水泥混凝土路面计算书

大客车 CA50 小货车 BJ130 中货车 CA50 中货车 EQ140 大货车 JN150 特大车 日野 KB222 拖挂车 五十铃 合计 （2）累计标准轴次 ht
前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴
1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 3-2
t혀准
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Hale Waihona Puke Baiduh t
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计算温度疲劳应力：
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(5)结构极限状态校核 根据规范，确定可靠度系数γ
혀 혀t혀准
h혀准
t
拟定的由计算厚度 0.27m 的普通混凝土面层， 厚度为 0.18m 的密集配沥青碎石 （ATB-25） 基层和厚度为 0.20m 的级配碎石底基层，可以承受计算基准期内荷载应力和温度应力的综 合疲劳作用， 以及最大轴载在最大温度梯度时的一次作用。 取混凝土面层设计厚度为 0.28m。 3.2 中湿状态 （1）初拟路面结构 初拟水泥混凝土路面面层厚度 27cm， 基层选用密集配沥青碎石 （ATB-25） ， 厚度为 18cm； 级配稳定碎石，厚度为 h =20cm，垫层选用级配砾石，垫层厚度 ͸ =15cm，中湿状态，取粘 土质砂土基的回弹模量 100MPa，距地下水位 1m 时湿度调整系数取 0.8，由此得路床顶综 合回弹模量 h th h MPa。
ht hh 准/혀
h 㤶
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(3)荷载应力
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计算标准轴载和极限轴载在临界荷位处产生的荷载应力：
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计算面层荷载疲劳应力和面层最大荷载应力：
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(3)荷载应力
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计算标准轴载和极限轴载在临界荷位处产生的荷载应力：
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板底地基综合当量回弹模量 取为 140Mpa
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混凝土面层板弯曲刚度 的计算如下：
，基层板弯曲刚度
，路面结构总相对刚度半径
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（1）交通参数分析
根据《公路水泥混凝土路面设计规范》 （JTG D40-2011） ，高速公路设计使用年限 30 年， 安全等级一级，可得临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数η 表 1 标准轴载换算次数 轴轮数 1-1 1-1 1-1 1-2 Pi(kN) 11.5 23 16.5 23 车型 小客 车 中客车 SH130 车轴 前轴 后轴 前轴 后轴
thhh thhh
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htt㤶h혀准 htthh혀准
计算面层荷载疲劳应力和面层最大荷载应力：
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其中：应力折减系数 hh tt h
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(4)温度应力
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th‹；综合系数
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2 交通量计算及交通参数分析
依据规范，浏醴高速公路 K14+000~K16+000 段，属于公路区划 IV6 区。交通量年增 长率为 8.3%。该地区路线地段基本为低缓丘陵地貌，路基土为粘土质砂。干燥路段路床顶 距地下水位 2.5m， 中湿路段路床顶距地下水位 1m， 当地粗集料主要为砂岩。 由表 5-1 可得： N th 㤶 th t h͸ t͸，年增长率 交通量 3500 3500 700 700 Nsi 0.000 0.000 0.000 0.000 htt率。
혀 혀t혀准
t ‹h혀准
t
拟定的由计算厚度 0.27m 的普通混凝土面层， 厚度为 0.18m 的密集配沥青碎石 （ATB-25） 基层、厚度为 0.20m 的级配碎石底基层和厚度为 0.15m 的级配砾石垫层，可以承受计算基 准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最大轴载在最大温度梯度时的一次作用。 取混凝土面层设计厚度为 0.28m。
혀 혀t혀准 혀
ht
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其中：应力折减系数 hh tt h
㤶 t ‹
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(4)温度应力
͸t ͸h
th‹；综合系数
时，湿度调整系数取 0.95，因此得路床顶综合回弹模量 计算板底地基综合当量回弹模量：
͸
hh
thh；底基层级配碎石回弹模量为 h
th ；基层密集配沥青碎石（ATB-25）回弹模量为
h
/°C 。干燥状态，取粘土质砂土基的回弹模量 100 MPa，距地下水位 2.5m h th h MPa。
͸ h h ͸ h h h
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ht͸
