公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例

公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例公路水泥混凝土路面设计是公路工程中的一个重要环节，路面的设计合理与否直接关系到道路使用寿命和交通安全。

在公路水泥混凝土路面设计新规范中，混凝土板厚度的计算是一个关键步骤。

下面将通过一个示例来详细介绍混凝土板厚度的计算方法。

假设其中一道路路段要新建一条公路水泥混凝土路面，基础土质为II类路基，交通量为1000辆/日，设计寿命为20年。

现在需要计算该路段的混凝土板厚度。

首先，根据新规范的要求，需要计算设计车辆组合的轴重、作用系数和总轴重。

1.设计车辆组合的轴重计算根据交通量和设计寿命，需要确定设计车辆组合。

假设设计车辆组合为：轿车（设计重量2t）、货车（设计重量8t）和重型卡车（设计重量10t）。

根据交通量和车辆类型，计算重型卡车的设计车辆比例：重型卡车设计车辆比例=重型卡车日交通量/总交通量=100辆/日/1000辆/日=0.1轿车和货车的设计车辆比例为：(1-0.1)/2=0.45根据设计车辆组合，计算设计车辆组合的轴重：轴重=轿车轴重系数*轿车设计重量+货车轴重系数*货车设计重量+重型卡车轴重系数*重型卡车设计重量假设轿车轴重系数为0.2，货车轴重系数为0.4，重型卡车轴重系数为0.6轴重=0.2*2+0.4*8+0.6*10=11.6t2.作用系数的计算作用系数是根据路面结构、排水状况等因素来确定的，不同的路段有不同的作用系数。

假设该路段的作用系数为1.23.总轴重的计算总轴重=轴重*作用系数=11.6*1.2=13.92t4.混凝土板厚度的计算根据总轴重和基础土质等因素，可以使用新规范提供的表格来查找混凝土板厚度。

假设基础土质为II类路基，根据表格查找到的混凝土板厚度为35cm。

通过以上计算，可以得到该路段的混凝土板厚度为35cm。

需要注意的是，混凝土板厚度的计算还需要考虑其他因素，如气候条件、路面结构等。

在实际设计中，还需要结合实际情况进行调整和优化，以确保道路的使用寿命和安全性。

示例水泥混凝土面板厚度计算公路自然区划Ⅳ区新建一条一级公路，路基土为低液限粉土，路床顶距地下水位1．0m，当地粗集料以砾石为主。

拟采用普通混凝土面层，基层采用水泥稳定砂砾。

经交通调查分析得知，设计轴载为P s＝100kN，最重轴载P m＝180kN，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为3200，交通量年平均增长率为5％。

(1)交通分析由表3．0．1，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为一级。

由附录表A．2．4，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0．22。

按式(A．2．4)计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：由表3．0．7可知，属重交通荷载等级。

(2)初拟路面结构施工变异水平取低等级。

根据一级公路重交通荷载等级和低变异水平等级，查表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为0．26m，水泥稳定砂砾基层0．20m，底基层选用级配砾石，厚0．18m。

单向路幅宽度为2×3．75m(行车道)＋2．75m(硬路肩)，行车道水泥混凝土面层板平面尺寸取5．0m×3．75m，纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

硬路肩面层采用与行车道面层等厚的混凝土，并设拉杆与行车道板相连。

(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为5．0MPa，相应的弯拉弹性模量与泊松比为31GPa、0．15。

砾石粗集料混凝土的线膨胀系数αc＝11×10-6/℃。

查表E．0．1-1，取低液限粉土的回弹模量为100MPa。

查表E．0．1-2，取距地下水位1．0m时的湿度调整系数为0．80。

由此，路床顶综合回弹模量取为100×0．80＝80MPa。

查附录E．0．2，水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2000MPa，泊松比取0．20，级配砾石底基层回弹模量取250MPa，泊松比取0．35。

按式(B．2．4-1)～式(B．2．4-4)计算板底地基综合回弹模量如下：按式(B．3．1)计算温度疲劳应力：σtr＝k tσt,max＝0．442×1．79＝0．79MPa(6)结构极限状态校核查表3．0．4，一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数γr取1．14。

