模量,

x E ——基层和底基层或垫层的当量回弹模量, 21,E E ——基层和底基层或垫层的回弹模量,

x h ——基层和底基层或垫层的当量厚度, x D ——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度, 21,h h ——基层和底基层或垫层的厚度, b a -——与0

E E x 有关的回归系数

普通混凝土面层的相对刚度半径按式( B.1.3-2) 计算为: ()m E E h r t

c

679.0)276

.21231000

(24.0537.0)(

537.03

13

1=⨯⨯==

4) 计算荷载疲劳应力p σ

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: a ps MP h r 060.124.0679.0077.0077.026.026.0=⨯⨯==--σ

因纵缝为设拉杆平缝, 接缝传荷能力的应力折减系数87.0=r K 。考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数454.2392.6900121057.0===v e f N K

( v —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,

计算。

f

f f

d l v ρ017.0053.0-=) 根据公路等级, 由表 B.1.2考虑偏载和动载等因素, 对路面疲劳损失影响的综合系数25.1=c K

按式( B.1.2) , 荷载疲劳应力计算为

a ps c f r pr MP K K K 829.206.125.1454.287.0=⨯⨯⨯==σσ 5) 温度疲劳应力

由表3.0.8, Ⅳ区最大温度梯度取92(℃／m)。 板长5m ,364.7679.05==r l ,

由图B.2.2可查普通混凝土板厚65.0,24.0==x B cm h 。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: