水泥混凝土路面课程设计

水泥混凝土路面设计

1标准轴载交通量分析

高速公路设计基准期为30年，安全等级为一级，我国公路水泥混凝土路面 设计规范以汽车轴重为100kN 的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为BZZ —100 凡前、后轴载大于40KN （单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为：

n

P i 16

N s

i 1

^100)

式中： N s — 100KN 的单轴一双轮组标准轴数的通行次数;

R —各类轴一轮型；级轴载的总重（KN ）； n —轴型和轴载级位数；

叫一各类轴一轮型i 级轴载的通行次 j —轴一轮型系数。

表1-1轴载换算结果

式中： N e —标准轴载累计当量作用次数（日）；

t —设计基准年限；

g r — 交通量年平均增长率，由材料知，g r =0.05；

n —临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下（表1-2），取0.20。

则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数

:N e

N s [(1 g$

1] 365

g r

表1-2 混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数

公路等级

纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站

0.17 〜0.22 / / ” 行车道宽＞7m

0.34 〜0.39 二级及二级以下公路

行车道宽＜ 7m

0.54 〜0.62

N s

i N i

(R)16

=511.835

i 1

100

N e 248 X104

因为交通量100X104

v 248X 04

v 2000X104

次，故可知交通属于重交通等级。

2拟定路面结构

由上述及表16-20知相应于安全等级一级的变异水平的等级为低级， 根据高 速公路重交通等级和低级变异水平等级查表 16-17得初拟普通混凝土面层厚度大 于240mm 。普通混凝土板的平面尺寸为宽 4m,长4.5m ，拟定各结构层厚：普 通混凝土面层厚为250mm ；基层选用水泥稳定粒料，厚为 180mm;二级自然区 划及规范知垫层为150mm 的天然砂砾，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为 5.0Mpa ，路基回弹模量为 30Mpa ;低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量去

N e

N s [(1 g/

1] 365

g r

=1013 Mpa

式中

丫一混凝土板的相对刚度半径（m ）； H —混凝土板的厚度（m ）;

E c —水泥混凝土的弯沉弹性模量（Mpa ）;

op —标准轴载

P s 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（Mpa ）;

k r —考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝,

h i'E , h ；E 2 12

(h i

h 2)]_

4

(

E 1h 1

1300 0.183

600 0.153

12

(0.18 0.15)2 4

( 1

(

1300 0.18 1 ) 600 0.15)

=2.57 (MN.m ) h x

12D x X

1

)3

=( 1

12 2.57 3 )3=0.312m 1013

a 6.22[1 1.51(空)0.45] = 6.22[1 1.51(^31

) 0.45] =4.293 E 0 30

E x 0 55 1013 0 55

b 1 1.44(」) =1 1.44( ) =0.792

E 0 30 E 1

E t

ah ；E °(W )3

E

1013 1

= 4.293 0.3210'792 30 (

)3 =165 Mpa 30

普通混凝土面层的相对刚度半径为： 1

1

E c 3

31000 3

r 0.537h(」)3

0.537 0.25 (

) 0.769m

E t

165

3计算荷载疲劳应力

根据高速公路、重交通，初拟普通混凝土面层厚度为 0.25m

由下列公式求得：

0.5373 E c E t ps

0.077 06h 2

k f k r k c

ps

k f

0.057 e

k r =0.87〜0.92,纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界 k r =1.0,

纵缝为设杆拉的企口缝，k r =0.76〜0.84,;

k c —考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，按公

路等级查下表3-1；

表3-1 综合系数k c

q ps —标准轴载P s 在四边自由板的临界荷载处产生的荷载应力(MPa)。

ps

0.077 0.6h 2

= 0.077 (0.769)0.6 0.252 =0.975 k f N 0.057

24800000.057

=2.314

根据公路等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综和系数

k c 1.30,

则荷载疲劳应力为：p k f k r k c ps 2.314 1.3 1.0 0.975 2.93MPa

4.计算温度疲劳应力

由《路基路面工程》知，II 区最大温度梯度取88 (C /m)。板长4.5m

L/r=4.5/0.769=6.0;已知混凝土板厚0.25m, Bx=0.60，则可知最大温度梯度时混 凝土板的温度翘曲应力：

B x —综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数；

d m —最大温度梯度时土板的温度翘取应力(Mpa)

式中：

a —混凝土的温度线膨胀系数；

T g — 最大温度梯度，T g =88°c/m；

c E

c

hT g B x tm

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