水泥混凝土路面结构厚度计算设计内容：新建单层水泥混凝土路面设计公路等级：一级公路变异水平的等级：低级可靠度系数：1.16面层类型：普通混凝土面层1.交通荷载分析序号路面行驶前轴数前轴重后轴数后轴重拖挂部分拖挂部分交通量车辆名称(kN)(kN)的轴数轴重(kN)1标准轴载001100007602序号分段时间(年)交通量年增长率15 4.92106.6 6354.0 2410 3.5行驶方向分配系数.5轮迹横向分布系数.22设计轴载100kN最重轴载180kN路面的设计基准期：30年设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数路面承受的交通荷载等级：重交通荷载等级混凝土弯拉强度5MPa31000MPa混凝土面层板长度5m面层最大温度梯度88C/m数.87混凝土线膨胀系数710-6/C 车道分配系数.51.071584E+07混凝土弹性模量地区公路自然区划IV接缝应力折减系基（垫）层类型----新建公路路基上修筑的基（垫）层2.路面结构参数普通混凝土面层，0.26m,31000MPa水泥稳定碎石上基层,0.18m,1500MPa水泥稳定碎石下基层,0.18m,1300MPa级配碎石底基层,~~0.2m,300MPa土基,60MPa图1路面结构层示意图一级公路的安全等级为一级，根据实际的施工水平，变异水平取低。

施工时水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量的施工控制上限为0.1；基层顶面当量回弹模量的施工控制上限为0.25;水泥混凝土面层厚度的施工控制上限为0.04。

按表3.0.8和附录E.0.3-1,面层普通混凝土的弯拉强度标准值为5MPa相应的弯拉弹性模量标准值为31000Mpa泊松比为0.15。

查表E.0.3-2石灰岩粗集料混凝土的系膨胀系数%c=7x10-6/C o查附录 E.0.2-2,水泥稳定碎石上基层的弹性模量取1700Mpa水泥稳定碎石下基层的弹性模量取1300Mpa泊松比取0.2,查表E.0.2-1级配碎石底基层回弹模量取300Mpa泊松比取0.35。

水泥混凝土路面厚度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：高速公路路基土质：粘质土路面宽度(m)：15初期标准轴载：1500交通量平均增长：8板块厚度(m)：0.27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：28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： 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》，本道路的等级为高速公路，故设计基准期为30年，安全等级为一级。

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.22。

，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=1.364496E+07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：0.27m，基层选用刚性和半刚性材料，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：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：28MPa。

混凝土路面厚度设计标准一、前言混凝土路面作为公路建设的重要组成部分，其厚度设计是保证路面强度和使用寿命的重要因素。

本文将从设计依据、厚度计算、设计参数等方面，详细介绍混凝土路面厚度设计标准。

二、设计依据混凝土路面厚度设计应遵循以下标准：1.《公路工程混凝土路面设计规范》（JTG D50-2017）2.《公路工程设计标准》（JTG B01-2014）3.《公路工程施工与验收规范》（JTG F40-2004）4.《公路工程质量验收规范》（JTG H20-2017）5.《公路工程沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）三、设计参数混凝土路面的设计参数包括材料参数、环境参数和荷载参数。

1.材料参数混凝土路面的材料参数包括混凝土强度等级、混凝土厚度、水泥用量、骨料用量、水灰比等。

其中，混凝土强度等级应根据路面所在区域的气候条件、交通量、荷载类型等因素综合考虑确定。

2.环境参数混凝土路面的环境参数包括气候条件、地理位置、地形地貌等。

其中，气候条件包括温度、降雨量、湿度等，应根据路面所在地区的气候条件确定。

3.荷载参数混凝土路面的荷载参数包括车辆荷载、轮压、轴距、速度等。

其中，车辆荷载应根据路面所在地区的货物运输量、车辆类型等因素综合考虑确定。

四、厚度计算混凝土路面的厚度计算应根据设计参数进行综合计算。

具体计算方法如下：1.根据路面所在区域的气候条件、交通量、荷载类型等因素综合考虑，确定混凝土强度等级。

2.根据路面设计标准，确定混凝土厚度。

3.根据所选用的混凝土强度等级、混凝土厚度、水泥用量、骨料用量、水灰比等参数，计算混凝土的抗压强度。

4.根据路面所在地区的气候条件、地理位置、地形地貌等因素，确定荷载参数。

5.根据所确定的荷载参数，计算混凝土路面的弯曲应力。

6.根据混凝土路面的弯曲应力和抗压强度，计算混凝土路面的厚度。

7.根据计算结果，对混凝土路面的厚度进行调整。

五、设计实例以一条道路为例，假设路面所在地区为北京市，设计交通量为2000辆/日，道路设计速度为60km/h，轴重为100KN，轴距为4m，混凝土强度等级为C30，混凝土厚度为25cm，水泥用量为350kg/m3，骨料用量为1100kg/m3，水灰比为0.5。

