水泥路面结构计算手册
水泥混凝土路面设计计算书
水泥混凝土路面设计计算书1、交通分析：三级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，，车轮横向分布系数取0.55。
交通年增长率为6.5﹪。
计算设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：交通分析：路面设计以双轮组单轴100kN为标准轴载，小于和等于40kN（单轴）和80kN(双轴)的轴载忽略不计。
属于中等交通。
2、初拟路面结构本路线所处丽江市，所在自然区划为Ⅴ，由可靠度设计标准表，相应于安全等级四级的变异水平等级为中～高，取中级。
根据三级公路、中等交通等级和中级变异水平等级，查表，初拟普通混凝土面层厚度为0.22米，基层拟选用0.18米石灰粉煤灰稳定粒料为基层，垫层为0.15米采用石灰稳定土；路面结构总厚0.55米。
普通混凝土面板的平面尺寸为3.25×4米。
纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。
3、路面材料参数确定查《水泥混凝土路面设计规范》，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MPa ，相应弯拉模量标准为：42.810c a E MP =⨯，路基土基回弹模量aMP E 400=，石灰粉煤灰稳定粒料回弹模量aMP E 13001=，石灰稳定土回弹模量aMP E 6002=。
计算基层顶面当量回弹模量如下：ax MP h h E h E h E 101315.018.060015.0130018.022********2121=+⨯+⨯=++=12211221322311)11(4)(1212-++++=h E h E h h h E h E D x 1233)15.0600118.013001(4)15.018.0(1215.06001218.01300-⨯+⨯++⨯+⨯=2.57()MN m =⋅mE D h x x x 312.0)101357.212()12(3131=⨯==0.450.45010136.221 1.51() 6.221 1.51() 4.02640x E a E --⎡⎤⎡⎤=⨯-=⨯-⨯=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦757.0)401013(44.11)(44.1155.055.00=⨯-=-=--E E b x110.75733001013() 4.0260.31240()195.82040bx t xaE E ah E MP E ==⨯⨯⨯=普通混凝土面层的相对刚度半径计算为：()1133280000.537()0.5370.22()0.618195.820ctE r h m E ==⨯⨯=4、荷载疲劳应力标准轴载在临界荷载处产生的荷载应力计算为：0.620.620.0770.0770.6180.22 1.192ps ar h MP σ--==⨯⨯=因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0=r K 。
主线收费站水泥混凝土路面结构计算书(28+20+20)
1．交通分析：由计算得到设计基准期内设计通车标准，荷载累计作用次数为N e =1800×104次，属重交通等级。
设计荷载为S P =100KN ，最终轴载为m P =190KN 。
2．初拟路面结构：本路面设计基准期为30年，根据高速公路重载交通荷载等级和低变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度(c h )27cm 。
基层选用水泥稳定砂砾，厚度为(b h )20cm ，垫层厚度为(1h )20cm 天然砂砾，普通混凝土板的平面尺寸为宽4.4m ，长4.5m 。
3．路面材料参数确定：按表3.0.8和附录E.0.3，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值(r f )为5.0Mpa ，相应弯拉弹性模量标准值为(c E )31Gpa ，泊松比为（c ν）0.15。
粗集料的线弹性模量为c α=10×10-6/℃ 。
路基回弹模量(O E )为60 Mpa 。
查附录E.0.2，水泥稳定砂砾基层弹性摸量 (b E )取2000 Mpa ，泊松比为（b ν）0.20。
天然砂砾回弹摸量为(1E )120 Mpa ，泊松比为（1ν）0.35。
按式（B.2.4-1）~（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下：n22i=111n 221i=1()120()ii X ihE h E E Mpa h h⋅⋅===∑∑ 110.2nx i i h h h m ====∑（）0.26()0.860.26(0.20)0.860.442x In h In α=+=⨯+=0.4420120×6081.5Mpa 60X t O E E E E α⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（）板底地基综合回弹模量t E 取为80Mpa 。
混凝土面层板的弯曲刚度c D [式（B.2.2-3）]、半刚性基层板的弯曲刚度b D [式（B.4.1-2）]、路面结构总刚度半径g r [式（B.4.1-3）]为：332231000.27==52.0MN 12(1)12(10.15)c cc c E h D ν⨯=--（.m ） 332220000.20==1.39MN 12(1)12(10.20)b b b b E h D ν⨯=--（.m ） 混凝土面层相对刚度半径为1/31/352.0 1.391.21() 1.21() 1.058()80c b g t D D r m E ++==⨯=4．荷载应力：按式（B.4.1-1），标准轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为330.6520.940.6520.941.4510 1.4510P 1.0580.27100 1.524()1.391/152.0psg c s b cr h Mpa D D σ----⨯⨯=⋅=⨯⨯⨯=++330.6520.940.6520.941.4510 1.4510P 1.0580.27190 2.786()1.391/152.0pmg c m b cr h Mpa D D σ----⨯⨯=⋅=⨯⨯⨯=++按式（B.2.1）计算面层疲劳应力，按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。
