水泥路面计算
水泥混凝土路面厚度计算
16
Ns
ADTT 3000
ni (k p,ij pij )
i
j
各类车辆的设计轴载当量换算系数
k p,k k p,ij pij
ij
车道使用初期的设计轴载日作用次数
N s ADTT (k p,k pk )
k
设计轴载累计作用次数
最重轴载在上层板临界荷位处产生的最大荷载应力 p.max
p,max kr kc pm
pm
1.45 103 1 Db Dc
h P 0.65 2 0.94
g cm
pm——最重轴载Pm 在四边自由板临界荷位处产生的最大荷载应力
（MPa），设计轴载Ps改为最重轴载Pm（以单轴计，kN）；
ct
6 温度应力计算----弹性地基双层板模型
在面层板临界荷位处产生的温度疲劳应力σtr
tr kt t,max
最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力σt,max
t,max
c EchcTg
2
BL
综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL
BL 1.77e-4.48hcCL 0.131 1 CL
N S
n i 1
Ni
Pi PS
16
设计轴载累计作用次数
Ne
Ns
1
gr t
gr
1
365
交通调查与分析
初期年平均日货车交通量（双向） 方向分配系数，一般0.5-0.6 车道分配系数 设计车道的年平均日货车交通量（ADTT） 货车交通量的年平均增长率gr
水泥路面计算书【范本模板】
2.6水泥混凝土路面设计计算书一、交通量计算表1轴载分配及换算二、确定交通等级板的平面尺寸选为宽4。
0m,长4.5m ，纵缝为设拉杆的平缝,横缝为不设传力杆的假缝。
取纵缝边缘中部作为临界荷位。
由于该路为双车道，取方向分配系数为0.5，车道分配系数取1。
0。
车道系数=车道分配系数⨯方向分配系数=1。
0⨯0。
5=0。
5水泥混凝土路面结构设计以100KN 的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。
不同轴—轮型和轴载的作用次数，按式《规范》JTGD40-2006（3 .0 4-1）换算为标准轴载的作用次数。
161100ni s i i i P N N δ=⎛⎫= ⎪⎝⎭∑ 《规范》JTGD40—2006（3。
0。
4-1） 30.432.2210i i P δ-=⨯ 《规范》JTGD40-2006 （3.0.4—2 ）或 50.221.0710i i P δ--=⨯ 《规范》JTGD40—2006 (3.0。
4—3 ) 或 80.222.2410i i P δ--=⨯ 《规范》JTGD40-2006 （3.0.4-4 ）式中：轴载 i P （kN ）轮组 每日通过次数i N （次/d)i δ16i )P(pBZZ —100d 的轴载（次/d ）50 单轴-单轮 888 412。
8534 0。
000015 5.4992 60 单轴-单轮 204 381。
72270。
000282 21.9597 70 单轴—双轮 2171 1 0.003320 7。
2077 110 单轴-双轮 888 1 4.594900 4080.2712 120 单轴-双轮 186 118。
4884003438.8424 2⨯120双轴—双轮183.20436-10⨯ 12。
1166510⨯69。
8861∑=7624Ns-—100KN 的单轴-双轮组标准轴载的作用次数;Pi-—单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重（KN ）；n ——轴型和轴载级位数;i N ——各类轴型i 级轴载的作用次数；i δ——轴-轮型系数,单轴—双轮组时,i δ=1；单轴—单轮时,按式《规范》JTGD40-2006（3.0.4-2)计算；双轴—双轮组时，按式《规范》JTGD40-2006（3。
水泥路面4.5m计算书(一号路正文)
表2单幅路面的纵缝拉杆参数
左板块
右板块
计算距离(m)
直径(mm)
长度(mm)
间距(mm)
行车道板块1
行车道板块2
4.5
14
700
650
图2路面平面示意图(m)
3.基层顶面当量回弹模量
按规范的式(B.1.5)计算基层顶面的当量回弹模量如下：
普通混凝土的刚度半径按规范的式(B.1.3-2)计算为：
5.温度疲劳应力
本公路在公路自然区划IV，最大温度梯度取92°C/m。板长与路面板相对刚度半径之比，l/r=5/0.687=7.275，查规范的图B.2.2可得到Bx=0.717。按规范的式(B.2.2)最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为
温度疲劳应力系数kt，按规范式(B.2.3)计算为
再由规范的式(B.2.1)计算温度疲劳应力为
水泥混凝土路面设计计算书
预新建的过溪段一号路市政道路工程，为双向2车道四级公路，在公路自然区划Ⅳ区，路基为中湿的中液限粘土，拟采用普通混凝土面层，路幅总宽度9m。经过交通调查得到：设计车道使用初期的标准轴载作用次数为110次/日，交通量年平均增长率为5%。
1.交通分析
由规范的表3.0.1，四级公路的设计基准期为20年。由规范的表A.2.2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39。按规范的式(A.2.2)计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：
根据计算结果.确认砼路面厚度大于21cm即可满足设计要求,根据通用做法,采用22cm砼路面层厚度。
路基(垫)层及土基顶面竣工验收弯沉值计算
预新建的过溪段一号路，为双向2车道四级公路，在公路自然区划Ⅳ区，路基为中湿的中液限粘土，拟采用普通混凝土面层，路幅总宽度9m。采用公路路面设计程序系统进行计算，基(垫)层及土基顶面竣工验收弯沉值计算结果如下：
路面结构计算书
1、路面结构计算书1.1 水泥混凝土路面设计道路等级：城市主干道Ⅰ级；设计车速：50Km/h；设计荷载：公路－Ⅰ级；标准轴载：道路BZZ-100KN；路面类型：水泥混凝土路面；路面结构达到临界状态设计年限：30年；交通量达饱和设计年限：20年。
