1、水泥混凝土路面设计设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计公 路 等 级 : 二级公路变异水平的等级 : 中 级可 靠 度 系 数 : 1.13 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序号 车型名称前轴数前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴数拖挂部分拖挂部分轴重交通量1 黄河 JN150 1 49 101.6 1 0 0 1902日野KF300D 1 40.75 79 2 0 0 1703依士兹TD50 1 42.2 80 1 0 0 604标准轴载BZZ100 1 0 100 1 0 0 6335交通 SH-141 1 23 63.5 2 0 0 626 解放 CA10B 1 19.4
2、60.85 1 0 0 4367斯柯达706R 1 50 90 1 0 0 948 长征 XD980 1 37.1 72.65 2 0 0 739东风CS938 1 24 70 2 0 0 8110 尼桑 CK10G 1 39.25 104.3 1 0 0 6911东风SP9135 1 20.2 72.3 2 0 0 8612 日野 KB222 1 50.2 76 1 0 0 97行驶方向分配系数 0.5 车道分配系数 0.75 轮迹横向分布系数 0.55 交通量年平均增长率 6 设计轴载 100 kN最重轴载 104.3 kN路面的设计基准期 : 20 年设计车道使用初期设计轴载日作用次数
3、: 412 设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数 : 3042500 Ne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 5 m 地区公路自然区划 5面层最大温度梯度 88 /m 接缝应力折减系数 0.87 混凝土线膨胀系数 10 10-6/初拟基(垫) 层类型-新建公路路基上修筑的基 (垫)层拟普通混凝土面层厚度为 0.24m，石灰土层厚度为 0.18m，级配碎石层为 0.3m 路基回弹模量取 30 MPa层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 材料模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 200 20002 石灰稳定粒料
4、 300 15003 新建路基 30 板底地基当量回弹模量 ET= 140 MPa基层顶面当量回弹模量：计算公式如下： （7-310Eahxbxt15）（7-212hx16）（7-17）3xxED（7-18）1212132314hEhhx(7-19)5.06Eax(7-20)5.04.1bx式中： 基层顶面的当量回弹模量，MPa；tE路床顶面的回弹模量，MPa；0基层和底基层或垫层的当量回弹模量， MPa，按式（5）计算；x、 基层和底基层或垫层的回弹模量，MPa ；1E2基层和底基层或垫层的当量厚度，m，按式（ 6）计算；xh基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度（MN-m） ，按式（7）计算；x
5、D、 基层和底基层或垫层的厚度（ m）;1h2a、b-与 有关的回归系数，按式（8）和式（9）计算；0Ex由以上计算公式计算基层顶面当量回弹模量如下：= =1795.08 （MPa ）212hEx2215.08121213234hEhDx= 133 5.018.045.08.5.08.0 =5.16= =0.326（m）312xxEDh08.7956= =5.094.06ax 45.0381795.2= =0.855.04.1Ebx .04.1= =230.35（MPa）30ahxbxt 3185.008.793269.5普通混凝土面层的相对刚度半径按公式计算得= =0.67（m ）357.t
6、cEhr35.214.57.荷载疲劳应力 2PArnms式中： P标准轴载， KN；H混凝土板厚度，m；R混凝土板的相对刚度半径，m；A，m，n与轴型有关的回归系数，见下表。表 7-15 荷载应力公式中的回归系数轴 型 A B C单轴-单轮 0.00180 0.490 0.881单轴- 双轮 0.00119 0.597 0.905双轴- 双轮 0.000599 0.585 0.893三轴- 双轮 0.000395 0.493 0.892则 标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：= =1.05（MPa ）260.7hrPs260.47. 因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷的应力折减系数 =0.87
7、，考虑设计基准期rk内荷载应力累积疲劳作用的疲劳应力系数 = = =2.34，根据公fkveN057.6)13.(路等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 =1.20。ck按公式 （7-21）pscfrpk式中： 标准轴 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力， MPa；prsP标准轴 在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力，MPa；ss应力传荷系数；纵缝为设拉杆的平缝时， =0.87-0.92（刚性和rk rk半刚性基层取低值，柔性基层取高职） ；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时， =1.0；纵缝为设拉杆的企口缝时， =0.76-rk rk0.84；计算得到荷载疲劳应力为：= =2.5
8、6（MPa）pscfrpk05.1234.870温度疲劳应力查表可知区最大温度梯度取 88（/m） 。板长 5m，L/r=5/0.707=7.07，查图，得普通混凝土板厚 h=0.24m， =0.64。最大温度梯度时混凝土板的温度翘xB曲应力计算为：= =2.09（MPa ） （7-xgctmBhTE2 03.1284.310522）式中： 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力， MPa；tm混凝土的线膨胀系数（1/） ，通常可取为 ；c /105最大温度梯度标准值；gT综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可查图得到；xB最大温度梯度标准值 gT公路自然区划 、 、 最大温度梯度/m
9、83-88 90-95 86-92 93-98温度疲劳应力系数 ，由公式计算得：tk= =0.53 （7-23）bfafcrtmtrt0415928.03.1式中：a、b 和 c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表确定表 7-17 回 归 系 数 a 、b 和 c公路自然区划系 数 a 0.828 0.855 0.841 0.871 0.837 0.834b 0.041 0.041 0.058 0.071 0.038 0.052c 1.323 1.355 1.323 1.287 1.382 1.270再由公式计算温度疲劳应力为：=0.53 2.09=1.11（MPa） （7-24）tmtrk
10、查表，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为 85%。再由查的的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数 =1.13。r表 7-18 可 靠 度 系 数目标可靠度（ %）变异水平等级95 90 85 80低 1.20-1.33 1.09-1.16 1.04-1.08 -中 1.33-1.50 1.16-1.23 1.08-1.13 1.04-1.07高 - 1.23-1.33 1.13-1.18 1.07-1.11由公式 = =4.15 MPa =5.0MPa （7-25）trpr1.56213.rf式中： 水泥混凝土弯拉强度，MPa；rf可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级确定；r行车荷载疲劳应力，MPa；pr温度梯度疲劳应力， MPa；tr因而，所选普通混凝土面层厚度（0.24m）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。
