混凝土路面设计计算书(终极版)

2010级路面工程课程设计I目录1课程设计题目...........................................12课程设计目的........................................................................................................13课程设计主要内容...............................................................................................14路面厚度计算........................................................................................................14.1交通分析....................................................14.2初拟路面结构...................................................................................................34.3路面材料参数确定...........................................................................................44.4荷载疲劳应力..................................................................................................64.5温度疲劳应力...................................................................................................74.6验算初拟路面结构...........................................................................................85接缝设计.................................................................................................................85.1纵向接缝...........................................................................................................85.2横向接缝...........................................................................................................96混凝土面板钢筋设计........................................................................................106.1边缘补强钢筋................................................................................................106.2角隅钢筋........................................................................................................117材料用量计算......................................................................................................117.1面层................................................................................................................117.2基层................................................................................................................127.3垫层................................................................................................................138施工要求说明......................................................................................................13参考资料...................................................................................................................152010级路面工程课程设计1水泥混凝土路面设计计算书1课程设计题目水泥混凝土路面设计：公路自然区划Ⅱ区拟建一条一级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，双向四车道，经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为4500。试设计该路面结构。2课程设计目的通过课程设计巩固和加深所学的专业知识，熟悉相关的设计规范和施工规范，掌握实际工程结构设计的全过程。使学生将所学的专业基础和专业课知识在课程设计过程中有机的联系在一起，为进行实际的工程设计奠定基础。要求学生课程设计之后对相关的设计规范、施工和试验规范等有比较系统和全面的了解，综合解决水泥混凝土路面结构设计中的实际问题，深入理解水泥混凝土路面的设计理论，掌握设计方法。3课程设计主要内容（1）结构组合设计；（2）材料组成设计；（3）混凝土板厚的确定；（4）板的平面尺寸确定；（5）接缝设计；（6）配筋设计；（7）材料用量计算；（8）施工要求说明。（9）设计图纸为A3路面结构详图一张（手工绘图），要求整洁、规范，图幅和数量符合要求。（10）附参考文献4路面厚度计算4.1交通分析根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012一94)，不同等级公路的路面结构设计安全等级及相应的设计基准期、可靠度指标和目标可靠度如下表：2010级路面工程课程设计2可靠度设计标准表4-1公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期30302020目标可靠度（%）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低~中中中~高由表4-1知，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分部系数表4-2公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、二级公路0.17~0.22二级及二级以下公路行车道宽＞7m0.34~0.390.54~0.62行车道宽≤7m由表4-2知，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.18。交通量年平均增长率γ变化范围（%）表4-3公路等级设计年限1015203040高速公路5~94~74~73~62~4一级公路6~114~93~92~62~4二级公路5~123~82~62~41~3三级公路3~242~182~131~81~6如表4-3，可取交通量年平均增长率为5%。则设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：（次）43010196318.036505.0]1)05.01[(4500365]1)1[(rtrseggNN交通量相轴载大小是路面设计的基本依据。随着交通量增大，对路面使用性能和使用寿命的要求相应提高。由此，在使用年限内对混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等方面提出了不同的技术要求。为了区分各项要求在程度上的差别，按使用初期设计车道每日通过的标准铀载作用次数，将水泥混凝土路面承受的交通划分为特重、重、中等和轻四个等级，标准如下：公路混凝土路面交通分级表4-4交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数4(10)eN＞2000100~20003~100＜3由表4-4可得该公路属于重交通等级。2010级路面工程课程设计34.2初拟路面结构由上表4-1知，安全等级为二级的道路对应的变异水平等级为中级。水泥混凝土面层厚度的参考范围表4-5交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）≥260≥250≥240270~240260~230250~220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240~210230~200220~200≤230≤220根据一级公路、重交通等级和中级变异水平等级，由表4-5知，初拟普通混凝土面层厚度为mm260。各类基层适宜交通等级与适宜厚度的范围表4-6基层类型厚度适宜的范围（mm）适宜交通等级贫混凝土或碾压混凝土基层120~200特重交通水泥稳定粒料基层150~250重交通沥青混凝土基层40~60特重交通沥青稳定碎石基层80~100重交通石灰粉煤灰稳定粒料、级配粒料基层150~200中等或轻交通多孔隙水泥稳定碎石排水基层100~140高速、一级、重交沥青稳定碎石排水基层80~100高速、一级、重交如上表4-6，基层可选用水泥稳定粒料类，厚180mm，为保证模板和轨模式摊铺机轨道的安装、滑模式摊铺机的施工，以及混凝土面板边缘的强度和稳定性．当采用小型机具或轨模式摊铺机施工时，基层的宽度比混凝土面板每侧宽出25cm；。垫层选用mm150石灰粉煤灰稳定粒料，每侧比基层宽出25cm。普通混凝土板的平面尺寸宽m75.3、长m5；纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝，中间带为3m，每幅路面宽m5.7。图4-1路面结构图（单位：mm）2010级路面工程课程设计44.3路面材料参数确定混凝土面板在行车荷载和温度变化等因素的作用下，将产生压应力和弯拉应力。混凝土面板所受的压应力与混凝土的抗压强度相比很小，而所受的弯拉应力与抗弯拉强度相比则大得多，可能导致混凝土面板开裂破坏。因此，在设计混凝土面板厚度时，应以弯拉强度为其设计标准。混凝土的强度随龄期而增长，通常以28日龄期的强度为标准。各级交通要求的混凝土设计弯拉强度不得低于表4-7的规定。当90日内不开放交通时，则可采用90日龄期的强度(为28日强度的1.1倍)。混凝土的强度对路面的使用寿命有重大影响，强度的变化同路面容许的标准铀载作用次数的对数成正比。增加混凝土的强度，可以大大延长路面的使用寿命，取得十分显著的经济效益。因而，应尽可能提高混凝土的强度。结合我国的材料情况和施工工艺水平，《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012—94)规定了设计强度的最低值。条件许可时，应尽量采用高值，尤其是对于特重交通的公路。混凝土弯拉强度标准值rf表4-7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混凝土弯拉弹性模量的测试工作，很费时而又不易准确，且其数值的变化对荷载应力计算结果的影响不大。因而，在无条件测试时，直接采用表4-7所列数值，=5.0rfMPa。水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值表4-8弯拉强度（MPa）1.01.52.02.53.0抗压强度（MPa）5.07.711.014.919