本次路面结构计算采用“《公路路面程序设计系统》HPDS2006”电算软件进行计算。
按一级公路标准等级进行计算。
变异水平的等级 : 中级可靠度系数 : 1.195面层类型 : 普通混凝土面层序号路面行驶车辆名称单轴单轮组的个数轴载总重(kN)单轴双轮组的个数轴载总重(kN)双轴双轮组的个数轴载总重(kN)三轴双轮组的个数轴载总重(kN)交通量1 标准轴载0 0 1 100 0 0 0 0 5420序号分段时间(年) 交通量年增长率1 10 9.6 ％2 10 7.2 ％3 10 6.4 ％行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .6轮迹横向分布系数 .22混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 4 m 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基(垫)层类型----新建公路路基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料名称厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 250 13002 级配碎砾石 200 2503 新建路基 32基层顶面当量回弹模量 ET= 189.5 MPa中间计算结果 :HB= 260 r= .764 SPS= .97 SPR= 2.7BX= .53 STM= 1.87 KT= .46 STR= .85SCR= 3.55 GSCR= 4.12 RE=-17.6 %其中：HB-----拟定的混凝土面层厚度(mm)r------混凝土面层板的相对刚度半径(m)SPS----混凝土面层的荷载应力(MPa)SPR----混凝土面层的荷载疲劳应力(MPa)BX-----温度应力系数STM----混凝土面层的温度应力(MPa)KT-----温度疲劳应力系数STR----混凝土面层的温度疲劳应力(MPa)SCR----混凝土面层的综合应力(荷载疲劳应力与温度疲劳应力之和)(MPa)GSCR---可靠度系数与混凝土面层综合应力的乘积(MPa)RE-----GSCR与面层混凝土弯拉强度标准值的相对误差（％）设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 1626路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 1.502976E+07路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 189.5 MPa混凝土面层设计厚度 : 260 mm通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:---------------------------------------普通混凝土面层 260 mm---------------------------------------水泥稳定粒料 250 mm---------------------------------------级配碎砾石 200 mm---------------------------------------新建路基新建基(垫)层及路基顶面交工验收弯沉值计算新建基(垫)层的层数 : 2基（垫）层及路基交工验收综合影响系数 : 1标准轴载 : BZZ-100层位基（垫）层材料名称厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 250 13002 级配碎砾石 200 2503 新建路基 32第 1 层顶面交工验收弯沉值 LS= 53.6 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算) 第 2 层顶面交工验收弯沉值 LS= 211.5 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 291.1 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算)1.2 沥青混凝土路面设计道路等级：城市主干道Ⅰ级；设计车速：50Km/h；设计荷载：公路－Ⅰ级；标准轴载：道路BZZ-100KN；路面类型：沥青混凝土路面；路面结构达到临界状态设计年限：15年；交通量达饱和设计年限：20年。
水泥混凝土路面的设计计算
水泥混凝土路面的设计计算1.路面设计荷载计算设计荷载是路面结构设计的基础，需要考虑到车辆轴载、重车通行频次等因素。
根据不同的道路类型和交通量，可以选择不同的设计荷载标准，例如一般道路设计荷载为60kN，高速公路为100kN。
设计荷载可以根据实际情况确定。
2.路面厚度计算路面结构的主要功能是为交通提供平整、安全的行车路面，要求路面具有一定的厚度，能够承受车辆荷载并分散到下层土体中。
根据路面结构和荷载情况，可以采用不同的厚度设计方法进行计算。
例如根据美国AASHTO设计方法，可以根据车辆荷载和所需寿命确定路面厚度。
3.路面材料特性选择水泥混凝土路面中的材料包括水泥、骨料、沙子和水。
这些材料的选择要考虑到路面的承载能力、耐久性以及施工工艺等因素。
例如，水泥的选择要考虑到其强度等级和早期强度发展特性；骨料的选择要考虑到颗粒大小、形状等因素。
4.路面结构设计水泥混凝土路面的结构设计包括基层、底基层、面层等组成。
基层的作用是分散荷载到下层土体中，可以采用砾石、碎石或者碎石混凝土进行铺设。
底基层是为了提供路面的平整度和耐久性，可以采用砂砾混凝土进行铺设。
面层是水泥混凝土路面的承载层，要求具有较高的强度和平整度。
5.路面施工工艺设计水泥混凝土路面的施工工艺设计包括路面准备、铺设和养护等步骤。
路面准备包括路基处理、基层铺设和底基层施工等；铺设包括制浆、铺浆、振捣和压光等；养护包括初始养护和维护养护等。
施工工艺需要根据路面结构和材料特性进行合理设计，确保路面质量。
水泥路面结构计算书
