混凝土路面设计

3、水泥混凝土路面设计

本设计中，拟在V 区某地建一条二级公路采用水泥混凝土路面，根据交通部颁《公路水泥混凝土路面设计规范》，故选用单轴双轮轴载BZZ-100进行计算，设计年限为20年，安全等级为三级，变异水平等级为中级。

3.1交通分析

3.1.1轴载换算。

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》规定，以单轴双轮轴载100kN 为标准轴载，用BZZ-100表示，标准轴载的计算参数按照下表确定：

表1 标准轴载的计算参数

标准轴载 BZZ-100

标准轴载

BZZ-100 标准轴载P(kN) 100 单圆传压面单量直径d(cm)

21.3 轮胎接地压强P(MPa)

0.7

两轮中心距

1.5d

∑==n

i i i i s P N N 1

16

)100

(

α 3.1.2交通分级。

表2 交通等级

交通等级 使用初期设计车道日标

准轴载作用次数N s

设计使用年限

普通混凝土

碾压混凝土

特重 >1500 30 >25 >26 重 200~1500 30 23~25 24~26 中等 5~200 20 21~23 22~24 轻

<5

<2

<22

表3 水泥混凝土路面可靠度设计标准

3.1.3设计使用年限和累计作用次数。

根据水泥混凝土路面的交通等级，确定其设计使用年限；按下式计算设计使用年限内的标准轴载累计作

用次数。

ηγ

γ365

]1)1[(⨯-+=

t s e N N

表4 车辆轮迹横向分布系数

3.2初拟路面结构。

根据本设计的技术资料和沿线材料的分布情况，结合路面结构组合设计的原则，拟订路面结构形式。 根据公路等级、交通量等级和变异水平等级查表，拟定本设计的路面结构形式为：普通混凝土面层厚度为0.24m 。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m 。垫层为0.15m 低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸宽4.5m 、长5.0m 。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 表5 水泥混凝土路面层的参考范围

3.3水泥混凝土面板和路基模量值的确定。

根据设计资料确定水泥混凝土面板E C和路基模量E0值；计算基层顶面的当量回弹模量值。首先，查表得出基层顶面的当量回弹模量值，然后，对其进行修正得出计算回弹模量值。

f

表6 混凝土弯拉强度标准值

r

交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（Mpa） 5.0 5.0 4.5 4.0

钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（Mpa） 6.0 6.0 5.5 5.0

注：表中所列的水泥混凝土及钢纤维混凝土弯拉强度标准为我国《公路水泥混凝土路面设计规范》中强制性条文，在设计混凝土路面结构时，必须严格执行。

表7 混凝土弯拉弹性模量经验参考值

弯拉强度（Mpa） 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

抗压强度（Mpa）24.2 29.7 35.8 41.8 48.4

弯拉弹性模量（3

Mpa）25 27 29 31 33

10

表8 中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值（MPa）

表9 基层材料回弹模量参考值范围

3.4计算荷载疲劳应力。

按下式计算荷载疲劳应力。

ps c f r p k k k σσ=

3.5计算温度疲劳应力。

按下式计算温度疲劳应力。

tm

t tr x

g

c c tm k B hT E σσσσ==

2

3.6检验初拟厚度。

()r tr pr

r

f ≤+σσ

γ

3.7计算过程

3.7.1交通分析 1）轴载换算

近期在不利季节调查的双向双车道平均日交通量：

东风EQ140 23.7 69.200 1 640 太脱拉 138 51.4

2*80

2

215

根据公式：

∑==n

i i i i s P N N 1

16

)100

(

δ

车型

Pi/KN δi

Ni Ns 解放CA-10B 后 60.85 1 1140 0.4 黄河JN-150 前 49 490 2.254 后 101.6 1 631.68 东风EQ-140 后 69.2 1 640 2.1 太脱拉138

前 51.4 215

2.08 后

160 3.56

10-⨯

1.39 累计

640

根据表3，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，临界荷位出的车辆轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长率为4%。按公式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：

ηγ

γ365

]1)1[(⨯-+=

t s e N N =620107.239.004

.0365]1)04.01[(640⨯=⨯⨯-+⨯次

查表2，属于重交通。 3.7.2 初拟路面结构。

根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表5，初拟普通混凝土面层厚度为0.24m 。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m 。垫层为0.15m 低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸宽4.5m 、长5.0m 。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 3.7.3路面材料参数确定。

查表6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为

f r=5.0Mpa ；查表

7，相应弯拉弹性模量标准值为

E C =31Gpa=31000Mp

查表8，路基回弹模量取E 0=35Mpa ；查表9，水泥稳定粒料基层回弹模量取E 1=1300Mpa ，低剂量石灰土稳定土垫层回弹模量为E 2=500Mpa 。 按公式计算基层顶面当量回弹模量如下：