水泥路面轴载换算算例
第十四章---水泥混凝土路面设计
混凝土面板内最大温度梯度Tg（°/cm)
Tg：板顶面和底面的温度/板厚
公路自然 区划
Ⅱ、Ⅴ
Ⅲ
Ⅳ、Ⅵ
Ⅶ
Tg（°/cm) 0.83~0.88 0.90~0.95 0.86~0.92 0.93~0.98
注：海拔高时，取高值；湿度大时，取低值。
混凝土板 温度应力计算
ac—混凝土的线膨胀系数(1／0C)，通常取 ＝1.05 × l0-5/℃ Ec—混凝土弯拉弹性模量(Mpa)； h—混凝土板厚度(cm)； Tg——所在地混凝土面板的最大温度梯度； Bx—考虑温度沿板厚非线性分布的温度应力系数。 按板长L与板的相对刚度半径的比值L／r和板厚h由 查图确定。
≤3
第二节 水泥混凝土路面设计方法
一、弹性地基板的应力分析
混凝土路面板所承受的应力有车辆荷载作 用下的荷载应力、温度变化面板的伸缩和翘曲 受阻所产生的温度应力、混凝土硬化和湿度变 化造成的收缩应力、路基和基层的体积变化而 引起的应力等。
弹性地基板理论分析路面板的应力状况。
温度应力分析
水泥混凝土路面板内不同深度处的 温度，随气温而发生变化。这种变化便 路面板出现胀缩变形和翘曲变形。当变 形受限制时，板内便产生
设计基准期
路面的设计使用年限为路面达到预定损 坏时所能使用的年限。超过此年限，路面并 非完全破坏而不能使用，只是使用性能太差 和运行费用过高。
混凝土路面的使用年限为20~30年。
交通等级
标准轴载和轴载换算
➢等效疲劳损坏 的原则
Ns
n
i1
i
Ni
( Pi )16 100
单轴－双轮 i 1
单轴－单轮
i
2.22103
P0.43 i
交通累计轴载自动换算表
2.8E+07 2.2E+07
新规范对于表3：当 Pi=:50-130kN时指 数取8，当Pi=130200kN时指数取9， 故标准轴载作用次 数栏需做相应改动
前轴数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2
中轴重 40
中轴数 1
后轴重 23.5 55 95 60 60 95 140 155 175 100 125 135 150 140 100 130
后轴数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3
水泥混凝土路面换算 轮组数
2
2
4轴特大货车（半拖
65
2
150
2
2
4轴特大货车（半拖
85
2
140
2
2
5轴特大货车（拖挂） 60
2
100
3
2
6轴特大货车（拖挂） 70
2
40
1
130
3
2
当轴距>3m，m=1，当 <3m，C1=1+1.2（m1）
当轴距>3m，m=1，当 <3m，C`1=1+2（m-1）
注：
C2单轮组 =6.4，双 轮组=1， 四轮组 =0.38
1
1
1
329
18.5
1
18.5
1
1
1
569
18.5
1
18.5
1
1
1
419
18.5
1
18.5
1
1
1
559
18.5
1
18.5
1
1
1
239
18.5
混凝土路面荷载计算方法
混凝土路面荷载计算方法一、前言混凝土路面是公路交通建设中常用的一种路面类型，其重要性不言而喻。
为了确保混凝土路面的安全、稳定和耐用性，需要进行荷载计算。
本文将详细介绍混凝土路面荷载计算的方法。
二、荷载分类1. 静载荷：指车辆停放在路面上的荷载，包括自重、人工荷载和车辆荷载等。
2. 动载荷：指车辆行驶时对路面的荷载，包括车轮荷载、轮胎压力和动态荷载等。
三、荷载计算方法1. 静载荷计算方法静载荷计算方法主要有静重法和等效轴重法两种。
（1）静重法静重法是指根据路面的自重和人工荷载计算路面承受的静载荷。
计算公式为：Q=γHL，其中Q为静载荷，γ为单位面积的荷载，H为路面厚度，L为路面长度。
需要注意的是，γ的取值应根据路面的使用情况和地理位置确定。
（2）等效轴重法等效轴重法是指将车辆的轴重按照一定比例转化为等效轴重，然后再计算路面的静载荷。
计算公式为：Q=αZ，其中Q为静载荷，α为等效系数，Z为等效轴重。
等效系数的取值应根据车辆类型、车速和路面类型等因素确定。
2. 动载荷计算方法动载荷计算方法主要有影响面积法和阻力系数法两种。
（1）影响面积法影响面积法是指根据车轮轮胎的接触面积计算路面承受的动载荷。
计算公式为：Q=PA，其中Q为动载荷，P为轮胎压力，A为轮胎接触面积。
需要注意的是，轮胎压力的取值应根据车辆类型和轮胎规格等因素确定。
（2）阻力系数法阻力系数法是指根据车速和路面类型等因素确定阻力系数，然后计算路面承受的动载荷。
计算公式为：Q=Kv²，其中Q为动载荷，K为阻力系数，v为车速。
阻力系数的取值应根据路面类型、车速和车辆类型等因素确定。
四、荷载计算实例以等效轴重法为例，假设一辆货车的轴重为10吨，共有4个轴，车速为30km/h，转化为等效轴重后为20吨。
假设混凝土路面的使用年限为20年，路面长度为1000米，路面宽度为3.5米，路面厚度为20厘米。
根据计算公式Q=αZ，可得到静载荷为700kN。
沥青路面与水泥混凝土路面结构设计
贫混凝土或碾压混凝土基层应以设计基准期内行车荷载不产生疲劳断裂作为设计标准：
rbpr fbr
水泥混凝土路面结构设计应以最重轴载和最大温度梯度综合作用下,不产生极限断裂作 为验算标准：
r ( p,max t ) ,max fr
二、路面结构层计算
水泥路面结构层计算
8～47 0～30
筛孔尺寸（mm）
用做底 基层
53 4.75 0.6 0.075 0.002
通过质量百分率（%）
100 50～100 17～100
0～50 0～30
四、路面基层和底基层
水泥稳定土
水泥稳定土中碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：
基层： 高速公路和一级公路 二级和二级以下公路
不大于30% 不大于35%
起主要承重作用的层次
底基层
与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用
起次要承重作用的层次
力学特征
基层和底基层的材料选取
四、路面基层和底基层
材料组成
半刚性 水泥稳定类、石灰稳定类、 石灰工业废渣稳定类
刚性
普通混凝土、碾压式混凝土 、贫混凝土、钢筋混凝土、 连续配筋混凝土等
柔性
沥青混凝土、沥青碎石、多 孔隙水泥或沥青稳定碎石、 沥青贯入碎石、级配碎石、 级配砾石、配碎砾石、天然 砂砾、填隙碎石等
弹性地基单层板荷载应力
设计轴载在面层板临界荷位处产生 的荷载疲劳应力：
pr kr k f kc ps
在面层板临界荷位处产生的温度疲 劳应力：
