水泥路面设计实例

温度疲劳应力系数kt，按式(B．2．3)计算为
再由式(B．2．1)计算温度疲劳应力为
6.初拟路面结构检验
• 查表3.0.1，二级公路的安全等级为三级，相应再据查得的目标可靠度和变异水平等 级，查表3.0.3，确定可靠度系数=1.13。
因而，所选普通混凝土面层厚度(O.22m)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。
3.路面材料参数确定
• 按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度 标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准 值为31GPa。 • 查附录F.1，路基回弹模量取30MPa。查附 录F.2，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹 模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模 量取1300MPa。
• 按式(B．1．5)计算基层顶面当量回弹模量如下：
由表3.O.1，相应于安全等级三级的变异水平等级 为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异 水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度 为O.22m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5％)， 厚0.18m。垫层为O.15m低剂量无机结合料稳定土。 普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵 缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。
水泥路面设计理论
设计理论：弹性地基板理论 一： 以使用年限末期混凝土板出现疲劳开裂为 临界状态 二： 以混凝土板的使用特性在使用期末下降到 所不允许的程度为标准
• 水泥混凝土路面板的荷载应力和翘曲应力 均按弹性半无限地基上的弹性薄板理论， 采用有限元法进行计算的。 • 水泥混凝土板的平面尺寸应使最大行车荷 载应力和最大翘曲应力的迭加值不超过水 泥混凝土的抗折强度。 • 水泥混凝土板所需的厚度按行车产生的荷 载应力不超过水泥混凝土设计使用年限末 期的疲劳强度确定
1.交通分析
• 由规范表3.0.1，二级公路的设计基准期为20年， 安全等级为三级。由表A.2. 2，临界荷位处的车辆 轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长 率为5％, 按式(A．2．2)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: 车道标准荷载累计作用次数为
属重交通等级。
2.初拟路面结构
• 水泥混凝土路面的面板厚度主要取决于它 要承载的负荷和使用年限。经过专家的大 量实验表明18cm是个临界值，大于18cm不 容易破坏，小于18cm就容易破坏。所以一 般低等级公路的水泥面板厚度都取20cm。 高等级公路就要专门设计了。
• • • •
4 .计算荷载疲劳应力 5 .计算荷载疲劳应力 5 .计算温度应力 6 . 检验初拟路面结构--按下述条件检验
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混凝土面板厚度计算示例
• 重交通二级公路水泥路面厚度设计 • 公路自然区划II区拟新建一条二级公路，路 基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面 宽9m。经交通调查得知，设计车道使用初 期标准轴载日作用次数为 2100。试设计 该路面厚度。
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6 0.057
2.504
根据公路等级，由表B.1．2，考虑偏载和动载 等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=1.20。 按式(B．1．2)，荷载疲劳应力计算为
5．温度疲劳应力 由表3.0.8，Ⅱ区最大温度梯度取88(℃／m)。板长5m， l／r=5／0．677=7.39，由图B.2.2可查普通混凝土 板厚h=0.22m，Bx=O.71。按式(B.2.2)，最大温度 梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:
水泥路面设计步骤
• 1.交通分析（标准轴载换算 累计交通量计算） • 2.确定路面的结构层次及接缝设计。 （根据相应的安全等
级 公路等级确定垫层 基层材料及混 凝土板的尺寸长 宽）
• 3.确定路面结构参数。（混凝土的弯拉强度，弯拉弹性模量
路基回弹模量 水泥稳定粒料基层回弹模量 垫层回弹模量 基层顶 面的当量回弹模量）。
• 普通混凝土面层的相对刚度半径按式 (B．1．3．2)计算为
4．荷载疲劳应力
按式(B．1．3)，标准轴载在临界荷位处产生 的荷载应力计算为
因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系 数kr=O.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳 作用的疲劳应力系数
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