主线收费站水泥混凝土路面结构计算书(28+20+20)

目录1课程设计题目 (2)2课程设计主要内容 (2)3路面厚度计算 (2)3.1 交通分析 (2)3.2初拟路面结构 (4)3.3路面材料参数确定 (6)3.4 荷载疲劳应力 (10)3.5温度疲劳应力 (11)3.6验算初拟路面结构 (12)4接缝设计 (13)4.1纵向接缝 (13)4.2横向接缝 (14)5混凝土面板钢筋设计 (15)5.1 边缘补强钢筋 (15)5.2 角隅钢筋 (15)6材料用量计算 (15)6.1 面层 (15)6.2 基层 (16)6.3 垫层 (17)7 施工的方案及工艺 (15)泥混凝土路面设计计算书1课程设计题目水泥混凝土路面设计：此为城市主干道三级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽24m，经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为500。

试设计该路面结构。

2课程设计主要内容（1）结构组合设计；（2）材料组成设计；（3）混凝土板厚的确定；（4）板的平面尺寸确定；（5）接缝设计；（6）配筋设计；（7）材料用量计算；4路面厚度计算4.1交通分析根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012一94)，不同等级公路的路面结构设计安全等级及相应的设计基准期、可靠度指标和目标可靠度查规范可知：三级公路的设计基准期为30年，安全等级为四级。

混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分部系数表4-2由表4-2知，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.35 已知交通量设计年限内年增长率：8%。

荷载累计作用次数为：（次）4^10597.72335.036508.0]1)08.01[(500365]1)1[(30⨯=⨯⨯-+⨯=⨯⨯-+=ηr t r s e g g N N 交通量相轴载大小是路面设计的基本依据。

随着交通量增大，对路面使用性能和使用寿命的要求相应提高。

由此，在使用年限内对混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等方面提出了不同的技术要求。

为了区分各项要求在程度上的差别，按使用初期设计车道每日通过的标准铀载作用次数，将水泥混凝土路面承受的交通划分为特重、重、中等和轻四个等级，标准如下：公路混凝土路面交通分级表4-4由表4-4可得该公路属于重交通等级。

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 。

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：Ns ——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；iN ——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（3.0.4-3）计算;三轴-双轮组时,按式《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-4)计算。

使用初期设计车道标准轴载次数：)d /(381276245.0次=⨯=s N 设计使用年限内临界荷位处标准轴载的累积作用次数:ηγγ⋅⋅⨯-+=s t N Ne 365]1)1[( 《规范》JTGD40-2006 (3.1.7)式中：Ne ── 设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次（次）； t ── 设计基准期（a ）t=20年；Ns ── 使用初期设计车道每日通过的标准轴载次数（次/日）； y ── 设计年限内交通量的平均年增长率(%),y=5%.η——车轮轮迹横向分布系数，按《公路混凝土路面设计规范》表A.4.4选用，η=0.2次7201061.135.0381205.0365]1)05.01[(⨯=⨯⨯⨯-+=Ne查《规范》JTGD40-2006 3.0.5属重交通 三、初布拟定道路结构层及力学计算由《规范》JTGD40-2006 表3.0.1知，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。

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。

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。

随着我国国民经济和公路交通运输事业的发展，公路运输车辆中大型货运车辆的增加和载货汽车的超载已成为普遍存在的问题。

由于重载和超载，所修建路面达不到设计使用年限，甚至使用初期即出现车辙、坑槽、开裂、沉陷或唧泥、错台、断裂等破坏，路面使用寿命大大缩短，经济损失严重。

本文针对水泥砼路面适应重载交通以及高速公路水泥砼路面亟待解决的问题，借鉴国内外研究成果，对宣大重载交通高速公路水泥砼路面实验路成果进行总结，从合理结构（技术可行）和造价（经济合理）两方面，提出了适合河北乃至全国的重载交通高速公路水泥砼路面的合理结构。