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ht͸ ，验证结构极限状态是否满足要求： 㤶th㤶 ≤ tt h ≤ t h혀准 t h혀准
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计算面层最大温度应力：
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3 路面结构方案设计及计算
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根据设计需求，路基的干燥类型，选择干燥和中湿状态，分别设计 3 种方案，并进行 相关方案的比选。该计算书中所用公式及相关参数均参考《公路水泥混凝土路面设计规范》 (JTG D40-2011)。
表2 路基状态
水泥混凝土路面设计方案 结构层 水泥混凝土面层 厚度（cm） 27 18 20 27 18
th‹
hth
hth
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hth ；疲劳应力系数
ht㤶 h혀准
tt㤶 h혀准
由规范表查得最大温度梯度取 88℃/m； 综合温度翘曲应力与内应力的温度应力系数 计算如下： h ͸
㤶
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h h 㤶 t
h t͸‹ thh t ͸ th 㤶
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水泥混凝土路面设计计算书
1 混凝土路面结构设计原则
（1）路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践 经验，将混凝土路面板按重要工程结构的要求完成设计，首先应保证工程的按质量与耐久 性。基层、底基层、垫层设计在满足设计要求的前提下，尽可能使用当地材料修建。 （2）在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、方便施工、利于养护、节约投 资原则进行方案比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。 （3）应结合当地时间基础，积极推广成熟的科研成果，积极、慎重地运营行之有效的额新 材料、新工艺、新技术，以达到确保工程质量与耐久性的目的。 （4）路面设计方案应充分考虑沿线环境保护、自然生态平衡，有利于施工、养护工作人员 的健康与安全。 （5）对于地处不良地基的路段，应采取有效措施加快稳定路基沉降，路基沉降率达不到限 定要求时，绝不能仓促施工提前铺筑路面板。对于确实在短期内达不到限定沉降率要求的 路段，可以先铺简易沥青路面，通车数年后，待路基沉降速率满足稳定要求后，再正式铺 筑混凝土路面。总之，按设计使用年限标准设计的混凝土路面，施工时必须创造条件，严 格执行，一次完成。
h
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ht͸
ht͸
tt㤶 t t
ht͸ ，验证结构极限状态是否满足要求： t ≤ tt h ≤ t h혀准 t h혀准
ht㤶 t ht
（2）确定材料参数
级配砾石垫层回弹模量取
计算板底地基综合当量回弹模量：
͸
hh h혀准，其它同干燥方案。 t t
h ͸ ͸ ͸ ͸ ͸ h
h
/
h
͸
͸ h h ͸ h
28.7 68.2 13.55 27.2 28.7 68.2 23.7 69.2 49 101.6 50.2 104.3 60 100
750 750 1600 1600 820 820 800 800 800 800 950 950 88 88
0.000 1.643 0.000 0.000 0.000 1.796 0.000 2.212 0.009 1031.310 0.015 1863.256 0.025 264.000 3164.267
͸͸ MPa；碎石粗集料的混凝土热膨胀系数为
MPa，泊松比为
h
/
h
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t͸
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α
t͸ ln
板底地基综合当量回弹模量 取为 135Mpa 混凝土面层板弯曲刚度 的计算如下：
t t ͸ ͸
͸͸ h
t㤶㤶͸
t th
t͸ 혀
t͸
͸
͸͸
͸͸ h혀准
h
t㤶㤶͸
ht‹t‹ h혀准
，基层板弯曲刚度
，路面结构总相对刚度半径
t
t
t
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hthh
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thth
t‹
h
t‹
计算面层最大温度应力： ͸ 计算温度疲劳应力系数：
t혀准 t혀准
hh
h t
th ͸ ht th㤶h tt‹‹ ht
t͸‹ ht
hh
htt͸t
tt‹ t
ht h
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计算温度疲劳应力：
t혀准
准
t혀准
t
(5)结构极限状态校核 根据规范，确定可靠度系数γ
hth
htth
httth
hth ；疲劳应力系数
htthh혀准
ttthh혀准
由规范表查得最大温度梯度取 88℃/m； 综合温度翘曲应力与内应力的温度应力系数 计算如下： h ͸
㤶
t t
h h 㤶 t
h t͸‹ thh t ͸ th 㤶
h
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干燥
密集配沥青碎石（ATB-25）基层 级配碎石底基层 水泥混凝土面层
中湿
密集配沥青碎石（ATB-25）基层
级配碎石底基层 级配砾石垫层
20 15
3.1 干燥状态 （1）初拟路面结构 参照规范，重交通等级高速公路安全等级为一级，变异系数低级。初拟水泥混凝土路 面面层厚度 27cm，基层选用密集配沥青碎石（ATB-25） ，厚度为 18cm；底基层选用级配碎 石，厚度为 20cm。板平面尺寸设计为宽 4.25m、3.75m、3m，长 5m 尺寸的水泥混凝土板， 纵缝为设拉杆平缝；横缝为设传力杆的假缝。 （2）确定材料参数 普通混凝土面层的弯拉强度标准值 泊松比为 h 准 ，相应的弯拉弹性模量为 㤶 thGPa，