公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例(JTG D40-2011 )中的计算每个示例，加上标内容提要本文主要把《公路水泥混凝土路面设计规范》题、要点、提示，便于学习和查阅。

关键词公路水泥混凝土路面设计规范计算示例示例1粒料基层上混凝土面板厚度计算(1) 二级公路设计轴载累计作用次数N e=74.810次中等交通荷载等级(2) 板底当量回弹模量值Et=120 MPa;(3) 设计轴载Ps=100 KN ; 最重轴载Pm=180 KN ;(4) 设计厚度0.25m=计算厚度0.24m+0.01m ;示例1粒料基底上混凝土面板厚度计K公路自然区划U区拟新建一条二级公路,路面宽7肌路基为低槪限黏土，路床顶距地下水位平均1.2叫当地的粗柬料以花岗莺为主。

拟采用普通混凝土路血。

经交通调杳褐知”设计轴载P. = 100kN,最审轴载匕-l50kN,ffi计车道使用初期设计轴载的日作用次数为100次,交通量年平均增低率为5% o(1)交通分析由表3卫・1,二级公路的设计基准期为20年，安全等级为二级。

由附录人表A. 2.4, 临界荷位处的车辆轮迹横向分廁系数取0. 620按式(12.4)计算得到设计基准期内设计车道设计轴载累计作用次数：他=A>[(1+订痂s =型血斗烈丄進x0.62 = 74. 8 x亦次St U*由表3.0.7可知，属中等交通荷载等级(2)初拟路面结构由表3,0.2,施工质最变异水平选择中级。

根据二级公路、中尊交通荷载等级和中级变异水平’查表4-3,初拟普通混擬土血层厚度为0.23m,基层选用级配碎石，厚0. 20m o 普通混橇土板的平面尺寸4.5mx3.5ni f纵撬为设拉杆平缝,横缝为不设传力杆的假缝* 路肩面层与行车道面层等厚并设拉杆相连芬(3)路面材料参数确定按*3.0.8,取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MP叭相应弯拉弹性模昂与泊松比为29GPaA 15o査附录E表乙粗集料为花岗岩的混凝七线膨胀系数臥= tOxlOVX：^査表E.O. 14,取低液限點土路模粧旳⑷匕，沓表E.Q. 1-2,取距地下水位 1・2m 时的湿度调整系数为0.73，由此得到路床顶综合回弹模駅为80 x 0. 75 =60MPa o 査 ^F-0.24,取级配碎石基层回弹模量为300MP 细 按附录B 式(B ・ —式(B.244)计算板庶地基当虽回弹模量如下：tiuL P£_ =£(備曲)/ ^S-^ = 300MPaA h* = = h ( =0. 20ma =0.261n(*J +0.86 = 0.26xln(O,2O) +0. 86 =0. 442板底地基当址回弹模呈瓦取为l20MPa D膂適混凝土面层的弯曲刚度Q 按式(B.2.23)计算，相对刚度半径「按武(BV22) 计算。

公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002示例：普通水泥混凝土路面厚度计算示例公路自然区划II区拟新建一条二级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9m。

经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为2100。

试设计该路面厚度。

解：1.交通分析由表3.0.1（课本16-20），二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。

由表A.2.2（课本16-3），临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39。

取交通量年平均增长率为5％。

按式(A.2.2)（课本16-4）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属重交通等级。

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≤7m0.54～0.622.由表3.0.1（课本16-20），相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。

根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表4.4.6（课本16-17），初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。

基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5％)，厚0.18m。

垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定土。

普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。

纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

3.路面材料参数确定按表3.0.6（16-23、16-25），取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。

交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa） 5.0 5.0 4.5 4.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa） 6.0 6.0 5.5 5.0查附录F.1（表16-14），路基回弹模量取30MPa。

查附录F.2（表16-27），低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。

按式(B．1．5)（式16-53）计算基层顶面当量回弹模量如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3.2)(课本16-50b)计算为4．荷载疲劳应力 按式(B.1.3)（16-52a ），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数k r =0.87。

第1章绪论1.1路面课程设计的任务与要求及参考文献1.1.1课程设计题目：公路水泥混凝土路面结构设计及厚度计算1.1.2设计内容：1.交通量计算2.判别路基干湿类型并确定土基回弹模量；3.拟定路面结构方案；4.进行结组合设计，确定路面设计参数，并初拟路面厚度；5.进行应力计算，并验算路面厚度；6.方案比较，确定合理路面结构；7.绘制路面结构设计图。

