路基路面课程设计水泥混凝土沥青

查表得初拟普通混凝土面层厚度为0.25m。基层选用水泥稳定材料，厚0.20m，垫层为0.15m低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

3、路面材料参数确定

取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。

路基回弹模量取40MPa，低剂量石灰土稳定土垫层回弹模量取500MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。

计算基层顶面当量回弹模量如下：

221300?0.20?500?0.15 ?h1E1?h2E2=MPa=1012MPa 22EX220.20?0.15?22hh D?hE?hE+?h?h?12412331122X122?1????E1h1??E2h2??1?1331300?0.20?500?0.15=+

122?0.20?0.15?

411?(?)?1=2.79MN?m 1300?0.20500?0.15

hX?12???DX????EX?13=312?2.791012=0.321m

hx——基层和垫层的当量厚度（m）有关的回归系数。 a、b——与EX/EO有关的回归系数。

1012?0.45EX?0.45 a=6.22[1-1.51()]=6.22?[1-1.51()]=4.03

40Eo?EX??1012?? b=1-1.44?=1-1.44????E?40???O?基层顶面的当量回弹模量Et

?0.55?0.55=0.756

?EXbEo? Et=ahx?E?O????1/3=4.03??0.321?0.758?1012??40???=200MPa>100MPa

?40?13普通混凝土面层的相对刚度半径为：

?Ec r=0.537h??E?t??31000???=0.5370.25???=0.712m ??200??13134、荷载疲劳应力

标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：

?ps?0.077r0.6h?2?0.077?0.7120.6?0.25?2=1.012MPa

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因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷载的应力折减系数kr=0.87.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kf?Nen??12.4?106?0.057=2.537。根据公路等级，由下表所示，考虑偏载和动

载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数Kc=1.35。 交通条件 综合影响系数Kc 特重 1.45 120 重 1.35 100 中等 1.20 80 轻 1.10 60 当量回弹模量Et/MPa

荷载疲劳应力计算为

?pr?krkfkc?ps?0.87?2.537?1.35?1.012?3.02MPa 5、温度疲劳应力

II区最大温度梯度取88（℃/m）。板长5m, l/r?5/0.726=6.89,由图可查普通混凝土板厚h=0.25m，Bx=0.50。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为 ?tm??cEchTg21?10?5?31000?0.25?88?0.5=1.705MPa BX=

2温度疲劳应力系数kt

??tm kt?fr?a????tm??fr?c1.323???5.0??1.705????0.041??0.465 ??b?1.705?0.828??5.0??????????计算温度疲劳应力为 ?tr?kt?tm?0.465?1.705?0.793MPa 应力验算

高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为95%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数?r?1.21。 ?r?pr??tr=1.21*（3.02 +0.793）=4.61MPa?fr=5.MPa

因而，所选普通混凝土面层厚度（为0.25m）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。

计算机计算结果： 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

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变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.21

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 单后轴货车 1 62 0 0 1 238 0 0 362 2 双后轴货车 1 45.1 1 101.5 0 0 0 0 420 3 拖 挂 车 1 50.7 1 113.3 1 153.5 0 0 100 4 拖 挂 车 1 23.1 0 0 1 146.4 0 0 320 5 拖 挂 车 1 67 0 0 0 0 1 307.5 80 行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1

轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 4.5 ％ 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa 混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 Ⅱ 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 200 1300 2 石灰土 150 500 3 土基 40 基层顶面当量回弹模量 ET= 200.1 MPa

HB= 250 r= .712 SPS= 1.01 SPR= 2.9 BX= .61 STM= 2.1 KT= .53 STR= 1.11 SCR= 4.01 GSCR= 4.85 RE=-3 % 设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 2817 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 : 1.225676E+07 路面承受的交通等级 :重交通等级 基层顶面当量回弹模量 : 200.1 MPa 混凝土面层设计厚度 : 250 mm 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 450 mm

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新建基(垫)层总厚度 350 mm

验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 .

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 250 mm --------------------------------------- 水泥稳定粒料 200 mm --------------------------------------- 石灰土 150 mm --------------------------------------- 土基

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