普通水泥混凝土路面厚度计算示例.docVIP

公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002 示例：普通水泥混凝土路面厚度计算示例 公路自然区划II区拟新建一条二级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9m。经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为 2100。试设计该路面厚度。 解：1.交通分析 由表3.0.1（课本16-20），二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。由表A.2.2（课本16-3），临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39。取交通量年平均增长率为5％。按式(A.2.2)（课本16-4）计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为 属重交通等级。 表A．2．2车辆轮迹横向分布系数 公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.17～0.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34～0.39行车道宽≤7m0.54～0.622.初拟路面结构 由表3.0.1（课本16-20），相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表4.4.6（课本16-17），初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5％)，厚0.18m。垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，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 按表3.0.6（16-23、16-25），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。 表3.0.6 混凝土弯拉强度标准值 交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0 查附录F.1（表16-14），路基回弹模量取30MPa。查附录F.2（表16-27），低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。 按式(B．1．5)（式16-53）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3.2)(课本16-50b)计算为 4．荷载疲劳应力 按式(B.1.3)（16-52a），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为 因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折??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。根据公路等级，由表B.1.2(16-24)，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=1.20。 按式(B．1．2)，荷载疲劳应力计算为 5．温度疲劳应力 由表3.0.8(16-28)，Ⅱ区最大温度梯度取88(℃／m)。板长5m， =5／0.677=7.39，由图B.2.2(16-14)可查普通混凝土板厚h=0.22m，Bx=0.71。按式(B.2.2)(16-56)，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为 温度疲劳应力系数kt，按式(B.2.3)(16-57)计算为 再由式(B.2.1)(16-55)计算温度疲劳应力为 查表3.0.1(16-20)，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85％。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3(16-22)，确定可靠度系数=1.13。 按式(3.0.3) 因而，所选普通混凝土面层厚度(0.22m)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。