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 1 55 0 0 1 56 0 0 4002 单后轴客车 1 17 1 26.5 0 0 0 0 4000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 4.5 MPa 混凝土弯拉模量 29000 MPa 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 .872.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(JTG D40-2011)《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(JTG D40-2011)《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:20 MPa。
基层回弹模量选用1500Mpa。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)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)]=4.874b=1-1.44×(Ex/E0)^(-0.58)= 1-1.44×(1500/20)^(-0.58)=0.866Et=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 : 152 MPa5、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：=0.077×r^0.6h^(-2)=0.077×0.618^0.6 ×0.2^(-2)=1.442(MPa)σps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 =krkfkcσps=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。
水泥混凝土路面设计计算
15
粒料层的总厚度：hx（m）= 0.2
16
回归系数：a= 0.442
17
粒料层的当量回弹模量：Ex（MPa）= 120.0
18
板底地基综合回弹模量：Et（MPa）= 80.0
19
混凝土面层的弯曲刚度：Dc（MN*m）= 52.0
20
半刚性基层板的弯曲刚度：Db（MN*m）= 1.39
21
路面结构总相对刚度半径：rg（m）= 1.058
4
层间接触状况参数：rβ（m）= 0.131
5
与双层板结构有关的参数：ξ= 0.2146源自t= 1.4187
混凝土面层板的温度翘曲应力系数：CL= 0.540
8
温度应力系数：BL= 0.225
9
混凝土的线膨胀系数：αc= 1.0E-05
10
最大温度应力：σt,max（MPa）= 0.819
11
回归系数：αt= 0.837
1
7
设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力：σpr（MPa）= 3.951
8 最重轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力：σp,max（MPa）= 2.788
三
温度应力计算
1
最大温度梯度值：Tg（°C/m）= 87
2
板长：L（m）= 4.5
3
面层与基层之间竖向接触刚度：kn= 4599.4
7
面层材料泊松比：v c= 0.15
8
路床顶综合回弹模量：E0（MPa）= 60
9
基层材料回弹模量：E1（MPa）= 2000
10
基层材料厚度：h1（m）= 0.2
11
基层材料泊松比：v c= 0.2
12
实例：水泥混凝土路面设计计算
1.路面类型的选择确定本设计为二级公路，位于四川地区，公路自然区划为Ⅴ区,路基土为粘性土，设计路段碎石、砂砾、石灰、水泥供应丰富，拟采用普通水泥混凝土路面结构。
交通组成表路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载,以BZZ －100表示。
① 轴载换算：161100∑=⎪⎭⎫⎝⎛=ni i i i s P N N δ式中 ：s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；i P —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ；i N —各类轴型i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数；i δ—轴—轮型系数，单轴—双轮组时，1=i δ；单轴—单轮时，按式43.031022.2-⨯=ii P δ计算；双轴—双轮组时，按式22.051007.1--⨯=i i P δ；三轴—双轮组时，按式22.081024.2--⨯=i i P δ计算。
轴载换算结果如表7-2所示。
表7-2 轴载换算结果② 计算累计当量轴次查《路线设计规范》得三级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，临界荷位处的车辆轮迹轮迹横向分布系数η是0.54~0.62取0.54，075.0=r g ，则：[][]6201026.354.0365075.01)075.01(808.3813651)1(⨯=⨯⨯-+⨯=⨯-+=ηr t r s e g g N N查《水泥混凝土路面设计规范》水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数分为4级，标准轴载累计作用次数大于1×106 时，属于重交通等级，故本设计属于重交通等级。
2.基层、垫层材料参数确定（1） 基层基层、应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区应具有一定的抗冻性。
拟选用石灰粉煤灰稳定粒料为基层。
配比为石灰：粉煤灰：稳定粒料=1：3：12，查《水泥混凝土路面设计规范》得回弹模量a MP E 13001=。
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原始资料