tr ktt,max
最重轴载在面层板临界荷位处产生 的最大荷载应力：
p,max krkc pm
最大温度梯度时混凝土面层板最大 温度应力：
水泥混凝土路面—水泥混凝土路面设计
1 交通分析——交通荷载分级
水泥路面的设计轴载及轴载换算
按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以轴重100kN的单轴-双轮
组荷载作为设计轴载。对极重交通荷载等级的水泥混凝土路面，宜
选用货车中占主要份额特重车型的轴载作为设计轴载。各级轴载作
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，厚度 不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设封层。
面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。
平面尺寸及接缝设计
❖ 平面布局宜采用矩形分块，其纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝 两侧的横缝不得相互错位。
❖ 纵向接缝的间距（板宽）宜在3.0~4.5m范围内选用。 ❖ 横向接缝的间距（板长）应按面层类型和厚度选定（普通水泥混
混凝土面层板的温度翘曲应力系数CL与单层板公式不同。
温度翘曲应力系数CL
CL
1 11
sinh t cost cosht sin t cost sin t sinh t cosht
t L / 3rg
knrg4 Dc r3 knr4 Dc rg3
1
r
Dc
Dc
Db Db
kn
r ( pr tr ) fr r ( p.max t.max ) fr
r bpr fbr
水泥混凝土路面设计示例
设计示例
公路自然区划Ⅲ区新建一条高速公路，单向三车道，行车道宽 11.75m。路基土为黄土（低液限粉土），路床顶距地下水位2.0m， 当地粗集料主要为花岗岩。拟采用碾压混凝土做基层。应交通调查分 析得知，设计轴载Ps=100KN，最重轴载Pm=250KN，设计车道使用 初期设计轴载日作用次数为42000，交通量年平均增长率为7%。试 设计该路面厚度。
(完整word版)路基路面课程设计算例
目录目录.。
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.1一路基设计.。
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21 设计资料.。
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22 挡土墙的布置。
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23 挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸。
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..24 主动土压力计算...。
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..25抗滑动稳定性验算.。
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4 6抗倾覆稳定性验算。
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. (5)7基底合力偏心距验算。
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58 墙身截面强度验算...。
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.69伸缩缝与沉降缝设计 (7)10排水设计……………………………………………………………………………….7.二、路面设计。
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..8A、水泥混凝土路面设计。
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81交通分析.。
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.82 初拟路面结构.。
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.103路面材料参数确定.。
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(10)4 荷载疲劳应力 (10)5 温度疲劳应力 (11)B、沥青路面设计。
我国路面设计标准轴载
我国路面设计标准轴载
路面设计标准轴载是一组具有代表性的轴载，用于进行路面设计、修建和养护。
我国路面设计标准轴载主要包含以下两个方面：
1. 求和轴载
求和轴载是指对某一路段内所有车辆的轴载进行求和得到的总和。
它代表了该路段的平均轴载，是路面设计和修建的重要依据。
在我国，求和轴载通常采用以下公式计算：
求和轴载 = Σ（各车型轴载×该车型出现频次）×路段长度
其中，各车型轴载是指不同车型的单个轴载，该车型出现频次是指该车型在路段内出现的次数，路段长度是指路段的长度。
2. 超重轴载
超重轴载是指超过标准轴载的车辆轴载。
在我国，超重轴载主要分为两类：一类是超过标准轴载1.5倍的超重车辆轴载，另一类是超过标准轴载2倍以上的特重车辆轴载。
这些车辆对路面的损害较大，需要进行特别的道路设计和修建。
对于超重车辆轴载，我国路面设计标准中规定了不同的超重系数，用于修正不同超重程度的车辆对路面的影响。
对于特重车辆轴载，则需要在路面结构和材料上进行特殊设计和选择，以确保路面的承载能力。
总之，我国路面设计标准轴载包含求和轴载和超重轴载两个方面，它们分别代表了某一路段的平均轴载和超过标准轴载的车辆轴载。
这些指标对于路面设计和修建具有重要意义。
标准轴载与轴载换算
三、标准轴载与轴载换算路面设计时使用累计当量轴次的概念。
但在道路上行驶的车辆类型很多，所以必需选定一种标准轴载，把不同类型轴载的作用次数。
根据道路汽车运输车辆的现状及发展趋势。
我国路面设计以双轮组单轴载100kn为标准轴载，以BZZ-100表示。
标准轴载的计算参数按下表确定。
