水泥混凝土路面設(shè)計(jì)例題

水泥混凝土路面設(shè)計(jì)公路自然區(qū)劃II區(qū)擬建一條二級公路，中濕路基為黏質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9m，設(shè)計(jì)車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為2100，交通量年增長率為5%。試設(shè)計(jì)水泥混凝土路面。解：1、交通分析查表1可知二級公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，其可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的平安等級為三級。臨界荷載位置處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)查表2取0.39.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的累計(jì)作用次數(shù)：查表3可知屬重交通等級。初擬路面結(jié)構(gòu)由表1可知平安等級三級的變異水平等級為中級。根據(jù)二級公路、重交通等級和中級變異水平，查表4初擬普通混凝土面層厚度為0.22m?；鶎涌蛇x用水泥穩(wěn)定粒料，厚0.18。墊層為0.15m的低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為4.5m,長5m?？v縫為設(shè)拉桿的平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿的假縫。路面材料參數(shù)確定取重交通等級的普通混凝土面層，查表5得彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值5.0MPa，彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值31GPa。中濕路基路床頂面回彈模量查表6得30MPa，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量為600MPa,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為1300MPa.計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量普通混凝土面層的剛度半徑荷載應(yīng)力修正系數(shù)確定因縱縫為設(shè)拉桿平縫，查表7得到接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)根據(jù)公路等級，查表8可得綜合系數(shù)荷載疲勞應(yīng)力翹曲應(yīng)力II區(qū)最大溫度梯度查表9取88℃/m。板長L=5m,L/r=5/0.67=7.46,普通混凝土的板厚h=0.22m,查圖1得Bx=0.71。那么混凝土的溫度翹曲應(yīng)力：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)II區(qū)的回歸系數(shù)可查表10，溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)：溫度疲勞應(yīng)力可靠度系數(shù)二級公路的平安等級為三級，相應(yīng)于三級平安等級的變異水平等級為中級，目標(biāo)可靠度為85%。根據(jù)目標(biāo)可靠度和變異水平等級，查表11得可靠度系數(shù)rr=1.13。判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求普通混凝土面層厚度0.22m可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。表1水泥混凝土路面可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)公路技術(shù)等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路平安等級一級二級三級四級設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期〔年〕30302020目標(biāo)可靠度〔%〕95908580目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.84變異水平等級低低-中中中-高表2車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費(fèi)站二級及二級以下公路行車道寬大于7m行車道寬小于等于7m表3水泥混凝土路面交通分級交通等級特重重中等輕設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸累計(jì)作用次數(shù)Ne(10^4)>2000100-20003-100<3表4水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通荷載等級極重特重重公路等級-高速一級二級高速一級二級變異水平等級低低中低中低中低中面層厚度

(mm)≥320320~280300~260280~240270~230260~220交通荷載等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度

(mm)250~220240~210230~200220~190210~180表5混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值交通等級特重重中等輕彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值5.05.04.54.0彈性模量〔GPa〕31312927表6中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值范圍土組公路自然區(qū)劃IIIIIIVVVI土質(zhì)砂26-4240-5039-5035-6050-60黏質(zhì)土25-4530-4025-4530-4530-45粉質(zhì)土22-4632-5430-5027-4330-45表7各類接縫的傳荷系數(shù)接縫類型撓度傳荷系數(shù)應(yīng)力傳荷系數(shù)設(shè)傳力桿脹縫≥60≤0.82不設(shè)傳力桿脹縫50-55設(shè)傳力桿縮縫≥75≤0.75設(shè)拉桿平口縱縫35-55設(shè)拉桿企口縱縫77-82表8綜合系數(shù)公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路綜合系數(shù)Kc1.31.251.201.10表9最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg公路自然區(qū)劃II、VIIIIV、VIVII最大溫度梯度83-8890-9586-9293-98表10回歸系數(shù)a、b和c的取值系數(shù)自然區(qū)劃IIIIIIVVVIVIIa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410