水泥混凝土路面计算书

的计算如下：
t
th
t͸‹t
h͸ h ͸ h͸ h th ͸
t
h͸ h ͸
㤶
thht
h͸ h thh͸
͸t ͸h 혀 ͸t hh 혀
t
h/t
ht͸h
ht͸h
͸t ͸ t ͸t h h/t h㤶
(3)荷载应力
计算标准轴载和极限轴载在临界荷位处产生的荷载应力：
thhh혀
ht㤶 h t t
혀
ht
͸ th㤶
ht㤶 h t ͸t h
基层、厚度为 0.20m 的级配碎石底基层和厚度为 0.15m 的级配砾石垫层，可以承受计算基
准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最大轴载在最大温度梯度时的一次作用。
取混凝土面层设计厚度为 0.28m。
水泥混凝土路面设计计算书
1 混凝土路面结构设计原则
（1）路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践 经验，将混凝土路面板按重要工程结构的要求完成设计，首先应保证工程的按质量与耐久
性。基层、底基层、垫层设计在满足设计要求的前提下，尽可能使用当地材料修建。
（2）在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、方便施工、利于养护、节约投 资原则进行方案比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。
N th 㤶 th t h͸
（1）交通参数分析
根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011），高速公路设计使用年限 30 年，
安全等级一级，可得临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数η t͸，年增长率 htt率。
表 1 标准轴载换算次数
车型
车轴
轴轮数
Pi(kN)
交通量
Nsi
小客
前轴
1-1
11.5
（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
ht㤶 h t ͸t h
h t ͸t ͸
thh͸ t
t͸‹ ͸h th㤶 htt㤶hh혀准
ht㤶
혀혀
htt
ht
͸ th㤶 혀
ht㤶 h t ͸t h
h t ͸t ͸
thh͸ t
计算面层荷载疲劳应力和面层最大荷载应力：
t͸‹ ͸h 㤶 th㤶 ht㤶 h혀准
혀
혀 th‹ ͸t ͸h hth htt㤶h tt㤶 h혀准
级配稳定碎石，厚度为 h=20cm，垫层选用级配砾石，垫层厚度 ͸=15cm，中湿状态，取粘 土质砂土基的回弹模量 100MPa，距地下水位 1m 时湿度调整系数取 0.8，由此得路床顶综
合回弹模量 h
th h MPa。
（2）确定材料参数
级配砾石垫层回弹模量取 h hh h혀准，其它同干燥方案。 计算板底地基综合当量回弹模量：
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：
혀tht͸ tt㤶 t t Nhomakorabeat≤
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）
路段，可以先铺简易沥青路面，通车数年后，待路基沉降速率满足稳定要求后，再正式铺
筑混凝土路面。总之，按设计使用年限标准设计的混凝土路面，施工时必须创造条件，严
格执行，一次完成。
2 交通量计算及交通参数分析
依据规范，浏醴高速公路 K14+000~K16+000 段，属于公路区划 IV6 区。交通量年增 长率为 8.3%。该地区路线地段基本为低缓丘陵地貌，路基土为粘土质砂。干燥路段路床顶 距地下水位 2.5m，中湿路段路床顶距地下水位 1m，当地粗集料主要为砂岩。由表 5-1 可得：
泊松比为
th ；基层密集配沥青碎石（ATB-25）回弹模量为 㤶 MPa，泊松比为
thh；底基层级配碎石回弹模量为 h ͸͸ MPa；碎石粗集料的混凝土热膨胀系数为 hh h /°C 。干燥状态，取粘土质砂土基的回弹模量 100 MPa，距地下水位 2.5m
时，湿度调整系数取 0.95，因此得路床顶综合回弹模量 h
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
级配砾石垫层
15
3.1 干燥状态 （1）初拟路面结构
参照规范，重交通等级高速公路安全等级为一级，变异系数低级。初拟水泥混凝土路
th h MPa。
计算板底地基综合当量回弹模量：
͸/
͸
h
h
͸ hh
͸ h
t͸ ͸ ͸͸ t͸ ͸
͸͸ h혀准
h
α t͸ ln
h t͸ 혀 t th t㤶㤶͸
͸͸ t㤶㤶͸
h
h
ht‹t‹ h혀准
板底地基综合当量回弹模量 取为 135Mpa
混凝土面层板弯曲刚度 ，基层板弯曲刚度 ，路面结构总相对刚度半径
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͸ ttth t t ‹ 㤶th㤶 ≤
t h혀准
혀t혀准 t t혀准
ht͸
htth 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）
͸/
͸
h
h
͸ h
ht
͸ ͸
͸
͸ h
t
͸ ͸
t͸ ͸ ͸͸ t th ͸ hh t͸ ͸ t th ͸
͸ ht͸h혀准
h t ͸ tt 혀
h
α t͸ ln t th t h‹
͸ ht͸ t h‹
h
h
h㤶 t h혀准
板底地基综合当量回弹模量 取为 140Mpa
混凝土面层板弯曲刚度 ，基层板弯曲刚度 ，路面结构总相对刚度半径
后轴
3-2
100
合计
800
0.009
800
1031.310
950
0.015
950
1863.256
88
0.025
88
264.000
3164.267
（2）累计标准轴次
ht
hh
h͸
h t htt率 t hh
tη
htt率
t
t͸ hh tt
3 路面结构方案设计及计算
根据设计需求，路基的干燥类型，选择干燥和中湿状态，分别设计 3 种方案，并进行 相关方案的比选。该计算书中所用公式及相关参数均参考《公路水泥混凝土路面设计规范》 (JTG D40-2011)。
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
ht hh 准/혀
h
h
㤶
͸t ͸ ͸t h
㤶
t
͸t ͸ t ͸t h ht h
t‹h
ht‹‹ 㤶t㤶h
thth h
ht‹‹ 㤶t㤶h t͸‹ t‹h thth h t‹h
ttht
计算面层最大温度应力：
hh h
th
t혀准
͸
͸
计算温度疲劳应力系数：
t͸‹ hh ttht ht h혀准
准
t혀准
t혀准
计算温度疲劳应力：
t
ht htt͸t
ht
th㤶h
t
t h tthh
(5)结构极限状态校核
th͸ 혀
㤶
t
ht h thhh㤶 ͸t ͸ th͸ t
ξ
㤶
t
ht h th͸ 㤶 ͸t ͸
thhht t͸h
tt
t thhh hthh
h sinh hthh cos hthh t cosh hthh sin hthh
h h t ξ cos hthh sin hthh t sinh hthh cosh hthh
中货车
前轴
1-1
28.7
820
0.000
CA50
后轴
1-2
68.2
820
1.796
中货车
前轴
1-1
23.7
EQ140
后轴
1-2
69.2
800
0.000
800
2.212
大货车
前轴
1-1
49
JN150
后轴
1-2
101.6
特大车
前轴
1-1
50.2
日野
KB222
后轴
1-2
104.3
拖挂车
前轴
1-1
60
五十铃
面面层厚度 27cm，基层选用密集配沥青碎石（ATB-25），厚度为 18cm；底基层选用级配碎 石，厚度为 20cm。板平面尺寸设计为宽 4.25m、3.75m、3m，长 5m 尺寸的水泥混凝土板， 纵缝为设拉杆平缝；横缝为设传力杆的假缝。