公路自然区划：Ⅱ区
公路等级：二级公路
路基土质：粘质土
路面宽度(m)：9
初期标准轴载：2100
交通量平均增长： 5
板块厚度(m)：0.22
基层厚度(m)：0.18
垫层厚度(m)：0.15
板块宽度(m)： 4.5
板块长度(m)： 5
路基回弹模量：30
基层回弹模量：1300
垫层回弹模量：600
基层材料性质：柔性
纵缝形式：设拉杆平缝
温度应力系数： 4.5
计算类型：普通水泥混凝土路面厚度计算
二、交通分析
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P6表3.0.1《可靠度设计标准》，本道路的等级为二级公路，故设计基准期为20年，安全等级为三级。
由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P38表A.2.2《车辆轮迹横向分布系数》，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取.39。
，交通量的年增长率为5%。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P38公式A.2.2计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：Ne=Ns*[(1+gr)^t-1]*365*η/gr=9884571次
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P7表3.0.5《交通分级》可确定轴载等级为：重交通等级。
三、初拟路面结构
初拟水泥混凝土路面厚度为：0.22m，基层选用柔性材料，厚度为0.18m，垫层厚度为
0.15m。
水泥混凝土面板长度为：5m，宽度为4.5m。
纵缝为设拉杆平缝。
四、路面材料参数确定
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P8表3.0.6《混凝土弯拉强度标准值》可确定混凝土弯拉强度标准值为：5MPa。
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG
D40-2000)P53表F.3《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31000MPa。
路基回弹模量选用：30MPa。
基层回弹模量选用1300MPa。
垫层回弹模量选用600MPa。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P40公式B.1.5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)=1013(MPa)
Dx=E1*h1^3/12+E2*h2^3/12+(h1+h2)^2/4*(1/(E1*h1)+1/(E2*h2)^(-1))=2.57(MN-m)
hx=(12*Dx/Ex)^(1/3)=.312(m)
a=6.22*[1-1.51*(Ex/Ed)^(-0.45)]=4.293
b=1-1.44*(Ex/E0)^(-0.55)=.792
Et=a*hx^b*E0*(Ec/Et)^(1/3)=165(MPa)
五、荷载疲劳应力计算
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P39公式B.1.3-1计算标准轴载载临界处产生的荷载应力：
σps=0.077*r^0.6h^(-2)=1.259(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=.92。
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^n=2.504451。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P39表B.1.2《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
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P39公式B.1.2计算荷载的疲劳应力
3.481(MPa)
六、温度疲劳应力计算
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P8表3.0.8《最大温度梯度标准值Tg》可确定最大温度梯度为88℃/m。
由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P42图B.2.2可确定温度应力系数Bx为0.71，按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG
D40-2000)P41公式B.2.2可计算混凝土板的翘曲应力为：
σtm=σc*Ec*h*Tg*Bx/2=2.131(MPa)
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P42公式B.2.3计算温度疲劳应力系数为：
kt=fr/σtm*[a*(σtm/ct)^c-b]=.532
a,b,c为回归系数，由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P42表B.2.3确定。
由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P41公式B.2.1可计算温度疲劳应力为：
σtr=kt*σtm=1.134MPa
由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P6表3.0.1可确定本项目道路的安全等级为：三级，确定可靠度系数为1.13
计算综合应力为：
ν(σpr+σtr)=5.215(MPa)
因此，所选的混凝土面板厚度不能满足设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。