水泥路面结构计算手册 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
新建水泥混凝土路面厚度计算书
1、原始资料
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
道路等级:停车场-按城市支路设计
变异水平的等级:中级
可靠度系数:1.13
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双后轴货车1550015600400
2单后轴客车117126.500004000
行驶方向分配系数1车道分配系数1
轮迹横向分布系数.39交通量年平均增长率5％
混凝土弯拉强度4.5MPa混凝土弯拉模量29000MPa
混凝土面层板长度5m地区公路自然区划Ⅳ
面层最大温度梯度88 ℃/m接缝应力折减系数.87
2.交通分析
路面的设计基准期:20年
=51776
设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为51776，为中等交通。
根据《规范》表3.0.6，水泥混凝土弯拉强度不得低于4.5MPa。
3、初拟路面结构
初拟水泥混凝土路面厚度为：0.2m，基层选用5%半刚性材料水泥稳定碎石，厚度为0.20m，水泥混凝土面板长度为：5m，宽度为4m。
纵缝为设拉杆平缝。
4、路面材料参数确定
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)《混凝土弯拉强度标准值》可确定混凝土弯拉强度标准值为：4.5MPa。
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)《水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值》可确定弯拉弹性模量为29000MPa。
路基回弹模量选用:20MPa。
基层回弹模量选用1500Mpa。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)计算基层顶面当量回弹模量如下：
Ex=(h1×h1×E1+h2×h2×E2)/(h1×h1+h2×h2)=1500(MPa)
Dx=（E1×h1^3+E2×h2^3）÷12+(h1+h2)^2÷4×[1÷(E1×h1)+1÷(E2×h2)]^(-1))=4(MN-m)
hx=(12×Dx/Ex)^(1/3)=(12×4/1500)^(1/3)=0.317(m)
a=6.22×[1-1.51×(Ex/E0)^(-0.45)]=6.22×[1-1.51×(1500/20)^(-
0.45)]=4.874
b=1-1.44×(Ex/E0)^(-0.58)=1-1.44×(1500/20)^(-0.58)=0.866 Et=a×hx^b×E0×(Ex/E0)^(1/3)=4.874×0.317^0.866×20×(1500/20)^(1/3) =152.03(MPa)
基层顶面当量回弹模量:152MPa
5、荷载疲劳应力计算
混凝土面板的相对刚度半径r：
r=0.537×h×(Ec/Et)^(1/3)=0.618m
标准轴载载临界处产生的荷载应力：
σps=0.077×r^0.6h^(-2)=0.077×0.618^0.6×0.2^(-2)=1.442(MPa) 由于纵缝形式为设拉杆平缝故接缝传荷能力的应力折减系数为Kr=.87
路面普通混凝土，可取v=0.057
设计基准年内荷载应力的累计疲劳作用的疲劳应力系数计算为：
kf=Ne^v=51776^0.057=1.86
按公路水泥混凝土路面设计规范《综合系数Kc》确定偏载和动载等因素对路面疲劳影响的综合系数为kc=1.2,
计算荷载的疲劳应力σpr=k r k f k cσps=0.87×1.86×1.2×1.442=2.795(MPa)
6、温度疲劳应力计算
混凝土膨胀系数ac=0.00001，Ec=29000，最大温度梯度为Tg=88℃/m。
据
l/r=5÷0.618=8.09及板厚h=0.2m，由公路水泥混凝土路面设计规范可确定温度应力系数Bx=0.63
σtm=ac×Ec×h×Tg×Bx÷2=1×10^（-5）×29000×0.2×88×0.63
÷2=1.608(MPa)
根据公路水泥混凝土路面设计规范,，回归系数取值a=0.841，b=0.058，
c=1.323，
计算温度疲劳应力系数为：
kt=fr÷σtm×[a×(σtm÷fr)^c-b]
=4.5÷1.608×[0.841×(1.608÷4.5)^1.323-0.058]=0.441
由公路水泥混凝土路面设计规范，可计算温度疲劳应力为：
σtr=kt×σtm=0.441×1.608=0.709MPa
本项目道路变异水平的等级:中级，可靠度系数:1.13
7、综合应力计算
计算综合应力为：
γr(σpr+σtr)=1.13×（2.795+0.709）=3.96MPa＜[σ]=4.5Mpa
因此，普通水泥混凝土路面20cm厚度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。