普通水泥混凝土路面计算书
水泥混凝土路面厚度计算书一、原始资料公路自然区划：Ⅳ区公路等级：三级公路路基土质：粘质土路面宽度(m)： 6.5初期标准轴载：122交通量平均增长： 5板块厚度(m)：0.23基层厚度(m)：0.22垫层厚度(m)：0.15板块宽度(m)： 3.25板块长度(m)： 4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：刚性和半刚性纵缝形式：设拉杆企口缝温度应力系数： 3.25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》，本道路的等级为三级公路，故设计基准期为20年，安全等级为四级。
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0.62。
，交通量的年增长率为4%。
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=912904.7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：中等交通等级。
三、初拟路面结构初拟水泥混凝土路面厚度为：0.23m，基层选用刚性和半刚性材料，厚度为0.22m，垫层厚度为0.15m。
水泥混凝土面板长度为：4m，宽度为3.25m。
纵缝为设拉杆企口缝。
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：4.5MPa。
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29000MPa。
路基回弹模量选用：30MPa。
基层回弹模量选用1300MPa。
水泥混凝土路面计算书
路面计算书项目名称：******项目概述及路面结构说明:**段，路面宽为23m；自然区划为IV3区，采用水泥砼路面结构，设计使用年限为30年。
据交通量分析其设计使用年限内标准轴载累计作用次数为0.88×106次。
路面结构面层采用24cm普通砼，基层采用20cm3%～5.5%水泥稳定碎石，底基层为30cm二渣。
面板尺寸为长5m，宽3.75m、4m，纵缝为设拉杆平缝，横缝为不设传力杆缩缝。
一、计算路基基顶当量回弹模量及砼面层相对刚度半径输入数据1、普通砼面层弯拉弹性模量Ec（MPa）=290002、面层厚度h（m）=0.243、基层材料回弹模量E1（MPa）=15004、基层厚度h1（m）=0.325、底基层材料回弹模量E2（MPa）=2506、底基层厚度h2（m）=0.27、土基回弹模量E0（MPa）=40二、计算荷载疲劳应力输入数据1、接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.872、综合系数kc=1.23、设计基准期内标准轴载累计作用次数Ne(次）=0.88×1064、计算荷载疲劳应力系数v=0.057三、计算温度疲劳应力输入数据1、温度梯度值Tg（°C/m）=882、板长L（m）=5 L/r=8.353、由图B.2.2根据砼面板厚h及L/r查得温度应力系数Bx=0.654、面层砼弯拉强度标准值fr（MPa）=4.55、回归系数a=0.8416、回归系数b=0.0587、回归系数c=1.323四、计算极限状态输入数据1、可靠度系数Rr=1.13新建道路的基顶当量回弹模量及面层相对刚度半径计算Ex=(h12*E1+h22*E2)/(h12+h22)=1148.88Dx=(E1*h13+E2*h23)/12+((h1+h1)2/4)*(1/(E1*h1)+1/(E2*h2))-1 =7.32hx=(12*Dx/Ex)^(1/3)=0.42a=6.22*(1-1.51*(Ex/E0）-0.45）=4.40b=1-1.44*(Ex/E0）-0.45=0.81基层顶面当面回弹模量Et=a*hxb*E0*(Ex/E0)1/3=222.96普通砼面层的相对刚度半径r=0.537*h*(Ec/Et)(1/3)=0.599荷载疲劳应力计算荷载应力σps=0.077*r0.6*h-2=1.17疲劳应力系数kf=Ne v=2.182荷载疲劳应力σpr=kr*kf*kc*σps=2.66温度疲劳应力计算温度翘曲应力σtm=αc*Ec*h*Tg*Bx/2=1.82温度疲劳应力系数kt=(fr/σtm)*(a*(σtm/fr)c-b)=0.448温度疲劳应力σtr=kt*σtm=0.818极限状态计算Rr*（σpr+σtr）=3.93结论：综合疲劳应力小于面层砼弯拉标准强度值，能够满足使用要求。
水泥混凝土路面计算书
혀t혀准
혀혀 th‹ hth ht㤶 ht㤶 h혀准
其中：应力折减系数
th‹；综合系数 hth ；疲劳应力系数
hh tt h 㤶 t ‹ t h (4)温度应力
由规范表查得最大温度梯度取 88℃/m；综合温度翘曲应力与内应力的温度应力系数 计算如下：
h t
h h t‹
thh h
th t 㤶
（3）应结合当地时间基础，积极推广成熟的科研成果，积极、慎重地运营行之有效的额新 材料、新工艺、新技术，以达到确保工程质量与耐久性的目的。
（4）路面设计方案应充分考虑沿线环境保护、自然生态平衡，有利于施工、养护工作人员 的健康与安全。
（5）对于地处不良地基的路段，应采取有效措施加快稳定路基沉降，路基沉降率达不到限 定要求时，绝不能仓促施工提前铺筑路面板。对于确实在短期内达不到限定沉降率要求的
t혀准
tthh ht
t h혀准
根据规范，确定可靠度系数γ ht ，验证结构极限状态是否满足要求：
혀t
ht tt㤶 t t
t≤
t h혀准
혀t혀准 t t혀准
ht
ht㤶 t ht
tt h ≤ t h혀准
拟定的由计算厚度 0.27m 的普通混凝土面层，厚度为 0.18m 的密集配沥青碎石（ATB-25）
路基状态 干燥
中湿
表2
水泥混凝土路面设计方案
结构层
厚度（cm）
水泥混凝土面层
27
密集配沥青碎石（ATB-25）基层
