水泥混凝土路面设计
1标准轴载交通量分析
高速公路设计基准期为30 年，安全等级为一级，我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN 的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为BZZ —100。凡前、后轴载大于40KN （单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为：
16
1
(
)100
n
i s i i i p N N α==
∑ 式中： s N — 100KN 的单轴—双轮组标准轴数的通行次数； i P — 各类轴—轮型；级轴载的总重（KN ）； n — 轴型和轴载级位数；
i N —各类轴—轮型i 级轴载的通行次i α—轴—轮型系数。
表
1-1 轴载换算结果
车型
i P （kN ） 1C 2C
i n （次/日）
16
(
)100i i i p N α
东风EQ140 前轴 23.70 1 6.4
0.0 后轴 69.20 1 1 553 1.530 解放CA10B 前轴 19.40 1 6.4 0.0 后轴 60.85 1 1 3041.5 1.075 黄河JN150 前轴 49.00 1 6.4 0.03 后轴
101.60
1
1
395
509.2
则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:r
r g 365]1)g 1[(η
⨯⨯-+=
t s e N N
式中： e N — 标准轴载累计当量作用次数(日)； t — 设计基准年限；
r g — 交通量年平均增长率，由材料知，r g =0.05；
η — 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下（表1-2），取0.20。
表1-2 混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数
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 0.54～0.62
行车道宽≤7m
161
()100n
i s i i i p
N N α==∑=511.835
r r g 365]1)g 1[(η
⨯⨯-+=
t s e N N
=e N 248×
104
因为交通量100×104＜248×104＜2000×104
次，故可知交通属于重交通等级。
2拟定路面结构
由上述及表16-20知相应于安全等级一级的变异水平的等级为低级，根据高速公路重交通等级和低级变异水平等级查表16-17得初拟普通混凝土面层厚度大于240mm 。普通混凝土板的平面尺寸为宽4m ，长4.5m ，拟定各结构层厚：普通混凝土面层厚为250mm ；基层选用水泥稳定粒料，厚为180mm ；二级自然区划及规范知垫层为150mm 的天然砂砾，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0Mpa ，路基回弹模量为30Mpa ；低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量去600Mpa ；水泥稳定粒料基层回弹模量取1300Mpa 。
（表2-1）
表2-1
层位 基（垫）层材料名称 厚度(cm) 回弹模量(MPa)
1 水泥稳定粒料 18 1300
2 天然砂砾 15 150
3 土基
-
30
2
2
2122
2121h h E h E h E x ++==222
215.018.015.060018.01300+⨯+⨯
=1013 Mpa
12
21122123
2131)1(4)(12-++++=h E h E h h E h E h D x
1233)15
.06001
18.013001(4)15.018.0(1215.060018.01300-⨯+⨯++⨯+⨯=
=2.57（MN.m ）
31)12(X
x x E D h ==3
1
)101357.212(
⨯=0.312m ])(
51.11[22.645.00--=E E a x =])30
1031(51.11[22.645
.0--=4.293 55.00
)
(
44.11--=E E b x =55.0)301013(44.11--=0.792 31
0)(E E
E ah E x b x
t =
=3
1
792
.0)30
1013(30321
.0293.4⨯⨯⨯=165 Mpa
普通混凝土面层的相对刚度半径为：
31
)(537.0t
c E E h r ==⨯⨯=3
1
)16531000(
25.0537.00.769m 3计算荷载疲劳应力
根据高速公路、重交通，初拟普通混凝土面层厚度为0.25m 。 由下列公式求得：
3537.0t c E E =γ 26.0077.0-=h ps γ
σ ps c r f p k k k σσ= 057.0e f N k = 式中 γ— 混凝土板的相对刚度半径（m ）； H — 混凝土板的厚度（m ）；
E c — 水泥混凝土的弯沉弹性模量（Mpa ）；
σp — 标准轴载P s 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（Mpa ）； k r — 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝，