1、宣大高速公路基本情况宣大高速公路位于河北西北部的张家口市内，起点张家口宣化县，终点阳原与山西交界，是山西经河北向东部输送煤炭的重要通道。

据调查，宣大路所通行的交通量为：大型载货车占近40%；大型载货车中拖挂车占76%；拖挂车中斯太尔型重型车占80%。

斯太尔主车自重11t，标准载重21t；挂车自重5t，标准载重15t，标准车货总重52t．超载后，实际车货总重70—95t。

主车前轴为单轴、单轮，轴重11t；后轴为双轴、双轮，单轴重22t，轮胎接地压强1.15~1.2Mpa。

全线百余公里以黑色路面为主，其中3期20余公里为水泥砼路面实验研究路段。

2、实验研究方案在广泛调研，吸收兄弟省份高速公路建设水泥混凝土路面的经验，充分考虑河北公路路面建设特点及宣大高速公路重载交通特点，经课题组并吸收国内知名专家多次讨论并以多种计算方法分析计算，最后确定实验路面结构为：2．1 重车方向（大同至宣化方向）结构①：33厘米普通水泥混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构②：30厘米高强混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构③：26厘米钢纤维混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构④：28厘米连续配筋混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构⑤：26厘米高强混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构⑥：27厘米玻璃纤维混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；结构⑦：28厘米普通水泥混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层。

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==⨯=。

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。

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。

..第五章水泥混凝土路面5.1 交通量计算该段高速公路位于Ⅳ7 区。

设计为双向四车道。

5-1 表交通量计算表车型小客车2轴中客车2轴大客车2轴中货2轴中货2轴中货2轴大货车2轴大货车2轴大货车3轴特大货车3轴特大货车3轴特大货车4轴特大货车（半拖挂）4 轴特大货车（半拖挂）5轴特大货车（拖挂）6轴特大货车（拖挂）车轴p轴轮型Ne， i合计前轴11.51— 10 1.6E+08后轴23.51— 2前轴301— 189后轴551— 2前轴401— 1962501后轴951— 2前轴301— 1454后轴601— 2前轴401— 1607后轴601— 2前轴451— 1404286后轴951— 2前轴351— 110881844后轴1401— 2前轴501— 134127758后轴1551— 1前轴551— 129738522后轴1753— 2前轴501— 11114582后轴1002— 2前轴801— 116938092后轴1252— 2前轴801— 116842385后轴1352— 2前轴652— 120195815后轴1502— 2前轴852— 120096408后轴1402— 2前轴602— 1772660后轴1003— 2前轴702— 18439809后轴1303— 2..方向分配系数取0.5，车道分配系数取0.8，标准轴载 100kN，最重轴载 250kN。

16P in则 N S 0.5 0.8N iP Si 1=0.5 0.841764=16705.8其中：5.2 交通分析车辆轮迹横向分布系数取0.2，高速公路设计基准期为30 年，安全等级为一级，交通量年平均增长率为7.6%。

计算累计标准轴次：N s t3011 g r 116705.8 1 0.076N e365η365 0.20 1.28E 08g r0.076因为 1 106 1.28108，所以属于特重交通等级。

5.3 拟定方案根据交通等级，现拟定在干燥和中湿状态下，分别设计三种方案。

路面结构计算书一. 主干道采用沥青混凝土路面，设计荷载为30T 集装箱车，按城市道路设计，沥青路面的设计年限为15年。

设行车道在使用初期的标准轴载为P=100KN ，采用荷载次数为1500=S N 次/日（查表），道路的交通量增长率为7.8%。

开发区属于6V I 区，根据地形图可知此区为粘性土，稠度大约在0.90~1.00之间，故取土基回弹模量a E MP =350，根据规定，车道系数取35.0=η，因此可得： 1．确定e N次61510122742.535.0365078.0]1)078.01[(1500365]1)1[(⨯=⨯⨯-+⨯=-+=ηr r N N t s e 2．确定容许弯沉值R l查表得：0.1=r α 0.1=s α 根据公式s r eR N l αα2.01.1=得： mm l R 05.05122742.10.11.12.0=⨯⨯=3．计算综合修正系数根据规定，双轮单轴轴载100KN ，47.1=F α，在进行路面结构计算时，取实际弯沉值等于容许弯沉，既R s l l =，则有： 根据公式38.00)2(δαP l E F s F =得： 569.0)65.107.0235005.0(47.1)2(38.038.00=⨯⨯⨯⨯==δαP l E F s F4．初步拟定路面结构根据《沥青路面设计规范》初步拟定路面结构如下：５．计算拟定路面的弯沉值将路面结构换算成三层结构体系：保持第一层不变，将2、3、4层换算成中层，如下图：cm E E h h H i i i 98.3313005502064.24.22432=+=+=∑= 根据规范规定，车轮荷载为规定的标准荷载，双轮单轴轴载为100KN ，轮载为25KN ，轮胎的压强为0.7MPa ，单轮轮迹当量圆半径δ为10.65cm ，则有：94.065.10101==δh 87.01500130012==E E 查诺谟图得：α=5.41 94.065.10101==δh 027.013003520==E E 查诺谟图得：63.11=K 19.365.1098.33==δH027.013003520==E E 87.01500130012==E E 查诺谟图得 ；75.01=K则：cm E l 0657.075.063.141.5150056.107.022211=⨯⨯⨯⨯⨯=K K P =αδ cm lF l s 0374.0569.00657.0=⨯==校核弯沉值： 因为R s l l <所以拟定路面结构满足弯沉要求，整体抵抗变形能力符合要求。

