示例

表3.0.7交通荷载分级交通荷载等级极重特重重中等轻设计基准期内设计车道承受设计轴载(100kN)累计作用次数Ne(104)＞1×1061×106~20002000~100100~33附表3-1可靠度系数变异水平等级目标可靠度(%)95908580~70低1.20~1.331.09~1.161.04~1.08--中1.33~1.501.16~1.231.08~1.131.04~1.07高--1.23~1.331.13~1.181.07~1.11注：变异系数接近表3.0.2下限时，可靠度系数取低值；上限时，取高值。附表4-3水泥混凝土面层厚度的参考范围交通荷载等级极重特重重公路等级-高速一级二级高速一级二级变异水平等级低低中低中低中低中面层厚度(mm)≥320320~280300~260280~240270~230260~220交通荷载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)250~220240~210230~200220~190210~180普通混凝土路面设计示例1粒料基层上混凝土面板厚度计算示例2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算示例3碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算示例4面层复合板的厚度计算1.粒料基层上混凝土面板厚度计算示例1某地拟新建一条二级公路，水泥混凝土路面，粒料基层公路自然区划II区二级公路，路面宽7m路基为低液限粘土，路床顶距地下水位平均1.2m当地的粗集料以花岗岩为主设计轴载Ps=100kN，最重轴载Pm=150kN设计车道使用初期设计轴载的日作用次数为100次交通量年平均增长率为5％1.1交通分析由表3.0.1，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为二级。由附录A表A.2.4，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.62。2041136510010.0513650.6274.8100.05tsrerNgNg由表3.0.7可知，属中等交通荷载等级。次1.2初拟路面结构施工质量变异水平选择中级初拟普通混凝土面层厚度为0.23m，查表4-3(二级公路、中等交通荷载等级和中级变异水平)基层选用级配碎石，厚0.20m普通混凝土板的平面尺寸4.5×3.5m纵缝为设拉杆平缝横缝为不设传力杆的假缝路肩面层与行车道面层等厚并设拉杆相连1.3-1路面材料参数确定混凝土弯拉强度标准值为4.5MPa(表3.0.8)混凝土弯拉弹性模量与泊松比为29GPa、0.15。粗集料为花岗岩的混凝土热膨胀系数αc=10×10-6/℃(表E.0.3-2)低液限粘土路基回弹模量80MPa(表E.0.1-1)地下水位1.2m时的湿度调整系数为0.75(表E.0.1-2)路床顶综合回弹模量为80×0.75=60MPa级配碎石基层回弹模量为300MPa(表E.0.2-1)1.3-2路面材料参数确定222112111300MPannxiiiiihEEhEhh110.20mnxiihhh0.26ln0.860.26ln0.200.860.442xh0.4420030060122.2MPa60xtEEEE板底地基当量回弹模量Et取为120MPa。普通混凝土面层的弯曲刚度Dc，相对刚度半径r：33ccc22c290000.2330.1MNm12(10.15)121EhDv1/31/3c30.11.211.210.763m120trDE板底地基当量回弹模量计算：1.4荷载应力设计轴载和最重荷载在临界荷位处产生的荷载应力：30.7020.9430.7020.94c1.47101.47100.7630.231001.744MPapssrhPm30.7020.9430.7020.94cm1.47101.47100.7630.231502.554MPaprhP荷载疲劳应力、最大荷载应力：0.872.1621.051.7443.44MPaprrfcpskkkm.max0.871.052.5542.33MPaprcpkk0.057474.8102.162fekN其中，考虑接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87；综合系数kc=1.05；疲劳应力系数1.5-1温度应力最大温度梯度取88℃/m(表3.0.10)综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL：4.51.97330.763Ltrsinh1.97cos1.97cosh1.97sin1.97110.1620.838cos1.97sin1.97sinh1.97cosh1.97LCc-4.48-4.480.231.77e0.13111.77e0.8380.131(10.838)0.508hLLLBCC最大温度应力：5ccc.max10290000.23880.5081.49MPa22gtLEhTB1.5-2温度应力温度疲劳应力系数kt1.323.max.max4.51.4910.8280.0410.461.4914.5tbtrttttrfkacf温度疲劳应力:.max0.461.490.69MPatrttk1.6-1结构极限状态校核二级公路、中等变异水平条件下的可靠度系数γr=1.13(查表3.0.1及表3-1)校核路面结构极限状态是否满足要求：.max.max1.133.440.694.674.5MPa1.132.331.494.324.5MParprtrrrptrff初拟的路面结构不能满足要求。