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1、目 录1课程设计题目22课程设计主要容23路面厚度计算23.1 交通分析23.2初拟路面构造43.3路面材料参数确定53.4 荷载疲劳应力63.5温度疲劳应力73.6验算初拟路面构造84接缝设计94.1纵向接缝94.2横向接缝95混凝土面板钢筋设计105.1 边缘补强钢筋105.2 角隅钢筋106材料用量计算116.1 面层116.2 基层126.3 垫层127 施工的方案及工艺15泥混凝土路面设计计算书1课程设计题目水泥混凝土路面设计：此为城市主干道三级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽24m，经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为500。试设计该路面构造。2课程设计主
2、要容1构造组合设计；2材料组成设计；3混凝土板厚确实定；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；4路面厚度计算4.1交通分析根据?公路水泥混凝土路面设计规?(JTJ012一94)，不同等级公路的路面构造设计平安等级及相应的设计基准期、可靠度指标和目标可靠度查规可知： 三级公路的设计基准期为30年，平安等级为四级。混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分部系数 表4-2公 路 等 级纵 缝 边 缘 处高速公路、一级公路、二级公路0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.340.390.540.62行车道宽7m由表4-2知，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.35交通量设计年
3、限年增长率：8%。荷载累计作用次数为：交通量相轴载大小是路面设计的根本依据。随着交通量增大，对路面使用性能和使用寿命的要求相应提高。由此，在使用年限对混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等方面提出了不同的技术要求。为了区分各项要求在程度上的差异，按使用初期设计车道每日通过的标准铀载作用次数，将水泥混凝土路面承受的交通划分为特重、重、中等和轻四个等级，标准如下：公路混凝土路面交通分级 表4-4交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数2000100200031003由表4-4可得该公路属于重交通等级。4.2初拟路面构造由上表4-1知，平安等级为四级的道路对应的变异水平等级为低级。水泥混凝土
4、面层厚度的参考围 表4-5交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度mm260250240270240260230250220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度mm240210230200220200230220根据三级公路、重交通等级和低级变异水平等级，由表4-5知，初拟普通混凝土面层厚度为220mm。各类基层适宜交通等级与适宜厚度的围 表4-6基层类型厚度适宜的围mm适宜交通等级贫混凝土或碾压混凝土基层120200特重交通水泥稳定粒料基层150250重交通沥青混凝土基层4060特重交通沥青稳定碎石基层8
5、0100重交通石灰粉煤灰稳定粒料、级配粒料基层150200中等或轻交通多孔隙水泥稳定碎石排水基层100140高速、一级、重交沥青稳定碎石排水基层80100高速、一级、重交如上表4-6，基层可选用水泥稳定粒料类，厚180mm，垫层选用低剂量无机结合料稳定土，厚150mm。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。 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
6、，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4-7的规定。当90日不开放交通时，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?(JTJ01294)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。 混凝土弯拉强度标准值 表4-7
7、交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值6.06.05.55.0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，直接采用表4-7所列数值，。水泥混凝土弯拉弹性模量经历参考值 表4-8弯拉强度1.01.52.02.53.0抗压强度5.07.711.014.919.3弯拉弹性模量1015182123弯拉强度3.54.04.55.05.5抗压强度24.219.735.841.848.4弯拉弹性模量2527293133按表4-8取普通混凝土面层的弯拉弹性模量标准值为。中湿路基路
8、床顶面回弹模量经历参考值围 表4-9土组公路自然区划土质砂26424050395035605060黏质土25453040254530453045粉质土22463254305027433045垫层和基层材料回弹模量经历参考值围 表4-10材料类型回弹模量材料类型回弹模量中、粗砂80100石灰粉煤灰稳定粒料13001700天然砂砾150200水泥稳定粒料13001700未筛分碎石220沥青碎石粗粒式，600800极配碎砾石垫层200250沥青混凝土粗粒式，8001200极配碎砾石基层250350沥青混凝土中粒式，10001400石灰土200700多孔隙水泥碎石水泥剂量9.5%11%13001700
9、石灰粉煤灰土600900多孔隙沥青碎石，沥青含量2.5%3.5%600800按表4-9，路基土回弹模量取。按表4-10，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取，水泥稳定粒料基层回弹模量取。则有：基层顶面当量回弹模量计算如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算为4.4 荷载疲劳应力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为,故取。考虑设计基准期荷载应力疲劳作用的疲劳应力系数。由于超过额定载重和载重在各侧车轮上分配的不均匀性，在行驶过程中因路表不平整和车辆自振所引起的变动，以及路面构造厚度和材料性质的变异等因素对路面疲劳损坏的影响的综合系数。其数值
10、是参照国外资料确定。 综合系数 表4-11公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.301.251.201.10根据公路等级和表4-11，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数为。则荷载疲劳应力为4.5温度疲劳应力混凝土面板顶面和底面的温度之差除以板的厚度，即为板的温度梯度。在晴天，混凝土面板的温度梯度经历了由零经正最大(板顶高于板底)到零，再经负最大(板顶低于板底)后回到零的周期性变化。混凝土面板的最大温度梯度计算值，可根据公路所在地的公路自然区划按表4-12选用。最大温度梯度标准值 表4-12公路自然区划、最大温度梯度8388909586929398由表4-12，区最大温度
11、梯度为88，板长为5m，。则当混凝土板厚度为时，查下列图5-1可得。图5-1 温度应力系数则有最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为回归系数、和 表4-13系数公路自然区划0.8280.8550.8410.8710.8370.8340.0410.0410.0.0.0380.0521.3231.3551.3231.2871.3821.270温度疲劳应力系数，按下式计算，根据表4-13知，自然区划区中，为则温度疲劳应力为4.6验算初拟路面构造 可靠度系数 表4-14变异水平等级目标可靠度95908580低1.201.331.091.161.041.08中1.331.501.161.231.081.
12、131.041.07高1.231.331.131.181.071.11由表4-1知，三级公路的平安等级为四级，相应于四级平安等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和平安等级，由表4-14知，可靠度系数为。则，因而，所选普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。5接缝设计为防止混凝土面层因为热胀冷缩而引起的变形计破坏，在纵横两个方向设置许多接缝，且做成垂直正交，把整个路面分割成许多板块。5.1纵向接缝原定平面尺寸宽3.75米，长4米，则应在纵向设置施工缝，纵向接缝的布设根据路面宽度和施工铺筑宽度而定。本段路面设计按一个车道施工，故采用拉杆平缝形式。接缝拉杆采用螺纹钢筋，设置在板厚的中央，并对拉杆中部100mm围作防锈处理。拉杆的直径、长度和间距查下表选用。接缝布置如下表5-1所示：拉杆直径、长度和间距(mm) 表5-1面层厚度mm)到自由边或未设拉杆纵缝的距离(m)3.003.503.754.506.007.52002501470090014700800