一、计算题目地道引路水泥混凝土路面结构计算。

二、设计选用的规范及依据1、《公路水泥混凝土路面设计规范》 (JTG D40-2002)；2、《城市道路设计规范》 ( CJJ37-90)3、本工程地质勘查资料。

三、计算采用程序公路与城市道路路面设计程序系统 2003 版。

四、拟采用的计算步骤 1、由于本工程无现状交通量资料，根据道路通行能力换算为标准轴载，然后计算出设计弯沉值。

2、拟订路面结构，对其进行荷载应力分析及温度应力分析，并验算防冻厚度。

水泥混凝土路面设计设 计 内 容 : 新建水泥混凝土路面设计 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.33 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 标准轴载0 011002050行驶方向分配系数 1 车道分配系数 .55 轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 5 ％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 5 m 地区公路自然区划 n 面层最大温度梯度88 C /m接缝应力折减系数 .87基（垫）层类型 新建公路土基上修筑的基 （垫）层混凝土基层材料弯拉强度 FJ= 4 MPa层位基（垫）层材料名称 厚度（mm ） 回弹模量 1 贫混凝土 180 17000 2 水泥稳定粒料 180 1600 3 级配碎砾石 150300 4土基30(MPa)基层顶面当量回弹模量（不包栝混凝土基层） ET= 154.3 MPaHB= 280 rg= .922 SPS1= .82 SPR1= 2.25BX1= .5 STM1= 1.92 KT= .5 STR1= .96SCR1= 3.21 GSCR1= 4.27 RE1=-14.6 %SPS2= .29 SPR2= 1.03 GSPR2= 1.37 RE2=-65.75 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数: 1128 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: 5470841 路面承受的交通等级:重交通等级基层顶面当量回弹模量（不包栝混凝土基层） : 154.3 MPa 混凝土面层设计厚度: 280 mm 验算路面防冻厚度: 路面最小防冻厚度500 mm 新建基（垫）层总厚度510 mm 验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求.通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下普通混凝土面层280 mm贫混凝土180 mm水泥稳定粒料180 mm级配碎砾石150 mm。