将混凝土面层厚度增至0.24m。重复以上计算荷载疲劳应力σpr=3.26MPa，最大荷载应力σp.max=2.21MPa最大温度应力σt.max=1.47MPa，温度疲劳应力σtr=0.67MPa满足结构极限状态要求，所选的普通混凝土面层计算厚度0.24m可以承受设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。+6mm刻槽磨耗厚度，混凝土面层设计厚度为0.25m！1.6-2结构极限状态校核.max.max1.133.260.674.464.5MPa1.132.211.474.164.5MParprtrrrptrff再进行结构极限状态验算：2水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算示例2某地拟新建一条一级公路，水泥混凝土路面，水泥稳定砂砾基层公路自然区划IV区一级公路路基土为低液限粉土，路床顶距地下水位1.0m当地粗集料以砾石为主设计轴载为Ps=100kN，最重轴载Pm=180kN设计车道使用初期标准轴载日作用次数为3200交通量年平均增长率为5％2.1交通分析一级公路的设计基准期为30年，安全等级为一级(表3.0.1)临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22(附录表A.2.4)设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：43010170722.005.0365]1)05.01[(3200365]1)1[(rtrseggNN属重交通荷载等级(表3.0.7)次2.2初拟路面结构施工变异水平取低等级。初拟普通混凝土面层厚度为0.26m(查表4-3)水泥稳定砂砾基层0.20m底基层选用级配砾石，厚0.18m单向路幅宽度为2×3.75m(行车道)+2.75m(硬路肩)行车道水泥混凝土面层板平面尺寸取5.0×3.75m纵缝为设拉杆平缝横缝为设传力杆的假缝硬路肩面层采用与行车道面层等厚的混凝土，并设拉杆与行车道板相连2.3-1路面材料参数确定面层混凝土的弯拉强度标准值取5.0MPa(表3.0.8和附录E.0.3)混凝土弯拉弹性模量与泊松比为31GPa、0.15砾石粗集料的混凝土的热膨胀系数αc=11×10-6/℃低液限粉土的回弹模量取100MPa(附录表E.0.1-1)低液限粉土距地下水位1.0m时的湿度调整系数为0.80(查表E.0.1-2)路床顶综合回弹模量取为100×0.80=80MPa水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2000MPa，泊松比取0.20(附录E.0.2)级配砾石底基层回弹模量取250MPa，泊松比取0.35(附录E.0.2)2.3-2路面材料参数确定222112111250MPannxiiiiihEEhEhh110.18mnxiihhh414.086.0)18.0ln(26.086.0)ln(26.0xh0.4140025080128.2MPa80xtEEEE板底地基综合回弹模量：板底地基综合回弹模量Et取为125MPa2.3-3路面材料参数确定混凝土面层板的弯曲刚度Dc33ccc22c310000.2646.4MNm1211210.15EhDv33bbb22b20000.201.39MNm1211210.20EhDv1/31/3cbt46.41.391.211.210.878m125gDDrE半刚性基层板的弯曲刚度D路面结构总相对刚度半径rg2.4荷载应力设计轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力：330.65-20.940.6520.94cbc1.45101.45100.8780.261001.452MPa111.3946.4psgsrhPDD330.65-20.940.6520.94mcbc1.45101.45100.8780.261802.522MPa111.3946.4pgmrhPDD面层荷载疲劳应力,、面层最大荷载应力：0.872.5841.101.4523.59MPaprrfcpskkkm.max0.871.102.5222.41MPaprcpkk其中：应力折减系数kr=0.87；综合系数kc=1.10；疲劳应力系数0.05741707102.584fekN2.5-1温度应力最大温度梯度取92℃/m（表3.0.10B.3.3）综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL：11cbncb110.260.204613MPa/m22310002000hhkEE1144cbcbn46.41.390.131m46.41.394613DDrDDk4343nc4343nc46130.87846.40.1310.19946130.13146.40.878ggkrDrkrDr5.01.90330.878gLtr2.5-2温度应力sinh1.90cos1.90cosh1.90sin1.9010.200110.8331cos1.90sin1.90sinh1.90cosh1.9010.199LCc-4.48-4.480.261.77e0.13111.77e0.8330.13110.8330.438hLLLBCC面层最大温度应力：6ccc.max1110310000.26920.4381.79MPa22gtLEhTB温度疲劳应力系数kt1.323.max.max5.01.790.8410.0580.4421.795.0tbtrttttrfkacf温度疲劳应力：.m