18
级配碎石底基层
20
水泥混凝土面层
27
密集配沥青碎石（ATB-25）基层
18
级配碎石底基层
20
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：
二级公路水泥混凝土路面厚度计算书
水泥混凝土路面厚度计算书1 轴载换算表1.1 日交通车辆情况表序号 汽车型号 流量 （辆/天） 前轴重（kN ） 后轴重（kN ） 后轴数 轮组数 1 解放CA15 200 20.97 70.38 1 2 2 解放CA50 260 28.70 68.20 1 2 3 黄河JN253 150 55.00 2×66.00 2 2 4 尼桑CK20L 180 49.85 100.00 1 2 5 日野KB222330 50.20 104.30 1 2∑==ni i i i s PN N 116)100(δ其中i δ为轴-轮系数，单轴-双轮组时，1=i δ，单轴-单轮时，按下式计算：43.031022.2-⨯=i i P δ双轴-双轮组时，按下式计算：22.051007.1--⨯=i i P δ三轴-双轮组时，按下式计算：22.081024.2--⨯=i i P δ表1.2 轴载换算结果表车型kN P i /i δi N16)100(i i i P N δ 解放CA15前轴20.97 599.88 200 61068.1-⨯后轴70.3812000.725解放CA50前轴 28.70 524.16 260 41089.2-⨯后轴 68.20 1 260 0.5695 黄河JN253前轴55.00396.28150 4.17 后轴 00.662⨯61026.4-⨯150 0 尼桑CK20L前轴49.85 413.38 180 1.082 后轴 100.00 1 180 180 日野KB222前轴50.20 412.15 330 2.21 后轴104.30 1330647.24 累 计8342 确定交通量相关系数。
2.1 设计基准期内交通量的年平均增长率。
可按公路等级和功能以及所在地区的经济和交通发展情况，通过调查分析，预估设计基准期内的交通增长量，确定交通量年平均增长率γ。
取%5=γ。
2.2车辆轮迹横向分布系数η表2.1 车辆轮迹横向分布系数η 公路等级纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站0.17～0.22 二级及二级以下公路行车道宽>7m 0.34～0.39 行车道宽≤7m0.54～0.62注：车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。
水泥路面结构计算书
方案一假定路基为干燥状态（1）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。
根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为h c = 0.27m 。
基层选用水泥稳定碎石厚h b = 0.18m ，底基层为h 1= 0.18m 的级配碎石，面层与基层之间采用PA-1做封层。
普通混凝土板的平面尺寸为3.75m ，长5m 。
纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。
（2） 材料参数的确定混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.8，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值 f r = 5.0MPa ，相应弯拉弹性模量标准值和泊松比为31GPa 和0.15 ，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数取0./℃。
土基的回弹模量参照《公路水泥混凝土路面设计规范》附录，路基回弹模量取80MPa 湿度调整系数取0.95，综合回弹模量为80×0.95=76MPa ， 查附录F.2，水泥稳定碎石基层回弹模量取2000MPa ，泊松比取0.2，级配碎石底基层回弹模量取220MPa ，泊松比取0.3。
（3）板底地基综合回弹模量21121220x h E E MPa h == 10.18x h h m ==0.26ln(h )0.860.26ln(0.18)0.860.414x α=+=+=0.41400220()()7611876x t E E E MPa E α==⨯= 板底地基综合回弹模量t E 取118MPa混凝土面层板的弯曲刚度D c ，半刚性基层板的弯曲刚度D b ,路面结构总相对刚度半径r g 为：3322310000.2752.12(1)12(10.15)c c c c E h D MN m ν⨯===-⨯-33122120000.18 1.0.12(1)12(10.2)b b b b E h D MN m ν⨯===-⨯- 331122212200.180.1.12(1)12(10.3)b E h D MN m ν⨯===-⨯- 12 1.00.1 1.1.b b b D D D MN m =+=+=52 1.11181.21() 1.21()0.927m b t D D g E r ++==⨯=（4）荷载应力标准轴载和极限荷载在临界荷载位处产生的荷载应力为：0.6520.940.6520.940.0001450.0001450.9270.27100 1.411.11152ps g c s bcr h p MPa D D σ--==⨯⨯⨯=++ 0.6520.940.6520.940.0001450.0001450.9270.27180 1.461.11152pm g c pm bc r h p MPa D D σ--==⨯⨯⨯=++ 计算面层荷载疲劳应力和最大荷载应力为：0.87 1.10 2.592 1.41 3.64pr r f c ps k k k MPa σσ==⨯⨯⨯=max 0.87 1.10 1.46 1.46p r c pm k k MPa σσ==⨯⨯=其中应力折减系数0.87r k =；综合系数 1.10c k =：疲劳应力系数40.057(180210) 2.592f e k N λ==⨯=。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。