（一）.特重交通（不包括高速公路）——城市快速路、货运主干路Ne=45*106 (次/车道)E0=30MPa fr =5.0MPa E C= 31GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=25cmr=0.537*0.25(31000/223.520)1/3=0.695σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.6950.6*0.25-2=0.9903k r=0.87 k f=Ne0.057=2.730 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(45*106)0.057*1.25*0.9903=2.941设板长L=5m L/r=7.2 查图B.2.2 Bx=0.63北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=80℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*31000*0.25*80*0.63)/2=1.953按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=5/1.953〔0.828(1.953/5)1.323-0.041〕=0.5062σtr=k t*σtm =0.5062*1.953=0.989可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.231.23（0.989+2.941）=4.834 MPa＜fr =5.0 MPa 可（二）.特重交通——高速公路Ne=45*106 (次/车道)E0=30MPa fr =5.0MPa E C= 31GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=27cmr=0.537*0.27(31000/223.520)1/3=0.7505σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.75050.6*0.27-2=0.8892k r=0.87 k f=Ne0.057=2.730 k c=1.30σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(45*106)0.057*1.30*0.8892=2.746设板长L=5m L/r=6.662 查图B.2.2 Bx=0.57北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=76℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*31000*0.27*76*0.57)/2=1.813按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=5/1.813〔0.828(1.813/5)1.323-0.041〕=0.4836σtr=k t*σtm =0.4836*1.813=0.877可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.331.33（0.877+2.746）=4.819 MPa＜fr =5.0 MPa 可（三）.特重交通（不包括高速公路）——城市快速路、货运主干路Ne=35*106 (次/车道)E0=30MPa fr =5.0MPa E C= 31GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=24cmr=0.537*0.24(31000/223.520)1/3=0.667σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.6670.6*0.24-2=1.0485k r=0.87 k f=Ne0.057=2.692 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(35*106)0.057*1.25*1.0485=3.069设板长L=5m L/r=7.495 查图B.2.2 Bx=0.64北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=82℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*31000*0.24*82*0.64)/2=1.952按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=5/1.952〔0.828(1.952/5)1.323-0.041〕=0.506σtr=k t*σtm =0.506*1.952=0.988可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.231.23（0.988+3.069）=4.990 MPa＜fr =5.0 MPa 可（四）.特重交通——高速公路Ne=35*106 (次/车道)E0=30MPa fr =5.0MPa E C= 31GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=26cmr=0.537*0.26(31000/223.520)1/3=0.7227σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.72270.6*0.26-2=0.9374k r=0.87 k f=Ne0.057=2.6916 k c=1.30σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(35*106)0.057*1.30*0.9374=2.854设板长L=5m L/r=6.918 查图B.2.2 Bx=0.587北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=78℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*31000*0.26*78*0.587)/2=1.845按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=5/1.845〔0.828(1.845/5)1.323-0.041〕=0.489σtr=k t*σtm =0.489*1.845=0.902可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.331.33（0.902+2.854）=4.995 MPa＜fr =5.0 MPa 可（五）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=20*106 (次/车道)E0=30MPa fr =5.0MPa E C= 31GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=23cmr=0.537*0.23(31000/223.520)1/3=0.6393σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.63930.6*0.23-2=1.113k r=0.87 k f=Ne0.057=2.607 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(20*106)0.057*1.25*1.113=3.155设板长L=5m L/r=7.82 查图B.2.2 Bx=0.66北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=85℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*31000*0.23*85*0.66)/2=2.000按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=5/2.000〔0.828(2.000/5)1.323-0.041〕=0.5134σtr=k t*σtm =0.5134*2.000=1.027可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（1.027+3.155）=4.851 MPa＜fr =5.0 MPa 可（六）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=20*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=25cmr=0.537*0.25(29000/223.520)1/3=0.68σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.680.6*0.25-2=0.9772k r=0.87 k f=Ne0.057=2.607 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(20*106)0.057*1.25*0.9772=2.771设板长L=5m L/r=7.36 查图B.2.2 Bx=0.63北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=80℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.25*80*0.63)/2=1.827按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.827〔0.828(1.827/4.5)1.323-0.041〕=0.5179σtr=k t*σtm =0.5179*1.827=0.946可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（0.946+2.771）=4.312 MPa＜fr =4.5 MPa 可（七）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=10*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层h1 =20cm 二灰碎石E1=1400MPa(6:14:80)底基层h2=20cm二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1400*0.22+1200*0.22)/(0.22+0.22)=1300a=6.22〔1-1.51（1300/30）-0.45〕=4.497b=1-1.44(1300/30)-0.55=0.819D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1400*0.23+1200*0.23)/12+0.42/4*(1/0.2*1400+1/0.2*1200)-1=6.903h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*6.903/1300)1/3=0.3994E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.497*0.39940.819*30(1300/30)1/3=223.520砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=24cmr=0.537*0.24(29000/223.520)1/3=0.652σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.6520.6*0.24-2=1.035k r=0.87 k f=Ne0.057=2.506 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(10*106)0.057*1.25*1.035=2.820设板长L=5m L/r=7.66 查图B.2.2 Bx=0.65北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=82℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.24*82*0.65)/2=1.8548按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.8548〔0.828(1.8548/4.5)1.323-0.041〕=0.5224σtr=k t*σtm =0.5224*1.8548=0.969可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（0.969+2.820）=4.395 MPa＜fr =4.5 MPa 可（八）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=10*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =42cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.42E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.420.819*30(1200/30)1/3=225.1825砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=24cmr=0.537*0.24(29000/225.1825)1/3=0.6508σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.65080.6*0.24-2=1.033k r=0.87 k f=Ne0.057=2.506 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(10*106)0.057*1.25*1.033=2.816设板长L=5m L/r=7.68 查图B.2.2 Bx=0.65北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=82℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.24*82*0.65)/2=1.855按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.855〔0.828(1.855/4.5)1.323-0.041〕=0.5224σtr=k t*σtm =0.5224*1.855=0.969可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（0.969+2.816）=4.391 MPa＜fr =4.5 MPa 可（九）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=5*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =48cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.48E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.480.819*30(1200/30)1/3=250.927砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=23cmr=0.537*0.23(29000/250.927)1/3=0.6016σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.60160.6*0.23-2=1.0731k r=0.87 k f=Ne0.057=2.409 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(5*106)0.057*1.25*1.0731=2.811设板长L=5m L/r=8.31 查图B.2.2 Bx=0.665北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=85℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.23*85*0.665)/2=1.885按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.885〔0.828(1.885/4.5)1.323-0.041〕=0.5272σtr=k t*σtm =0.5272*1.885=0.994可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（0.994+2.811）=4.414 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=5*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =45cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.45E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.450.819*30(1200/30)1/3=238.136砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=24cmr=0.537*0.24(29000/238.136)1/3=0.6338σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.63380.6*0.24-2=1.0216k r=0.87 k f=Ne0.057=2.409 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(5*106)0.057*1.25*1.0216=2.676设板长L=5m L/r=7.827 查图B.2.2 Bx=0.648北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=82℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.24*82*0.648)/2=1.849按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.849〔0.828(1.849/4.5)1.323-0.041〕=0.5215σtr=k t*σtm =0.5215*1.849=0.964可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（0.964+2.676）=4.222 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十一）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=2*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =48cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.48E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.480.819*30(1200/30)1/3=250.927砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=22cmr=0.537*0.22(29000/250.927)1/3=0.5755σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.57550.6*0.22-2=1.142k r=0.87 k f=Ne0.057=2.286 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(2*106)0.057*1.25*1.142=2.839设板长L=5m L/r=8.69 查图B.2.2 Bx=0.69北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=88℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.22*88*0.69)/2=1.937按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.937〔0.828(1.937/4.5)1.323-0.041〕=0.535σtr=k t*σtm =0.535*1.937=1.037可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（1.037+2.839）=4.496 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十二）.重交通——城市快速路、城市主干路、货运干路Ne=2*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =45cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.45E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.450.819*30(1200/30)1/3=238.136砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=23cmr=0.537*0.23(29000/238.136)1/3=0.6122σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.61220.6*0.23-2=1.0844k r=0.87 k f=Ne0.057=2.286 k c=1.25σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(2*106)0.057*1.25*1.0844=2.696设板长L=5m L/r=8.17 查图B.2.2 Bx=0.673北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=85℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.23*85*0.673)/2=1.908按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.908〔0.828(1.908/4.5)1.323-0.041〕=0.531σtr=k t*σtm =0.531*1.908=1.013可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.161.16（1.013+2.696）=4.302 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十三）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=1*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =45cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.45E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.450.819*30(1200/30)1/3=238.136砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=22cmr=0.537*0.22(29000/238.136)1/3=0.5856σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.58560.6*0.22-2=1.154k r=0.87 k f=Ne0.057=2.198 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(1*106)0.057*1.20*1.154=2.648设板长L=5m L/r=8.54 查图B.2.2 Bx=0.70北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=88℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.22*88*0.70)/2=1.965按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/1.965〔0.828(1.965/4.5)1.323-0.041〕=0.5397σtr=k t*σtm =0.5397*1.965=1.061可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.061+2.648）=4.191 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十四）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.5*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =45cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.45E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.450.819*30(1200/30)1/3=238.136砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=21cmr=0.537*0.21(29000/238.136)1/3=0.559σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.5590.6*0.21-2=1.2316k r=0.87 k f=Ne0.057=2.113 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.5*106)0.057*1.20*1.2316=2.717设板长L=5m L/r=8.945 查图B.2.2 Bx=0.735北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=90℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.21*90*0.735)/2=2.014按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.014〔0.828(2.014/4.5)1.323-0.041〕=0.547σtr=k t*σtm =0.547*2.014=1.102可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.102+2.717）=4.315 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十五）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.25*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =45cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.45E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.450.819*30(1200/30)1/3=238.136砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=20cmr=0.537*0.20(29000/238.136)1/3=0.5323σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.53230.6*0.20-2=1.3187k r=0.87 k f=Ne0.057=2.031 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.25*106)0.057*1.20*1.3187=2.796设板长L=5m L/r=9.39 查图B.2.2 Bx=0.77北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=92℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.20*92*0.77)/2=2.054按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.054〔0.828(2.054/4.5)1.323-0.041〕=0.5529σtr=k t*σtm =0.5529*2.054=1.136可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.136+2.796）=4.443 