水泥路面设计doc.docx
《水泥路面设计doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泥路面设计doc.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水泥路面设计doc
公路水泥混凝土路面设计
一、轴载换算
水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。
不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。
n
16
（1）；i
3
0.43
（2）
Ns
Ni
Pi
2.2210Pi
i
100
i1
i1.07
105Pi
0.22
（3）；i
2.24108Pi
0.22
（4）
Ns——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；
Pi——单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型i级轴载的总重
（KN）；
——轴型和轴载级位数；
Ni——各类轴型i级轴载的作用次数；
i——轴-轮型系数，单轴-双轮组时，i=1；单轴-单轮时，按式
（2）计算；双轴-双轮组时，按式（3）计算；三轴-双轮组时,按式（4）计算。
轴载换算
车型
Pi（KN）
Ni（次/
Pi
）
16
i
日）
iNi（
100
小客车
前轴
16.5
665
2654
0
后轴
23.0
1
2654
0
中客车
前轴
25.55
551
756
0.0001
SH130
后轴
45.10
1
756
0.0022
大客车
前轴
28.70
524.2
1631
0.0018
CA50
后轴
68.20
1
1631
3.5728
小货车
前轴
13.40
727.3
1625
0
BJ130
后轴
27.40
1
1625
0
中货车
前轴
28.70
524.2
705
0.0008
CA50
后轴
68.20
1
705
1.5443
中货车
前轴
23.70
569.1
531
0
EQ140
后轴
69.20
1
531
1.4682
大货车
前轴
49.00
416.5
776
3.5695
JN150
后轴
101.60
1
776
1000.37
特大车日野
前轴
50.20
412.1
756
5.0674
KB222
后轴
104.30
1
756
1482.7595
拖挂车
前轴
60.00
381.7
51
5.4918
100（3
五十铃
后轴
0
51
0
轴）
n
iNi（Pi
）16
Ns
2503.8457
i1
100
上表为双车道双向交通调查结果，取交通量年平均增长率为11.1％。
小于40KN的轴载可略去。
调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向
分布系数，一般取0.5，车道数为1，所以交通量车道分布系数取1.0。
Ns=∑0.5×1.0×2503.8457=1251.9228次
查《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》，此路面属重交通，设
计使用年限为
20年。
由《公路水泥砼路面设计规范
（JTGD40-2002）》取轮
迹横向分布系数为
0.37，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数
Ne
为：
Ne
Ns
1
1365
=10980291.39次
二、路面板厚度计算
设计道路路基为中湿状态，故按以下步骤进行路面板厚度计算
1、初拟路面结构
查《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表4.4.6，初拟普通水
泥混泥土路面层厚度为h=0.24m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为
5％），厚为h1=0.20m。
垫层选用厚度为h2=0.20m的天然砂砾。
普通水泥混
凝土板的平面尺寸宽为4.0m,长为5.0m。
纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传
力杆假缝。
2、材料参数的确定
（1）混泥土的设计弯拉强度与弹性模量
按《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表3.0.6，取普通混泥
土面层的弯拉强度标准值fr5MPa,相应弯拉弹性模量标准值为Ec31GPa
（2）土基的回弹模量
参照《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》附录F，路基回弹模
量取E035MPa。
查附录F.2,水泥稳定粒料基层回弹模量取E11500MPa，
天然砂砾回弹模量取。
按式（B.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下：
Ex0.45
a6.22[11.15（）]3.98
b11.44（Ex）0.55
0.75
E0
1
EtahxbE0（Ex）3172.96MPa
E0
普通混凝土面层的相对刚度半径按（B.1.3-2）计算为
r0.537h（Ec）31
0.727m
Et
3、荷载疲劳应力计算
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
因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr0.87。
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
。
根据公路等级，由《公路水泥砼
路面设计规范（JTGD40-2002）》附录B，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳
损坏影响的综合系数kc1.20
按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为
prkrkfkcps0.872.5121.201.1042.895
4、温度疲劳应力
由《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表3.0.8，Ⅲ区最大温
度梯度区93℃/m。
板长,由图B.2.2可查
普通混凝土板厚,h=0.24m,Bx=0.65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
温度疲劳应力系数kt，a
0.855,b0.041,c1.355按式（B.2.3）计算为
kt
fr[a（
tm）c
b]0.549
tm
fr
=0.553
再由式（B2.1）计算温度疲劳应力为
5、可靠度计算
由《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表3.0.1，二级公路的
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%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》表3.0.3，确定可靠度系数r1.10，按式（3.0.3）
因而所选的普通混凝土面层厚度h=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。
三、连续配筋混凝土面层纵向配筋计算
1、计算参数
混凝土强度等级为C40，查表F．5，得混凝土抗拉强度标准值
ft=3.5（MPa），粘结刚度系数ks=34（MPa/mm），连续配筋混凝土干缩应变
sh=O.0002。
选用HRB335螺纹钢筋，直径为：
16mm，查附录F.4，得到弹性模
量Es=200GPa、屈服强度fsy=335MPa。
2、横向裂缝间距计算
按式（E.O.2-3），混凝土温缩应力系数为
c
ft
3.5
0.205
T
sh）31000（1105
Ec（c
350.0002）
初拟配筋率ρ=O.7％，按式（E.O.2-2），计算钢筋贡献率为
Es0.7%2000000.0452
Ec31000
由c0.205,
0.0452，查图E.O.2，得b=5.6，代入式（E.0.2-1）
中
2b
1710mm1.71m
Ld
4ks（1
）
dsEs
满足横向裂缝间距1.0～2.5m的要求。
3、裂缝宽度计算
数
根据钢筋贡献率为
，按式（E.O.3）
计算裂缝宽度为
，查图
E.0.3
，得裂缝宽度系
4、钢筋应力计算
根据钢筋贡献率为
力系数，按式（E.0.4）
，查图
计算钢筋应力为
E.0.4
，得钢筋温度应
s
Es（
cT
st
sT）
322MPa
fsy
335
=315MPa
5、钢筋间距或根数计算
上述计算均满足要求，则初拟的纵向钢筋配筋率是合适的。
钢筋间距为
四、确定结构层设计参数
根据《公路水泥砼路面设计规范（JTGD40-2002）》的建议值取定路面各结构层适宜厚度，设计水泥混凝土路面方案如下，并按照上面方法进行验算符合要求。
水泥混凝土路面各种设计方案列表如下
路基状态
结构层
层
厚（cm）
水泥混凝土面层
24
中
湿
水泥稳定碎石基层
20
级配碎石底基层
20
五、板的平面尺寸
水泥混凝土路面设计采用矩形水泥混凝土板，纵向和横向接缝垂直相交，其纵向两侧的横缝不得互相错位。
（1）纵缝间距过宽容易产生纵向断裂，因而规范规定板宽不超过4.5m，由于单侧行车道路面宽6.0m，故设计板宽取为4.0m。
（2）横缝间距取为5.0m，使混凝土板尽可能接近正方形，以改善受力状
态。
（3）为使混凝土路面使用寿命较长，设计水泥混凝土板厚为24cm。
六、接缝设计
1、纵缝设计
一次铺筑宽度为3.75m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，
上部应锯切槽口，深度为35mm，宽度为6mm，槽内灌塞填缝料。
纵向施工缝（单位：
mm）
纵向缩缝：
采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深
度。
纵向缩缝（单位：
mm）
2、横向接缝
横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。
横向施工缝构造（单位：
mm）
横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5-1/4，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。
横向缩缝构造（单位：
mm）
升级会员 