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1、水泥混凝土路面结构厚度计算设计 内容：新建单层水泥混凝土路面设计公路等级：一级公路变异水平的等级：低级可靠度系数：1.16面层类型：普通混凝土面层1.交通荷载分析序号 路面行驶 前轴数 前轴重 后轴数 后轴重 拖挂部分 拖挂部分 交通量车辆名称(kN)(kN) 的轴数 轴重(kN)1 标准轴载001100007602序号分段时间(年)父通量年增长率154.9 %2106.66 %354.02 %4103.5 %行驶方向分配系数.5车道分配系数.5轮迹横向分布系数.22设计轴载100 kN最重轴载 180 kN路面的设计基准期：30年设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数：1.071584E
2、+07路面承受的交通荷载等级：重交通荷载等级混凝土弯拉强度5 MPa混凝土弹性模量31000 MPa混凝土面层板长度5m地区公路自然区划IV面层最大温度梯度88 C/m接缝应力折减系数.87混凝土线膨胀系数7 10-6/C基(垫)层类型-新建公路路基上修筑的基(垫)层2 .路面结构参数普通混凝土面层，0.26m, 31000MPa水泥稳定碎石上基层，0.18m, 1500MPa水泥稳定碎石下基层，0.18m, 1300MPa级配碎石底基层，0.2m, 300MPa土基，60MPa图1路面结构层示意图一级公路的安全等级为一级，根据实际的施工水平，变异水平取低。施工时水泥混凝土弯拉强度、 弯拉弹性
3、模量的施工控制上限为0.1;基层顶面当量回弹模量的施工控制上限为0.25；水泥混凝土 面层厚度的施工控制上限为0.04。按表3.0.8和附录E.0.3-L面层普通混凝土的弯拉强度标准值为 5MPa,相应的弯拉弹性模量标准值为31000Mpa,泊松比为0.15。查表E.0.3-2石灰岩粗集料混凝 土的系膨胀系数a c=7x10-6/C o查附录E.0.2-2,水泥稳定碎石上基层的弹性模量取1700Mpa,水泥 稳定碎石下基层的弹性模量取1300Mpa,泊松比取0.2,查表E.0.2-1级配碎石底基层回弹模量取 300Mpa,泊松比取0.35。查表E.0.1-L取低液限粘土的回弹模量为60MPa。
4、路面计算板块的平面尺寸为宽长5m , 3.75m。3. 基层顶面当量回弹模量按规范的式(B.1.5)计算基层顶面的当量回弹模量如下：E =()/ 松= E = 300(MPa)xi i / i h2 3i=l/=13h =Y h = h = 0.2(m)xi 3i=l0C =0.86 + 0.261 =0.86 + 0.26111(0.2) =0.442板底地基综合回弹模量E；取为120Mpa o混凝土面层板的弯曲刚度式（B.2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度以式（B.4.1-2）八路面结构总相对刚度半彳金/式（B.4.L3）为:E如12(1-v2)31000x0.25312x(1-0.15
5、2)= 41.29*E h3 E h3D = Mbi +b2 b2b 12(1-V2) 12(1V2) blb21500x0.1831300x0.183+12x(1-0.22) 12x(1-0.22)= 1.42成= 1.21(D +Db-Et1.21，4129 + 1.42丫I 120)=0.858m4. 荷载疲劳应力按规范的式（B.4.1-1）,标准轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为:1.45x10-3rO.65/2-2 H0.941 + D ：D & c s1.45x10-31.42xO.858o.65 x 0.25-2 xlOOo.94 =1.54MPa41.29pm1.45x
6、10-37rO.65/2-2 H0.941 + D : D & c s b * c1.45x10-31.42xO.858o.65 x 0.25-2 x18Oo.94 = 2.676MPa41.29按式(B.2.1)计算面层荷载疲劳应力，按(B.2.6)计算面层最大荷载应力。a =kk ko =0.87x2.516x1.1x1.54 = 3.71。 pr r f c psa = k k。 0.87 x 1.1 x 2.676 2.56MPa p,max r c pm其中：应力折减系数k=0.87(B.2.1条)；综合系数k=l.l(表B.2.1)；疲劳应力系数k=N (10715840)0.05
7、7=2.516式(B.2.3-1) o5. 温度疲劳应力本公路在公路自然区划IV,由表3.0.10最大温度梯度取88c/mo按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数Bh h eF b-Eb)c b-1 1 ( 0.25x -2 31000 1500DDeb(D +D )kc b n-1=3904 MPa! m41.29x1.42(41.29 + 1.42)x39044 = 0.14m(k m D ),3(39 04 x 0.8584 - 41.29)x0.143 八”(k m D )r3(3904x0.14441.29)x0.8583n P=1.943r 3x0.85
8、8gC =1-L sinh( 1.94)cos( 1.94)+ cosh( 1.94)sin( 1.94)八= 0.855口 + g ) cos(1.94)sin( 1.94)+sinh( 1.94)cosh( 1.94)B = 1.774.48,/xC -0.131(l-C ) = 1.774.48x0.25 X0.855 0.131x(10.855)=0.475LLL按式（B.3.2）计算面层最大温度应力:b?,maxa EhT 7x10-6x31000x0.25x88 睥川，g B =x 0.475 = 1.13MPa2 l温度疲劳应力系数按式（B.3.4）计算:k = imaxLmax
9、I / Jr1.130.841X(1.13V323-0.058= 0.26按式（B.3.1）计算温度疲劳应力:er = k。 0.26 x 1.13 0.29 MPatr t r,max6.结构极限状态下校核查表3.0.4, 一级安全等级，低变异水平条件下,可靠度系数yr取1.16o按式（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面结构极限状态是否满足要求:Y (a +a ) = 1.16 x (3.71 + 0.29) = 4.64 f =5MPa r pr trrY (a +a) = 1.16x(2.56+1.13) = 4.28/ =5MPar p .maxLmaxrp,max?,ma
10、x拟定的由计算厚度0.25m的普通混凝土面层+厚度0.18m的水泥稳定碎石上基层+0.18m水泥稳定碎 石下基层+0.2m级配碎石底基层组成的路面结构满足要求，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，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。设计厚度应依据计算厚度加 6mm磨耗层后，按10mm向上取整。所以取混凝土面层设计厚度为0.26m。二、新建路面各结构层的竣工验收弯沉值各结构层检测层位不利季节驾沉值(1/100mm)非不利季节驾沉值(l/100mm)路基顶面155. 3141. 120cm级配碎石底基层顶面130. 5122. 418cm水泥稳定碎石卜基层顶面50. 748.518cm水泥稳定碎石上基层顶面26. 12526cm水泥混凝土面层28d龄期弯拉强度N5. OMPa