标准轴载计算参数当把各种轴载换算为标准轴载时，为使换算前后轴载对路面的作用达到相同的效果，应该遵循两项原则：第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态，路面弯沉为L1,乙轴载作用路面达到相同临界状态作用次数为N2,弯沉为L2，此时甲乙两种轴载作用是等效的。
则应按此等效原则建立两种轴载作用次数之间的换算关系；第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。
当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25kn的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P i的次数n i，均按如下公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日；n i——被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；P——标准轴载，kn；P i——被换算车辆的各级轴载，kn；k——被换算车辆的类型数；C1——轴数系数，C1 =1＋1.2（m－1），m是轴数。
当轴间距大于3m时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m时，应考虑轴数系数；C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。
当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50 kn的各级轴载（包括车辆的前后轴）的作用次数n i，均按如下公式换算成标准轴载p的当量作用次数n’。
式中：C1’—轴数系数，C2’=1＋2（m－1）；c’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09。
上述轴载换算公式仅适用于单轴轴载小于130 kn的轴载换算。
对于城市道路的路面设计，请参照城市道路设计规范的有关规定进行轴载换算。
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C2=6.4 0.00 16 ( )
4.35 ( )
1+1 型货车轴载换算系数计算： 表 1 1+1 型货车轴载换算系数计算
车型 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
0~10 1~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
前轴 C1=1 0.00 5.68 11.45 60.89 21.98 0.00 0.00 0.00
40~60 60~80 80~100 100~12 0 120~14 0 140~16 0 160~18 0 180~20 0 200~22 0 后轴 （双联 轴双轮 组）
C1=2.2 C2=1 2.27 4.55 7.58 10.61 8.33 4.55 3.79 4.55 9.85
220~24 240~26 260~28 280~30 300~32 320~34 340~36 360~38 380~40 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17.42 15.91 5.30 3.79 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00
累计： = ∑
Ki = 1
i
1.34893984
车型 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
0~10 1~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
前轴 C1=1 C2=6.4
0.00 0.00 0.00 9.60 47.17 31.88 11.35 0.00 0.00
40~60 60~80 80~100 100~12 0
120~14 0 140~16 0 160~18 0 180~20 0 200~22
0 后轴 C1=1
2.27 4.55 7.58 10.61 8.33 4.55 3.79 4.55 9.85
（单轴
双轮组） C2=1
220~24 0 240~26 0 260~28 0 280~30 0 300~32 0 320~34 0 340~36 0 360~38 0 380~40
0 17.42 15.91 5.30 3.79 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00
累计： = ∑Ki = 1 1 2 i
表 2 1+2 型货车轴载换算系数计算 4.315952749 表 3 1+1S1 型货车轴载换算系数计算 表 4 1+1S2 型货车轴载换算系数计算 轮组 换算 系数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
前轴（单 轴单轮） C1=1 C2=6.4 0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
0 0 0 6.57 54.95 30.18 7.07 1.23 0 中轴（单 轴双轮组） C1=1 C2=1 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110
0 4.04 18.18 9.6 6.06 7.07 16.16 15.66 10.61 110~120 120~130 130~140 140~150 150~160 160~170 170~180 180~190 190~200 8.08 3.03 1.51 0 0 0 0 0 0 后轴（单 轴双轮组） C1=1 C2=1 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110
0 12.12 13.13 6.57 5.05 9.09 7.07 14.14 10.61 110~120 120~130 130~140 140~150 150~160 160~170 170~180 180~190 190~200 8.56 5.06 2.53 2.02 1.52 2.53 0 0 0
K
4.35
= ∑ ( )
累计: i = 1 1 2 i
2.687451
