混凝土路基路面设计

目录

1.课程设计题目 (2)

2.课程设计目的 (2)

3.课程设计主要内容 (2)

4.结构组合设计 (3)

4.1交通分析 (3)

4.2初拟路面结构 (3)

4.3路面材料参数确定 (4)

4.4荷载疲劳应力 (6)

4.5温度疲劳应力 (6)

5.接缝设计 (7)

5.1纵向接缝 (8)

5.2横向接缝 (8)

6.混凝土面板钢筋设计 (9)

6.1边缘补强钢筋 (9)

6.2角隅钢筋 (9)

7．施工要求说明 (10)

8.材料用量计算 (10)

8.1面层 (11)

8.2基层 (11)

8.3垫层 (11)

1.课程设计题目

水泥混凝土路面设计

2.课程设计目的

通过课程设计，巩固和加深所学的专业知识，熟悉相关的设计规范和施工规范，掌握实际工程结构设计的全过程。使学生将所学的专业基础和专业课知识在课程设计过程中有机的联系在一起，为进行实际的过程设计奠定基础。要求学生课程设计之后对相关的设计规范，施工和试验规范等有比较系统和全面的了解，并能综合解决沥青路面和水泥混凝土路面结构设计中的实际问题，深入理解沥青路面和水泥混凝土路面的设计理论，掌握设计方法。

3.课程设计主要内容

水泥混凝土路面设计：公路自然区划Ⅱ区拟建一条一级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9米。经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为4500。试设计该路面结构。

（1）、结构组合设计

（2）、材料组合设计

（3）混凝土板厚的确定

（4）板的平面尺寸确定

（5）接缝设计

（6）配筋设计

（7）材料用量计算

（8）施工要求说明

可靠度设计标准 表 4-1 混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分部系数

表 4-2

N s ⎡(1+ g r ) -1⎤ ⎣ ⎦ ⨯ 365⨯η = 4500 ⨯[(1+ 0.05) -1] ⨯ 365⨯ 0.17 水泥混凝土面层厚度的参考范围

表 4-4

4.结构组合设计

4.1 交通分析

位处的车辆轮迹横向分布系数取 0.17。取交通量年平均增长率为 5% 。则设计基准期内设 计车道标准荷载累计作用次数为：

N e =

g r 0.05

t 30

= 1855⨯104

（次）< 2000 ⨯104

（次）

由表 4-3 可得该公路属于重交通等级。

4.2 初拟路面结构

交通等级和中级变异水平等级，由表4-4知，初拟普通混凝土面层厚度为250mm。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚200mm。垫层为150mm低剂量无机结合料。普通混凝土板的平面尺寸长为5m、宽4.5m；纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝.

4.3路面材料参数确定

混凝土面板在行车荷载和温度变化等因素的作用下，将产生压应力和弯拉应力。混凝土面板所受的压应力与混凝土的抗压强度相比很小，而所受的弯拉应力与抗弯拉强度相比则大得多，可能导致混凝土面板开裂破坏。因此，在设计混凝土面板厚度时，应以弯拉强度为其设计标准。

混凝土的强度随龄期而增长，通常以28日龄期的强度为标准。各级交通要求的混凝土设计弯拉强度不得低于表4-5的规定。当90日内不开放交通时，则可采用90日龄期的强度(为28日强度的1.1倍)。

混凝土的强度对路面的使用寿命有重大影响，强度的变化同路面容许的标准铀载作用次数的对数成正比。增加混凝土的强度，可以大大延长路面的使用寿命，取得十分显著的经济效益。因而，应尽可能提高混凝土的强度。结合我国的材料情况和施工工艺水平，《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012—94)规定了设计强度的最低值。条件许可时，应尽量采用高值，尤其是对于特重交通的公路。

混凝土弯拉弹性模量的测试工作，很费时而又不易准确，且其数值的变化对荷载应力计算结果的影响不大。因而，在无条件测试时，可直接采用表4-5所列数值

混凝土弯拉强度标准值f r表4-5

水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值表4-6

稳定粒料基层和土基弯拉强度和抗压回弹模量表4-7项目抗弯拉强度（MPa）抗压回弹模量（MPa）

垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围 表 4-8 h 12E 1 + h 2 E 2 1500 ⨯ 0.22 + 600 ⨯ 0.152 h 12 + h 22 E x = = = 1176MPa (h 1 + h 2 ) ⎛ 1 + 1 ⎫ E h 3 E h 3

D x = 1 1 + 2 2 + ⎪ 1500 ⨯ 0.23

600 ⨯ 0.153

(0.15 + 0.20) + ⎝ 1500 ⨯ 0.2

600 ⨯ 0.15 ⎭ 1 1 ⎡ ⎤ ⎡ ⎛ E x ⎫ ⎛ 1176 ⎫ ⎣ ⎦

⎣ ⎦

按表 4-5 和表 4

-2，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为

f r = 5.0MPa ，相应弯拉 弹性模量标准值为 E c = 31GPa 。

按表 4-7，路基土回弹模量取 E 0 = 35MPa 。按表 4-8，低剂量无机结合料垫层回弹模 量取 600MPa ，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa

则有：基层顶面当量回弹模量计算如下：

0.22 + 0.152

12 12 4 ⎝ E 1h 1 E 2h 2 ⎭ 2 -1

= + + 12 12 = 2.41(MN ⋅ m )

4 2

⎛ ⎫ ⎪ -1

h x = 0.291(m )

-0.45a = 6.22 ⎢1-1.51 ⎪ ⎥ = 6.22 ⎢1-1.51 ⎪ ⎢ ⎝ E 0 ⎭ ⎥ ⎢ ⎝ 35 ⎭

-0.45

⎤ ⎥ = 4.288

⎥