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十六）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.25*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层为一种材料h1 =40cm 二灰砂砾E1=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.40E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.400.819*30(1200/30)1/3=216.45砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=21cmr=0.537*0.21(29000/216.45)1/3=0.577σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.5770.6*0.21-2=1.2554k r=0.87 k f=Ne0.057=2.031 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.25*106)0.057*1.20*1.2554=2.662设板长L=5m L/r=8.66 查图B.2.2 Bx=0.74北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=90℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.21*90*0.74)/2=2.028按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.028〔0.828(2.028/4.5)1.323-0.041〕=0.549σtr=k t*σtm =0.549*2.028=1.114可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.114+2.662）=4.267 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十七）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.25*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层h1 =20cm 二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)底基层h2=25cm石灰土E2=550MPa(12:88)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1200*0.22+550*0.252)/(0.22+0.252)=803.659a=6.22〔1-1.51（803.659/30）-0.45〕=4.0811b=1-1.44(803.659/30)-0.55=0.764D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1200*0.23+550*0.253)/12+（0.2+0.25）2/4*(1/0.2*1200+1/0.25*550)-1=5.9416h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*5.9416/803.659)1/3=0.446E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.0811*0.4460.764*30(803.659/30)1/3=197.693砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=21cmr=0.537*0.21(29000/197.693)1/3=0.5947σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.59470.6*0.21-2=1.278k r=0.87 k f=Ne0.057=2.031 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.25*106)0.057*1.20*1.278=2.710设板长L=5m L/r=8.41 查图B.2.2 Bx=0.74北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=90℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.21*90*0.74)/2=2.028按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.028〔0.828(2.028/4.5)1.323-0.041〕=0.549σtr=k t*σtm =0.549*2.028=1.114可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.114+2.710）=4.321 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十八）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.05*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层h1 =20cm 二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)底基层h2=25cm石灰土E2=550MPa(12:88)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1200*0.22+550*0.252)/(0.22+0.252)=803.659a=6.22〔1-1.51（803.659/30）-0.45〕=4.0811b=1-1.44(803.659/30)-0.55=0.764D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1200*0.23+550*0.253)/12+（0.2+0.25）2/4*(1/0.2*1200+1/0.25*550)-1=5.9416h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*5.9416/803.659)1/3=0.446E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.0811*0.4460.764*30(803.659/30)1/3=197.693砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=20cmr=0.537*0.20(29000/197.693)1/3=0.5664σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.56640.6*0.20-2=1.3687k r=0.87 k f=Ne0.057=1.853 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.05*106)0.057*1.20*1.3687=2.648设板长L=5m L/r=8.83 查图B.2.2 Bx=0.75北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=92℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.20*92*0.75)/2=2.001按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.001〔0.828(2.001/4.5)1.323-0.041〕=0.545σtr=k t*σtm =0.545*2.001=1.091可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.091+2.648）=4.225 MPa＜fr =4.5 MPa 可（十九）.中等交通——城市主干路、城市次干路Ne=0.05*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.5MPa E C= 29GPa基层h1 =38cm 二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.38E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.4341*0.380.764*30(1200/30)1/3=207.634砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=20cmr=0.537*0.20(29000/207.634)1/3=0.557σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.5570.6*0.20-2=1.3554k r=0.87 k f=Ne0.057=1.853 k c=1.20σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.05*106)0.057*1.20*1.3554=2.622设板长L=5m L/r=8.97 查图B.2.2 Bx=0.78北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=92℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*29000*0.20*92*0.78)/2=2.081按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.5/2.081〔0.828(2.081/4.5)1.323-0.041〕=0.557σtr=k t*σtm =0.557*2.081=1.159可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.131.13（1.159+2.622）=4.273MPa＜fr =4.5 MPa 可（二十）.轻交通——城市支路Ne=0.03*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.0MPa E C= 27GPa基层h1 =20cm 二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)底基层h2=20cm石灰土E2=550MPa(12:88)E x=E1h12+E2h22/ h12+h22=(1200*0.22+550*0.22)/(0.22+0.22)=875a=6.22〔1-1.51（803.659/30）-0.45〕=4.1614b=1-1.44(803.659/30)-0.55=0.7747D x=(E1h13+E2h23)/12+(h1+h2)2/4*(1/h1E1+1/h2E2)-1=(1200*0.23+550*0.23)/12+（0.2+0.2）2/4*(1/0.2*1200+1/0.2*550)-1=4.1838h x=(12Dx/Ex)1/3=(12*4.1838/875)1/3=0.3857E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.1614*0.38750.7747*30(875/30)1/3=183.699砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=20cmr=0.537*0.20(27000/183.699)1/3=0.567σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.5670.6*0.20-2=1.369k r=0.87 k f=Ne0.057=1.80 k c=1.10σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.03*106)0.057*1.10*1.369=2.358设板长L=5m L/r=8.82 查图B.2.2 Bx=0.77北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=92℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*27000*0.20*92*0.77)/2=1.913按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.0/1.913〔0.828(1.913/4.0)1.323-0.041〕=0.5667σtr=k t*σtm =0.5667*1.913=1.084可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.071.07（1.084+2.358）=3.683 MPa＜fr =4.0 MPa 可（二十一）.轻交通——城市支路Ne=0.03*106 (次/车道)E0=30MPa fr =4.0MPa E C= 27GPa基层h1 =34cm 二灰砂砾E2=1200MPa(7:13:80)E x=1200a=6.22〔1-1.51（1200/30）-0.45〕=4.434b=1-1.44(1200/30)-0.55=0.8107h x=0.34E t=a hx b*E0(Ex/E0)1/3=4.434*0.340.8107*30(1200/30)1/3=189.732砼板相对刚度半径r=0.537h(E c/E t)1/3设板厚h=20cmr=0.537*0.20(27000/189.732)1/3=0.5607σPS =0.077r0.6*h-2=0.077*0.56070.6*0.20-2=1.360k r=0.87 k f=Ne0.057=1.80 k c=1.10σP r=k r*k f*k c*σPS=0.87(0.03*106)0.057*1.10*1.360=2.343设板长L=5m L/r=8.917 查图B.2.2 Bx=0.779北京地区最大温度梯度按《城市道路设计规范》表10.2.8 Tg=92℃/mσtm=(10-5*E C*h*Tg*Bx)/2=(10-5*27000*0.20*92*0.779)/2=1.935按《公路水泥混凝土路面设计规范》表B.2.3 回归系数a=0.828 b=0.041 c=1.323 k t= fr/σtm〔a(σtm /fr)c-b〕=4.0/1.935〔0.828(1.935/4.0)1.323-0.041〕=0.570σtr=k t*σtm =0.570*1.913=1.103可靠度系数根据《公路水泥混凝土路面设计规范》表3.0.3采用1.071.07（1.103+2.343）=3.687 MPa＜fr =4.0 MPa 可。