1.1.3设计资料：Ⅱ区某城市郊区道路，今年来，由于交通量大量增加，要对下列路段进行设计K0+800—K4+500段改线，在新路基上铺筑水泥混凝土路面；K4+500—K6+000段，利用旧路，但路面强度不够，须进行补强。

1.路况调查资料(1）经预测设计使用初期年平均日交通量（双向）如下表1.1:表1.1交通两年平均增长率5.6%(2）原有路面结构和路基状况调查：①路基宽度10米，路面宽度8.5米。

②路面结构为：3cm沥青表面处置，20cm石灰土基层，20cm沙砾垫层。

③沿线路基土质为粘质土，液限30%，塑限17%，当地最大冻深2.1米。

2.材料调查沿线可供给各种砂石料，并有矿渣，炉渣，水泥，石灰，沥青等多种筑路材料。

3.设计参考资料《路基路面工程》邓学军主编，人们交通出版社，2009.9《公路水泥混凝土路面设计规范》 人们交通出版社，2003.5 《公路工程技术标准》 人们交通出版社，2004.4 1.2交通调查与分析 1.2.1 交通量计算解放的载重量 ＝08.48.940=吨 2<4.08<7 所以为中型车 折算系数 1.5 沃尔沃的载重量＝20.108.9100=吨 7<10.20<14 所以为大型车 折算系数 2.0 尼桑的载重量＝70.88.925.85=吨 7<8.70<14 所以为大型车 折算系数 2.0 交通的载重量＝41.48.925.43=吨 2<4.41<7 所以为中型车 折算系数 1.5 黄河的载重量＝43.88.960.82=吨 7<8.43<14 所以为大型车 折算系数 2.0 东风的载重量＝10.58.900.50=吨 2<5.10<7 所以为中型车 折算系数 1.5 确定公路等级，将以上各型号汽车的使用初期年平均日交通量折算成小客车的年平均日交通量。

公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例内容提要本文主要把《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中的计算每个示例，加上标题、要点、提示，便于学习和查阅。

关键词公路水泥混凝土路面设计规范计算示例示例1 粒料基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基单层板模型）（1）二级公路设计轴载累计作用次数 Ne=74.8×10次中等交通荷载等级（2）板底当量回弹模量值 Et=120 MPa;（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN ；（4）设计厚度0.25m=计算厚度0.24m+0.01m ；示例 2 水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基双层板模型）（1）一级公路设计轴载累计作用次数 Ne=1707×10次重交通荷载等级；（2）板底当量回弹模量值 Et=125 MPa；（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN；（4）由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；（5）设计厚度0.27m=计算厚度0.26m+0.01m ；示例 3 碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基双层板模型）（2）板底当量回弹模量值 Et=130 MPa ；（3）设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=250 KN；（4）由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；（5）面层与基层竖向接触刚度设夹层取 3000 MPa,不设夹层按式（B.5.2-5）计算；（6）设计厚度0.31m=计算厚度0.30m+0.01m ；示例 4 面层复合板的厚度计算（1） 一级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=400×10次 重交通荷载等级； （2） 板底当量回弹模量值 Et=110 MPa ；（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN ；（4） 先计算出复合板的等效弯曲刚度c D ~、c h ~等效厚度、半刚性基层板的弯曲刚度b D 、路面结构总想对刚度半径g r ，再计算复合板的荷载、温度应力；（5） 计算厚度0.08m 的橡胶水泥混凝土与0.17m 的普通混凝土复合而成的面层满足要求。

水泥混凝土路面厚度计算，建筑专业应该知道这些
水泥混凝土路面是一种高级路面，是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面。

水泥混凝土路面是一种刚度较大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构。

水泥混凝土路面有素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和装配式混凝土等各种路面。

当混凝土路面已破损，一般可于其上加铺沥青混凝土层，其厚度至少为15～20厘米，以防裂缝和接缝反映到沥青层上。

如用新混凝土进行加层，则有如下三种形式：
1、结合式加层：先将旧路面凿毛，涂上水泥浆或环氧树脂，再铺新混凝土层，使它与旧路面结合良好。

2、部分结合式加层：先清洗旧路面，再铺新混凝土层，它和旧路面结合较差。

3、隔离式加层：在旧路面上先铺一层油毡或2～3厘米厚的粗砂或沥青砂，再铺新混凝土层。

混凝土路面坚固耐用，能适应现代高速、重载而繁密的汽车运输的要求，养护维修费用也少，所以在飞机场跑道、高速公路、干线公路、城市道路、厂矿道路以及停车站场上采用较多。

它也特别适用于隧道内路面和过水路面。

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=。