轮组 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
前轴（单 轴单轮） C1=1 C2=6.4 0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
0 0 0 4.32 51.98 32.45 7.8 3.45 0 中轴（单 轴双轮组） C1=1 C2=1 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110
0 2.13 13.12 18.79 10.99 8.51 7.8 6.74 8.16 110~120 120~130 130~140 140~150 150~160 160~170 170~180 180~190 190~200 7.81 6.73 4.61 1.77 1.42 1.42 0 0 0 后轴（双 联轴双轮 组）
C1=2.2 C2=1 40~60 60~80 80~100 100~120 120~140 140~160 160~180 180~200 200~220
1.06 8.16 11.7 13.83 10.28 9.22 8.87 9.57 3.9 220~240 240~260 260~280 280~300 300~320 320~340 340~360 360~380 380~400 7.09 5.32 6.03 2.13 2.84 0 0 0 0 表 5 1+2S2 型货车轴载换算系数计算 表 6 大客车轴载换算系数计算
4.35
4.52231538 ( ) 累计: = ∑Ki = 1 1 2
i
轮组 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
前轴（单 轴单轮） C1=1 C2=6.4 0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
0 0 0 0 10.08 40.56 30.23 10.15 8.98 中轴（双 联轴双轮 组）
C1=2.2 C2=1 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110 0 2.7 12.16 6.76 4.05 2.7 4.05 8.11 20.27 110~120 120~130 130~140 140~150 150~160 160~170 170~180 180~190 190~200 16.24 5.4 9.46 4.05 4.05 0 0 0 0 后轴（双 联轴双轮 组）
C1=2.2 C2=1 40~60 60~80 80~100 100~120 120~140 140~160 160~180 180~200 200~220 0 5.41 1.35 5.41 8.11 1.35 2.7 4.05 5.41 220~240 240~260 260~280 280~300 300~320 320~340 340~360 360~380 380~400 14.86 18.91 17.57 5.41 9.46 0 0 0 0
= ∑ ( )4.35 累计: Ki = 1 1 2 i
11.95350178
轮组 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
前轴（单 轴单轮） C1=1 C2=6.4 0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
0 0 10.68 16.45 60.89 11.98 0 0 0 后轴（单 轴双轮轮） C1=1 C2=1 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 100~110
0 0 4.36 11.45 9.09 11.25 23.35 40.5 0
= ∑ ( )4.35 累计: Ki = 1 1 2 i
0.926464408 C2=18.5 0.00 ' ' ( )8
3.270782321
' ' ( )8
14.45168219
车型 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
0~10 1~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
前轴 C1=1 0.00 5.68 11.45 60.89 21.98 0.00 0.00 0.00
40~60 60~80 80~100 100~12 0 120~14 0 140~16 0 160~18 0 180~20 0 200~22 0 后轴 C1=1
2.27 4.55 7.58 10.61 8.33 4.55 3.79 4.55 9.85
（单轴 双轮组） C2=1
220~24 0 240~26 0 260~28 0 280~30 0 300~32 0 320~34 0 340~36 0 360~38 0 380~40
0 17.42 15.91 5.30 3.79 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00
累计： = ∑Ki = 1 1 2 i
表 1 1+1 型货车轴载换算系数计算
车型 换算系 数 各级轴载（kN）的出现频率（%）
0~10 1~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90
前轴 C1=1 C2=18.5
0.00 0.00 0.00 9.60 47.17 31.88 11.35 0.00 0.00
40~60 60~80 80~100 100~12 0
120~14 0 140~16 0 160~18 0 180~20 0 200~22
0 后轴 （双联 轴双轮 组）
C1=3 C2=1 2.27 4.55 7.58 10.61 8.33 4.55 3.79 4.55 9.85
220~24 240~26 260~28 280~30 300~32 320~34 340~36 360~38 380~40 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17.42 15.91 5.30 3.79 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00
累计： = ∑Ki = 1 1 2 i
表 2 1+2 型货车轴载换算系数计算