水泥路面课程设计

水泥混凝土路面设计计算书[题目]：广西隆林至百色高速公路（K10+800~K16+000）水泥混凝土一、路面设计计算（1）交通分析此新建高速公路自然区域划分为3V区，为双向四车道。沿线土质为粘性土，路基平均填土高度为2.0m，底下水位为地面下—1.0m，为干燥状态；基准期为30年，预测交通量取年增长10%。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.2。序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载交通量号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重(kN)(kN)(kN)(kN)1江淮AL6600117126.500005002黄海DD680149191.500007503北京BJ130113.55127.200006804东风EQ140123.7169.200009505黄河JN163158.61114000012506东风SP9250150.71113.30000690高速公路的设计基准期为30年，交通量年增长率取10%，计算设计基准期内设计车道标准荷载累计轴载作用次数为：niiiisPNN116100其中：单轴—双轮组：0.1i单轴—单轮组：43.031022.2iiP三轴—双轮组：22.081024.2iiP解得：11547sN次/日道路为双向四车道高速公路，方向系数取0.5，交通量车道分布系数取0.9，由规范表A.2.4得混凝土临界荷位车辆轮迹横线分布系数20.0。次8301039.12.0365%101%1011154736511rtrseggNN次由表3.0.7知其属特重交通等级。（2）初拟路面结构由表规范3.0.1可知，安全等级为一级的道路对应的变异水平为低级。根据高速公路、特重交通和低级变异水平，查表4-3得，初步拟定普通混凝土面层厚度为0.27m，经软件试算后，取混凝土面层厚度为0.28m。基层选用贫混凝土，厚0.2m，垫层为0.15m级配碎砾石，单向路幅宽度为5.32m（行车道）+2.5m（硬路肩）普通混凝土板的平面尺寸为mm5.35，纵缝为设拉杆平缝，横缝为设置传力杆的假缝，硬路肩采用与行车道路面等厚的混凝土层，并设拉杆与行车道板相连。（3）路面材料参数确定取水泥混凝土面层的弯拉强度标准值rf为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值cE为31GPa。路基回弹模量0E取40MPa。水泥稳定粒料基层回弹模量1E取1300MPa，级配碎砾石垫层回弹模量2E取300MPa。基层顶面当量回弹模量tE计算如下：MPahhEhEhEX94015.02.015.03002.0130022222221222121mMNhEhEhhhEhEDX/126.215.030012.013001415.02.01215.0300122.013001141212123312211221322311mEDhXXx301.0940/126.212/1233951.34094051.1122.651.1122.645.045.00EEaX746.04094044.1144.1155.055.00EEbX445.2034094040301.0951.33/1746.03/100EEEahEXbxt水泥混凝土面层的相对刚度半径r为mEEhrtc83.0445.203/3100028.0537.0/537.033（4）荷载疲劳效应MPahrps88.028.083.0077.0077.026.026.0纵缝为设拉杆平缝，所以接缝传荷能力的应力折减系数0.87rK疲劳应力系数91.2)1039.1(057.08uefNK综合系数取cK=1.30行车荷载疲劳应力pr为MpaKKKpscfrpr896.288.030.191.287.0（5）温度疲劳应力由表3.0.10，Ⅴ区最大温度梯度取88mC/。板长5m，02.683.0/5/rl由h=0.28m，查温度应力系数图可得XB=0.52。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力tm为：MpaBhTEXgcctm986.152.028828.03100010125根据公路自然区划3V区，可知0.871a，0.071b，1.287c温度疲劳应力系数tK为49.0071.00.5986.1871.0986.10.5287.1bfafKcrtmtmrt温度疲劳应力tr为：MpaKtmttr973.0986.149.0MPafMPartrprr0.584.4973.0896.225.1因而，所选用的混凝土面层厚度（0.28m)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。（6）路面板最终平面尺寸与各结构层厚度水泥混凝土路面板长5m，宽3.5m；水泥混凝土面层厚度为0.28m；水泥稳定粒料基层厚度为0.20m；级配碎砾石垫层厚度为0.15m。