公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例

公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例

内容提要本文主要把《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中的计算每个示例，加上标题、要点、提示，便于学习和查阅。

关键词公路水泥混凝土路面设计规范计算示例

示例1 粒料基层上混凝土面板厚度计算

要点（弹性地基单层板模型）

序号路面结构厚度（m）备注

1 普通水泥混凝土面层0.23 Fr=4.5 MPa

2 级配碎石0.20 E=300 MPa

3 路基:低液限黏土查表E.0.1-1 E=80 MPa

距地下水位1.2m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.75

路床顶综合回弹模量 E=80×0.75=60 MPa

（1）二级公路设计轴载累计作用次数 Ne=74.8×104次中等交通荷载等级

（2）板底当量回弹模量值 Et=120 MPa;

（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN ；

（4）设计厚度0.25m=计算厚度0.24m+0.01m ；

示例 2 水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算

要点（弹性地基双层板模型）

序号路面结构厚度（m）备注

1 普通水泥混凝土面层0.26 Fr=5.0 MPa

2 水泥稳定砂砾0.20 E=2000 MPa

3 级配砾石0.18 E=250 MPa

4 路基:低液限粉土查表E.0.1-1 E=100 MPa

距地下水位1.0m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.80

路床顶综合回弹模量 E=100×0.80=80 MPa

（1）一级公路设计轴载累计作用次数 Ne=1707×10次重交通荷载等级；

（2）板底当量回弹模量值 Et=125 MPa；

（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN；

（4）由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；

（5）设计厚度0.27m=计算厚度0.26m+0.01m ；

示例 3 碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算

要点（弹性地基双层板模型）

序号路面结构厚度（m）备注

1 普通水泥混凝土面层0.30 Fr=5.0 MPa

2 沥青混凝土夹层0.04

3 碾压混凝土0.18 Fr=4.0 MPa

4 级配碎石0.20 E=250 MPa

5 路基:低液限粉土查表E.0.1-1 E=95 MPa

距地下水位2.0m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.85

路床顶综合回弹模量 E=95×0.85=80 MPa

（1）一级公路设计轴载累计作用次数 Ne=3.186×108次特重交通荷载等级；

（2）板底当量回弹模量值 Et=130 MPa ；

（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=250 KN；

（4）由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；

（5）面层与基层竖向接触刚度设夹层取 3000 MPa,不设夹层按式（B.5.2-5）计算；

（6）设计厚度0.31m=计算厚度0.30m+0.01m ；

示例 4 面层复合板的厚度计算 要点（复合板模型） 序号 路面结构 厚度（m ） 备注 1 橡胶水泥混凝土 0.08 Fr=4.5 MPa 2 普通水泥混凝土面层 0.17

Fr=5.0 MPa 3 水泥稳定碎石 0.20 E=2000 MPa 4 级配砾石 0.20 E=250 MPa

5

路基:低液限黏土

查表E.0.1-1 E=80 MPa 距地下水位0.9m ，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.70 路床顶综合回弹模量 E=80×0.70=60 MPa

（1） 一级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=400×104

次 重交通荷载等级； （2） 板底当量回弹模量值 Et=110 MPa ；

（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN ；

（4） 先计算出复合板的等效弯曲刚度c D ~、c h ~

等效厚度、半刚性基层板的弯曲刚度b D 、路面结构总

想对刚度半径g r ，再计算复合板的荷载、温度应力；

（5） 计算厚度0.08m 的橡胶水泥混凝土与0.17m 的普通混凝土复合而成的面层满足要求。

示例 5 旧混凝土路面上加铺沥青混凝土设计

要点：复合式面板，沥青上面层的作用主要是提供路面的表面使用功能，并有一定承载作用，通过分析增加40mm沥青上面层方可减小10mm混凝土下面层厚度。混凝土板是主要承载层，其作用类似于普通混凝土面层，这是计算分析及设计的主要着眼点。通过对有沥青上面层的混凝土板的三维有限元法分析，得出了荷载应力与温度应力的修正公式及有关计算系数，并绘制出计算诺模图。计算时，应先求无沥青上面层时混凝土板的应力，之后再考虑沥青上面层的影响，从而得到有沥青上面层的混凝土板的荷载应力和温度应力。

序号路面结构厚度（m）备注

1 沥青混凝土加铺层0.10 细粒式沥青混凝土40mm

粗粒式沥青混凝土60mm

2 旧混凝土面层0.26 Fr=4.5 MPa（调查实测）

3 基层顶面调查结果基层顶面回弹模量标准值E=100 MPa （1）已建一级公路剩余设计基准期30年内设计车道设计荷载累计作用次数Ne=3.73×107次重交通荷载等级；

（2）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=200 KN ;

（3）旧路通车10年，再设计使用年限30年，是由于沥青加铺层保护作用，可再使用30年；（4）经计算，所选沥青混凝土加铺层厚度（0.1m），使得旧混凝土面层不仅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，也可以承受最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。