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。

目录1课程设计题目 (1)2课程设计目的 (1)3课程设计主要内容 (1)4路面厚度计算 (1)4.1交通分析 (1)4.2初拟路面结构 (3)4.3路面材料参数确定 (4)4.4 荷载疲劳应力 (6)4.5温度疲劳应力 (7)4.6验算初拟路面结构 (8)5接缝设计 (8)5.1纵向接缝 (8)5.2横向接缝 (9)6混凝土面板钢筋设计 (10)6.1 边缘补强钢筋 (10)6.2 角隅钢筋 (11)7材料用量计算 (11)7.1 面层 (11)7.2 基层 (12)7.3 垫层 (13)8施工要求说明 (13)参考资料 (15)水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：公路自然区划Ⅱ区拟建一条一级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，双向四车道，经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为4500。

试设计该路面结构。

2课程设计目的通过课程设计巩固和加深所学的专业知识，熟悉相关的设计规范和施工规范，掌握实际工程结构设计的全过程。

使学生将所学的专业基础和专业课知识在课程设计过程中有机的联系在一起，为进行实际的工程设计奠定基础。

要求学生课程设计之后对相关的设计规范、施工和试验规范等有比较系统和全面的了解，综合解决水泥混凝土路面结构设计中的实际问题，深入理解水泥混凝土路面的设计理论，掌握设计方法。

3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；（8）施工要求说明。

（9）设计图纸为A3路面结构详图一张（手工绘图），要求整洁、规范，图幅和数量符合要求。

（10）附参考文献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如下表：公路技术等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路安全等级 一级 二级 三级 四级 设计基准期 30 30 20 20 目标可靠度（%） 95 90 85 80 目标可靠指标 1.64 1.28 1.04 0.84 变异水平等级 低低~中中中~高由表4-1知，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。

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 。

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。

第四章 路面设计4.1水泥混凝土路面设计交通组成表车型名称单轴单轮组的个数轴重 （KN ）单轴双轮组个数 轴重 （KN ）双轴单轮组的个数 轴重 （KN ）三轴单轮组的个数 轴重 （KN ）交通量黄海DD640 1 32 1 70 0 0 0 0 1561 解放CA108 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 1600 黄河JN360 1 50 0 0 1 220 0 0 510 五十铃EXR181 16011001200694.1.1 轴载分析水泥混凝土路面结构设计以100KN 单轴—双轮组荷载为标准轴载。

⑴以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。

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；iP ——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 ；iN ——各类轴型i 级轴载的作用次数；n ——轴型和轴载级位数； iδ——轴—轮型系数，单轴—双轮组时，i δ=1；单轴—单轮时，按式43.031022.2-⨯=i i 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。

轴载换算结果如表所示车型名称 i Pi δi N 16)100(i i i P N δ 黄海DD640 前轴 32.00 2.22×103×32.00-0.431561 — 后轴 70.00 115615.188 解放CA108 前轴 19.40 2.22×103×19.40-0.431600 — 后轴 60.85 116000.526 黄河JN360 前轴50.002.22×103×50.00-0.43510 3.52×10-0.8后轴 220.00 1.07×10-5×220.00-0.22510 501.63 五十铃EXR181前轴60.002.22×103×60.00-0.4369 7.430 后轴 300.00 2.24×10-8×100.00-0.226924.157 161)(PP N N i i i ni δ∑== 531.508注：轴载小于40KN 的轴载作用不计。