（7）各结构层顶面施工最大容许弯沉值计算1、土基顶面的回弹弯沉值计算土基回弹模量的调整取季节影响系数1K=1.2，0E=40MPa010=1.240=48EKEMPa0.9380.938200930893084824610lEmm2、垫层顶面的回弹弯沉值计算利用土基和垫层材料的回弹模量计算0E和1E以及垫层的厚度1h，计算模量比0E/1E及比值/1h：取基层材料季节影响系数2K=1.21K0E/2K1E=1.2×40/﹙1.2×300﹚=0.11/1h=20/10.75=1.86查双层体系表面弯沉系数图，得垫层表面弯沉系数10.47L计算弯沉综合修正系数F：1.85191.85191F3.6433.6430.470.9L计算垫层顶面的回弹弯沉值，即标准值：0122EKlp′LF=mm33.19.0402.147.07.075.1023、基层顶面弯沉计算由于基层共厚20cm，需分开两层进行计算，分为底基层和上基层，各厚10cm。a、底基层顶面的弯沉计算已知垫层顶面的弯沉系数10.47L，将具有回弹模量1E和厚度1h的垫层换算为与底基层材料相当的厚度2h。根据垫层顶面弯沉系数1L和1032/KEKE，查诺模图得相应的'2/h。取3K=1.01032/KEKE=1.2×40/(1.0×1300)=0.037查图得'2/0.75hδ'222132//E/hhKE和之和，再根据K的值并从上述诺模图上查得查得相应的2l已知'22//12.5/10.750.751.92hh1032/KEKE=0.037查图得20.26L计算弯沉综合修正系数F的平均值:1.85191.85192F3.6433.6430.260.3006L计算底基层的实际弯沉值'22221220.710.750.260.3006/1.24024.510LPlFmmKEb、上基层的顶面回弹弯沉值计算由于上基层和底基层回弹模量和厚度相同，已知底基层顶面的弯沉系数2L=0.26，利用上表面弯沉系数诺模图查得相应的/'3h2L=0.261043/1.240/1.013000.037KEKE查得'3/1.92h其中取之和和'33/hh，再根据1043/KEKE的值从上述诺模图查得3L已知'33/12.5/10.751.923.08hh1043/0.037KEKE查图得30.2L计算弯沉综合修正系数F1.85191.85193F3.6433.6430.20.185L计算底基层的实际弯沉值'23310220.710.750.20.185/1.24011.610LPlFmmKE结构层厚度回弹模量容许回弹弯沉值（0.01mm）水泥稳定粒料上基层10cm1300MPa11.6水泥稳定粒料底基层10cm1300MPa24.5级配碎砾石15cm300MPa133路基顶面20cm40MPa246二、水泥路面程序计算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:高速公路变异水平的等级:低级可靠度系数:1.25面层类型:普通混凝土面层序路面行驶单轴单轮轴载单轴双轮轴载双轴双轮轴载三轴双轮轴载交通量号车辆名称组的个数总重组的个数总重组的个数总重组的个数总重(kN)(kN)(kN)(kN)1单后轴客车117126.500005002单后轴客车149191.500007503单后轴货车113.55127.200006804单后轴货车123.7169.200009505单后轴货车158.61114000012506拖挂车150.73113.30000690行驶方向分配系数.5车道分配系数.9轮迹横向分布系数.2交通量年平均增长率10％混凝土弯拉强度5MPa混凝土弯拉模量31000MPa混凝土面层板长度5m地区公路自然区划Ⅴ面层最大温度梯度88℃/m接缝应力折减系数.87基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料名称厚度(mm)回弹模量(MPa)1水泥稳定粒料20013002级配碎砾石1503003土基40基层顶面当量回弹模量ET=184.6MPaHB=280r=.83SPS=.88SPR=2.89BX=.52STM=2KT=.49STR=.98SCR=3.87GSCR=4.84RE=-3.2%设计车道使用初期标准轴载日作用次数:11574路面的设计基准期:30年设计基准期内标准轴载累计作用次数:1.389813E+08路面承受的交通等级:特重交通等级基层顶面当量回弹模量:184.6MPa混凝土面层设计厚度:280mm通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:---------------------------------------普通混凝土面层280mm---------------------------------------水泥稳定粒料200mm---------------------------------------级配碎砾石150mm---------------------------------------土基