水泥混凝土路面工程课程设计

《水泥混凝土路面工程》课程设计一、设计资料青海某地拟建一条公路，交通调查如下：解放CA10B车950辆/日，黄河JN150车200辆/日，东风EQ140车250辆/日，交通SH141车800辆/日，交通量平均增长率为7%，土质为中液限粘土，平均稠度为1.08，土基回弹模量E0=45MPa,季节性冰冻地区，冰冻深度为1.2米。详细交通组成表如下：车型PiC1C2解放CA10B前轴19.411后轴60.8511黄河JN150前轴49.0011后轴101.6011东风EQ140前轴23.7011后轴69.2011交通SH141前轴25.5511后轴55.1011二、设计内容1、根据设计资料要求，确定路面等级和面层等级；路面等级：路面等级由公路等级划分，而公路等级又由交通量确定。水泥混凝土路面设计年限取20年，则由已知的：“解放CA10B车950辆/日，黄河JN150车200辆/日，东风EQ140车250辆/日，交通SH141车800辆/日，交通量平均增长率为7%”，按交通量计算公式：120365[(1)1]/365/202200*365/7%*[(17%)1]/365/204510teNN可计算出交通量eN=4510辆/日。换算成小客车的交通量eN=4510*2=9020辆/日（换算系数为2）。由此查公路分级与技术标准可知此公路等级为双车道的二级公路。则路面等级查表相关规范可知为高级路面。换算为标准轴载的作用次数：轴载换算车型PiiiN16()100isiiPNN解放CA10B前轴19.419500后轴60.8519500.3400黄河JN150前轴49.0012000.0022后轴101.601200257.8276东风EQ140前轴23.7012500后轴69.2012500.6913交通SH141前轴25.5518000后轴55.1018000.0577161()258.92100nisiiiPNN由相关规范，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。由相关规范横向分布系数为0.39。交通量年平均增长率7%。则设计基准期内设计车道标准轴载累积作用次数为20[(1)1]*365258.92*[(17%)1]*365*0.397%1.516tsrerNgNgE查(表16-4教材P459）可知路面面层等级为重交通。2、初拟路面结构由(教材P477)查的，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用水泥稳定碎石（水泥用量为5％），厚为h1=0.22m。底基层厚度为h2=0.20m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，横缝为设传力杆假缝。3、材料参数的确定（1）混泥土的设计弯拉强度与弹性模量由(表16-11教材P474）取普通混泥土面层的弯拉强度标准值MPafr5,相应弯拉弹性模量标准值为GPaEc31（2）土基的回弹模量路基回弹模量取045EMPa。由相关规范水泥稳定粒料基层回弹模量取MPaE15001，天然砂砾回弹模量取MPaE2502。按式16-53教材P481，计算基层顶面当量回弹模量如下：MPahhEhEhEx389.93420.022.025020.0150022.02222222122212112211221322311)11(41212hEhEhhhEhEDxMNm413.320.0250122.015001420.022.01220.02501222.015001233mEDhxxx353.0389.934413.31212330.450.450934.3896.22[11.51()]6.22*[11.51*()]3.8245xEaE0.550.550934.38911.44()11.44*()0.72845xEbE1/30.7281/300934.389()3.82*0.353*45*()221.3945bxtxEEahEE普通混凝土面层的相对刚度半径按相关规范计算为310000.53730.537*0.26*30.725221.39ctErhE4、荷载疲劳应力计算按式（16-52aP481），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为0.620.620.0770.077*0.725*0.260.939psrhMPa因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0rk。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0.057(1.516)2.25vfekNE。根据公路等级，由《公路水泥砼路面设计规范(JTGD40-2002)》附录B，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数30.1ck按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为0.87*2.25*1.30*0.9392.39prrfcpskkkMPa5、温度疲劳应力由相关规范，VII区最大温度梯度区98℃/m。板长ml5，/5/0.7256.70lr由相关规范可查普通混凝土板厚mh26.0,58.0xB,按相关规范，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为15*31000*0.26*98*0.582.29122ccgtmXEhTEB温度疲劳应力系数tk，由相关规范可得，自然区划为VII区，式中：a=0.834,b=0.052,c=1.270.按相关规范计算为1.27052.291[()][0.834*()0.052]0.52.2915yctmttmyfkabf再由相关规范计算温度疲劳应力为2.291*0.5621.288trttmkMPa6、可靠度计算查相关规范，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%，再根据查的目标可靠度变异水平等级，查相关规范，确定可靠度系数1.13c，按式相关规范：()1.13*(2.391.288)4.165.0rprtrrMPafMPa因而所选的普通混凝土面层厚度mh26.0，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