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1、水泥混凝土路面设计第一组水泥混凝土路面设计1交通量计算：根据我国的公路自然区划标准(JTJ013-86),该路段K0+000-K30+000所经地 区属于我国公路自然区划V4区，为中原干湿交替区。现拟新建一条一级公路，双向四车 道，设计基准期为12年，交通量年平均增长率为4. 67%,车道系数0.20,路基土为粘性 土。计算设计日通过的标准轴载作用次数车 型 小客车 车 轴 前轴后轴大客车CA50小货车BJ130中货车EQ140大货 车JN163拖挂车五十铃拖拉机前轴后轴前轴后轴前轴后轴前轴后轴前轴后轴 前轴后轴 轴轮型 1T 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1-2 1-1 1
2、-2 1-1 2-31-2Pi(KN)轴载系数?i 交通量？iNi(Ni (次/日)Pil00)16 13 25.6 28. 7 68.2 21.3 61.4 23. 7 69.2 58.6 114 60 100 20 8 736.813 1 524. 16 1 595. 868 1 569. 13 1 416. 456 1 381. 723 8. 13X10-9 612. 224 1 合 计 1181 1181 161 161 1047 1047 801 801 922 922 275 275 551 551 5. 79X10-9 4. 02X10 L 79X10-4 0. 353 1. 1
3、2X10-5 0.472 4. 52X10-5 2.215 74. 244 7502. 54 29. 64 2. 236X10-6 2.211X10 1.551X10-15 7609. 419 -6-7注：表示单轴单轮组，1-2表示单轴双轮组，2-2表示双轴双轮组，2-3表示双轴 三轮组小于40KN的单轴和小于80KN的双轴略去不计；方向分配系数采用0. 5,因为是双向 4车道，即单向2车道，所以车道分配系数取0.9 (0. 8-1.0) o故有：设计车道的年平均 日货车交通量(ADTT)Ns=7609. 419X0. 5X0. 9=3424. 2392交通参数分析2.1累计标准轴次计算：使用
4、年限内的累计标准轴次为Ne?Ns(l?gr)?l?365grl2t?0. 2?3424. 239(l?0. 0467)0. 04676?l?365?3. 903?10(次)交通等级划分：2.2由规范交通分级知，累计作用次数在106-2X107之间，所以交通等级为重交通；水 泥混凝土路面设计使用年限12年，车轮轮迹横向分布系数H=0. 20o （由水泥混凝土路 面设计规范中表A. 2. 2,对一级公路，n为0.17-0. 22）。3路面结构方案设计现在按设计要求，由表3. 0.1得，相应于安全等级二级的变异水平等级为低-中级。 根据一级公路重交通等级和低级变异水平等级，查表4. 4. 6,面层厚
5、度h取0.22-0. 25m之 间。根据路基干湿类型，设计多种方案，并进行方案比选如下：路基为中湿状态时：方案一：参考公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002） 1、初拟路面结构:初拟普通混凝土面层，厚度为h?0.25m；基层选用水泥稳定粒料基层，厚hl?0.24m；垫层选用级配碎砾石，厚h2?0. 2mo普通混凝土板的平面尺寸为宽3. 75m,长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、材料参数的确定：（1）混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值fr?5. OMpa,相应的弯拉弹性模量标准值为Ec?31Gpae（
6、2） 土基的回弹模量：路基属于中湿状态，土质为粘质土，根据规范附录F材料参考值表F1,可选用路基 土基的回弹模量值：E0?45Mpa（3）基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选用水泥稳定粒料，回弹模量取：El?1500Mpa（1300-1700）垫层选用级配碎砾石，回弹模量取：E2?230Mpa（200-250）（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路面设计规 范(JTG D40 2002)中，按式(B. 1. 5)计算基层顶面当量回弹模量如下：Ex?hlEl?h22222E2hl?h23?1500?0. 24?230?0. 20
7、. 24?0. 2(hl?h2)43222227979. 508(Mpa)Dx?Elhll2?E2h21233?(lElhl?lE2h22)?l11230?0. 2?1500?0. 2412?230?0. 212? (0. 24?0. 2)4?(1500?0. 24?) ?1?3. 855(MN?m)hx?312DxEx?ExE0)312?3. 855979. 580?0. 362(m)?6. 22? 1?1. 5(979. 50845)70. 45a?6. 22l?1.5(?0. 45?3. 871b?l?l. 44(ExE0ExE0)?0. 55?1?1. 44(979. 50845) ?
8、0. 55?0. 735Et?ahxE0(b)13?3. 871?0. 3620. 735?45?(979. 50845)13?230. 472(Mpa)普通混土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2)计算为：r?0. 537h3EcEt?0. 573?0. 25?331000230.472?0. 688 (m)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教应力计算为?ps?0. 077r0. 60h?2?0. 077?0. 6880. 60?0. 25?2?0. 984 (Mpa)因纵缝为设拉杆平缝，对于水泥稳定粒料基层，接缝传荷能力的应力折减系数取 kr?0. 90
9、。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kf?Ne?3.903?10?60.057?2. 375。根据公路等级，由表B. 1. 2,考虑偏载和动我等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc?l. 25o按式(B.1.2),荷载疲劳应力计算为?pr?krkfkc?ps?0. 90?2. 375?1. 25?0. 984?2. 629(MPa)4、温度疲劳应力分析：查表3.0.8,因为该路段位于我国白然区划V4区，所以在83-88之间取低值87,可 选取最大温度梯度Tg=87 (/m)。取板长 l?5m, l/r?5/0. 688?7. 267由图B. 2. 2可查普通混凝土板厚h?0.
10、25m, Bx?O. 62o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：?tm?cEchTg2Bx?l?10?5?31000?0. 25?872?0. 62?2. 09 (MPa), ?c 混凝土线膨张系数。温度疲劳应力系数kt按式(B.2.3)计算为kt?fr?tm?a?f?rcl. 287?5. 0?2. 09?b?0. 871?0. 071?0. 51, ?2.09?5.0? ?tm其中a,b,c为回归系数:本项目在云南，为V4区,分别取a=0. 871, b=0. 071, c1. 287 o再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为?tr?kt?tm?0. 51?2.
11、 09?1. 066(MPa)由表3. 0.1, 一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平等级为低 级，目标可靠度为90%。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?r?L 09?l. 16,取为1. 12按式(3.0.3)?r(?pr?tr)?l. 12?(2. 629?1. 066) ?4. 14MPa?fr?5. OMPa综上所述，所选的普通混凝土面层厚度h?0. 26m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。方案二：参考公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002) 1、初拟路面结构:初拟普通混凝土面层，厚度为h?0.2
12、5m；考虑到本路线为川、滇、黔高原干湿交替区，交通等级为重交通，因此设置多孔隙的 水泥稳定碎石基层(水泥剂量9. 5%11%,孔隙率20%),厚度hl?0. 12m(0. 10-0. 14)：从而在基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层，厚度;垫层采用级配碎砾石，厚度h3?0.2m.普h2?0.20m (据规范：一般取0.2m)通混凝土板的平面尺寸宽3. 75m,长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。2、材料参数的确定:（1）混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量：本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值fr?5. OMpa,相应的弯拉弹性模量标准值为Ec?31Mpac（2） 土基的回弹模量：路基属中湿状态，土质为粘质土，根据规范附录F材料参考值表F1,可选用路基 土基的回弹模量值：E0?30. OMPa（3）基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选多孔隙开级配水泥稳定碎石，回弹模量取：El?14OOMpa （1300-1700）底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取：E2?1400Mpa （1300-1700）感谢您的阅读，祝您生活愉快。