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 iP δ-=⨯ 《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-2 ) 或50.221.0710i iP δ--=⨯ 《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-3 )或 80.222.2410i iP δ--=⨯ 《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-4 )式中：Ns ——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；iN ——各类轴型i 级轴载的作用次数；iδ——轴-轮型系数，单轴-双轮组时，iδ=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（3.0.4-3）计算;三轴-双轮组时,按式《规范》JTGD40-2006 (3.0.4-4)计算。

使用初期设计车道标准轴载次数：)d /(381276245.0次=⨯=s N 设计使用年限内临界荷位处标准轴载的累积作用次数:ηγγ⋅⋅⨯-+=s tN Ne 365]1)1[( 《规范》JTGD40-2006 (3.1.7)式中：Ne ── 设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次（次）； t ── 设计基准期（a ）t=20年；Ns ── 使用初期设计车道每日通过的标准轴载次数（次/日）； y ── 设计年限内交通量的平均年增长率(%),y=5%.η——车轮轮迹横向分布系数，按《公路混凝土路面设计规范》表A.4.4选用，η=0.2 次7201061.135.0381205.0365]1)05.01[(⨯=⨯⨯⨯-+=Ne查《规范》JTGD40-2006 3.0.5属重交通 三、初布拟定道路结构层及力学计算由《规范》JTGD40-2006 表3.0.1知，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。