路基路面设计

河南理工大学《路基路面工程》课程设计

3.3.2计算荷载疲劳应力

?ps?0.077r0.6h?2?0.077?0.5420.6?0.26?2?0.789(MPa)

因纵缝为设拉杆平缝，查表得到接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87.考虑设计基准内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数

vkf?Ne?(5.26?106)0.057?2.416

根据公路等级，查表得到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?1.25。

表3.6 路面疲劳损坏影响的综合系数

公路等级 高速公路 1.30 一级公路 1.25 二级公路 1.20 三级公路 1.10 Kc 则: ?p?KrKfKc?ps =0.87?2.416?1.25?0.789?2.07(MPa) 3.3.3计算温度疲劳应力

图3.1 温度疲劳应力系数图

板长7m，L/r=7/0.542=12.92,有查图得普通混凝土板厚h=0.26m，Bx?0.14。

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表3.7 温度梯度表

公路自然区划 最大温度梯度（℃/m） Ⅱ、Ⅴ 83～88 Ⅲ 90～95 Ⅳ、Ⅵ 86～92 Ⅶ 93~98 该区最大温度梯度查表取88℃/m 温度疲劳应力:??tK?

ttm?tm?acEchTg2fr[a(1?10?5?31000?0.26?88Bx??0.14?0.05(MPa)

2)c?b]?5.01.3231.323[0.841()?0.058]?0.342 1.3235.0温度疲劳应力系数

kt??tmfr?tm温度疲劳应力为：

?tr?kt?tm?0.342?1.323?0.45(MPa)

3.3.4应力验算

一级公路的安全等级为二级，相应的目标可靠度查表可得为90%。由查表得目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数?r?1.16。

表3.8 目标可靠度表

变异水平等级 低 中 高 目标可靠度（%） 95 1.20~1.33 1.33~1.50 — 90 1.09~1.16 1.16~1.23 1.23~1.33 85 1.04~1.08 1.08~1.13 1.13~1.18 80 — 1.04~1.07 1.07~1.11 以下面公式判断结构是否满足要求 ?r(?pr??tr)?1.16?(0.45?0.05)?0.5MPa?fr?5MPa 满足要求

3.4防冻厚度检验

由规范知，水泥混凝土路面防冻厚度50cm,路面总厚度，26+25+15=66cm>50cm满足要求。

3.5接缝设计

为避免由温度产生的应力破坏，故在混凝土板中设置横缝与纵缝，此路为重交通，故缝中设拉杆，拉杆长50cm，直径22cm，每隔40cm设置一个。

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横向胀缝：缝隙宽0.2cm，缝隙上部5cm，深度内浇填缝料，拉杆的半段固定在混凝土内，另一半涂以沥青，套上约10cm的塑料套筒，筒底与杆端之间留有3cm的空隙，用木屑与弹性材料填充。

横向缩缝：缩缝采用假缝，缩缝缝隙宽0.5cm，深度为5cm。

施工缝：施工峰采用平口缝构造形成，缝上部深为5cm，宽为0.5cm的沟内浇灌填缝料。

横缝的布置：缩缝间距为4.5m，在沥青混凝土路面和水泥混凝土路面间设置胀缝。 在平行于行车方向设置纵缝，缝间距3.75m，设置为企口缝带拉杆形式，上部留有0.5cm的缝隙，其内部浇填缝料，内设拉杆。长度如前纵缝与横缝做成垂直正交，使混凝土板具有90°的角隅。

3.6计算机计算结果

设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 一级公路 变异水平的等级 : 中 级 可 靠 度 系 数 : 1.16

面 层 类 型 : 普通混凝土面层

序路面行驶 号 车辆名称 1 单后轴货车 2 双后轴货车 3 双后轴货车 4 单后轴货车 5 单后轴货车 6 单后轴货车 7 单后轴货车 单轴单轮组的个数 1 1 1 1 1 1 1 49 56 24 22.1 13.55 23.7 48.7 轴载总单轴双个数 1 0 0 1 1 1 1 轴载总重双轴双轮组的个数 0 1 1 0 0 0 0 0 104 70 0 0 0 0 轴载 三轴双总重 轮组的个数 0 0 0 0 0 0 0 轴载总重交通量 重kN 轮组的kN 101.6 0 0 56.6 27.2 69.2 97.3 kN 0 200 0 1200 0 300 0 600 0 100 0 550 0 650 序号 分段时间(年) 交通量年增长率 1 10 8 ％ 2 10 7 ％ 3 10 6 ％

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行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1 轮迹横向分布系数 0.2

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 水泥稳定砂砾 180 1300 2 石灰粉煤灰土 150 600 3 土基 30 基层顶面当量回弹模量 ET= 165.5 MPa

HB= 220 r= .676 SPS= 1.26 SPR= 3.3 BX= 0.71 STM= 2.12 KT= 0.53 STR= 1.13 SCR= 4.43 GSCR= 5.14 RE= 2.8 %

HB= 224 r= 0.689 SPS= 1.23 SPR= 3.22 BX= 0.68 STM= 2.06 KT= 0.52 STR= 1.08 SCR= 4.3 GSCR= 4.99 RE=-0.2 % 设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 727 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 : 5252987 路面承受的交通等级 :重交通等级 基层顶面当量回弹模量 : 165.5 MPa 混凝土面层设计厚度 : 224 mm

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