水泥混凝土路面设计
(1)交通分析
初换算与累计轴载
由式：Ns=()16100/i 1
Pi iN n
i ∑=δ 得
N S =1×869×(45.1/100)16+1×458×(68.20/100)16+1×897×(269.20/100)16+1
×
556
×
(68.20/100)16+1
×
726
×
[(49.00+101.60)/100〕16+1×654×[(50.20+104.30)/100]16+2.24×10-8×(60.00+100.00)-0.22×62×[(60.00+100.00)/100]16=1198498 已知年增长率r g =0.094 ,查表得横向分布系数η=0.22，路面宽度为28米
又已知高速公路设计基准期为30年。
所以t=30
根据公式累计作用次数Ne=()[]r t r s g g N /365*11η-+ 得Ne=1.414×107 因此属于特重交通等级
(2)初拟路面结构
相应于安全等级为一级的变异水平等级为低级，根据一级公路、重交通等级、低级变异等级，初拟水泥混凝土路面层厚度为h=260mm，低剂量无机结合料稳定土，基层为选用水泥稳定碎石（水泥用量为5%），厚度为h1=220mm。
底基层厚度为h2=210mm的级配碎石。
普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.75m，长为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
设计要求路基回弹模量取o E=35Mpa。
由表1-6取普通混泥土路面层的弯拉强度标准值
f= 5Mpa，查表得到相应弯拉弹性模量标准值
r
为c E=31Gpa。
参照《公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D2004-2002）》水泥稳定料基层回弹模量取1E=1500Mpa，级配碎石回弹模量取2E=250Mpa。
(4)计算基层顶面当量回弹模量
()(
)22
22112222
22
121
2331211
22
11222
1
330.2215000.212501727.833()0.220.21111240.220.2115000.222500.2111 1.524()
1212415000.222500.21
x X x h E h E E Mpa h h h h E h E h D E h E h MNm h --⨯⨯===⎛⎫= ⎪
⎝⎭
⨯⨯⎛⎫== ⎪⨯⨯⎝⎭
==＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋0.450.4500.55
0.55
01/3
000.220()
1727.8336.221 1.51 6.221 1.51 4.5955
351727.8331 1.441 1.440.8314
354.59550.220
X X X b t x
m E a E E b E E E ah E E ----=⎡⎤⎡⎤
⎛⎫⎛⎫=-=-=⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
⎛⎫
⎛⎫
=-=-= ⎪
⎪
⎝⎭⎝
⎭⎛⎫
==⨯ ⎪
⎝⎭
1/3
0.8314
1727.83335167.559()
35Mpa ⎛⎫
⨯= ⎪
⎝
⎭(5) 荷载疲劳应力
①普通混凝土面层相对半刚度半径计算：
1/3
1/3
310000.5370.5370.260.79556167.559c t E r h E ⎛⎫
⎛⎫
==⨯⨯= ⎪
⎪
⎝⎭
⎝⎭
m
②荷载应力
标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力：
0.6020.6020.0770.0770.795560.260.9939(
)ps r h Mpa σ--==⨯⨯= ③修正系数确定
综合系数c k 表1-9
根据接缝、偏载和动载、标准荷载累计作用次数等情况，应力折减系数、综合系数、疲劳毅力系数分别为：
0.871.30
r c n
f e
k k k N ===
K f =(1.414×107)0.057=2.55 由此可得到荷载疲劳应力为：
σpr =k r k c k f σps =0.87×1.30×2.55×0.9939=2.87
（6）温度疲劳应力参数
最大温度梯度标准值g T 表1-10
该路段处于中南地区，属于Ⅳ区最大温度梯度区86～920/C m ，取值为880/C m 。
板长5l m =,/5/0.79556 6.285l r ==
温度应力系数1-11
可查普通混凝土板厚h=0.26m B x =0.54最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：
5110310000.26880.54 1.915()2
2
c c g
tm x E hT B Mpa ασ-⨯⨯⨯⨯=
=⨯=
(7)温度疲劳应力系数K 1，计算为
1.3235 1.9150.8410.0580.46541.9155c tm r t tm r f k a b f σσ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫
⎢⎥=-=⨯-=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣⎦
(8)计算温度疲劳应力为
0.4654 1.9150.891()tr t tm k Mpa σσ==⨯=
（9可靠度系数
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%，再根据查得目标可靠度变异水平等级查表1-13确定可靠度系数r γ=1.27
（10）判断结构是否满足要求
γr (σpr +σtr )= 1.27×(2.87+0.891)=4.78(Mpa)≦f r =5.0(Mpa)
因而，所选普通混凝土面层厚度h=260mm 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。