水泥混凝土路面设计.pdf

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1、第六章 水泥混凝土路面设计 1.设计资料 新建永州至蓝山高速位于自然区划W区，采用普通混凝路面设计，双向四车 道，路面宽 26m 交通量年平均增长率为 8.0%2.交通分析 2.1 使用初期设计车道每日通过标准轴载作用次数 Ns 根据昼夜双向交通量统计，有 使用初期设计车道日标准轴载换算 车型 前后轴 轴轮数 Pi(kpa)轴载系数 S i 交通量 Ni N S i(Pi/100)16 小客车 前轴 1-1 11.5 776.699 1600 0 后轴 1-1 23 576.514 0.00 中客车 SH130 前轴 1-1 25.55 551.03 500 0.00 后轴 1-2 51.1

2、1 8.90 大客车 CA50 前轴 1-1 28.7 524.16 400 0.00 后轴 1-2 68.2 1 40.25 小货车 BJ130 前轴 1-1 13.55 723.801 1000 0.00 后轴 1-2 27.2 1 0.00 中货车 CA50 前轴 1-1 28.7 524.16 600 0.00 后轴 1-2 68.2 1 60.38 中货车 EQ140 前轴 1-1 23.7 569.13 400 0.00 后轴 1-2 69.2 1 43.92 大货车 JN150 前轴 1-1 49 416.456 400 2305.71 后轴 1-2 101.6 1 439.97

3、 特大车 日野 KB222 前轴 1-1 50.2 412.145 300 1978.76 后轴 1-2 104.3 1 386.21 拖挂车 前轴 1-1 60 381.723 120 0 五十铃 后轴 3-2 100 0 0.00（小于 40KN 的单轴和小于 80KN 的双轴略去不计，方向分配系数为 a=0.5，车 道分 配系数为 b=0.8）。n Pi 16 Ns=a b 啊（）100=0.4 X 5274.1 仁 2105.64 2.2 使用年限内的累计标准轴次Ne 查公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011）,设计基准期为 t=30a,临界荷位处轮迹横向分布系数取=02

4、 交通量年平均增长率g Y=8.0%,累计标 准轴次（使用年限内的累计标准轴次）故此路属于重交通等级 3.初拟路面结构 查公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40-2011）水泥混凝土面层厚度 的参考范围：高速公路（重交通等级）安全等级为一级，变异水平为低级；按设 计要求，根据路基的干湿类型，设计 6 种方案，并进行方案比选。3.1 干燥状态（1）初拟路面结构 初拟水泥混凝土面层厚度 h=25cm 基层选用水泥稳定碎石，厚度 h1=15cm 底基层选用水泥稳定砂砾，厚度 h2=20cm 板平面尺寸选为宽 3.75m，长 4.5m。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

5、1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量 查公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011），普通水泥混凝土路 Ne Ns（1g）j365=1.74 107 面重型交通：设计弯拉强度 fr=5.0 Mpa 对应的设计弯拉弹性模量标准值 吕=31Mpa 2、土基的回弹模量 根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402011)，路基土干燥状态 时，选用土基的回弹模量值：E0=45MPa 基层和底基层的回弹模量 基层选用水泥稳定碎石，查规范(JTG D40 2011)，水泥稳定碎石基层 回弹模量选用：E1500MPa 底基层选水泥稳定砂砾，查规范(JTG D40 2011)，水泥稳定砂砾底基

6、 层的回弹模量选用：E2 400 Mpa(3)基层顶面的当量回弹模量和面层相对刚度半径 参照规范(JTG D402011)基层顶面当量回弹模量计算公式:2 2 0.15 1500 0.2 1400 0.152+0.22 D E1h13 十 E2h2 十 g+hj2(1 十 1)一1 x 12 12 4(E1 h,E2h2)3 3 2 1500 0.15 1400 0.2(0.15 0.20)12 4=1.355MN*m hx=3.12Dx/Ex=3 12 1.355/1436=0.225 普通混凝土面层的相对刚度半径:2 2 h E1 h2 E2 h2 h22=1436MPa+匕 500 汉

7、0.15 1400 汇 12 a=6.22h1.51 討 J I g 丿=6.22 几 1“J L 1436.45-0.45!=4.243-0.55 b=11.44=1-1.44 1436 IE。丿 I 45丿-0.55=0.786 Et 二 ah；E 1 旦-4.243 0.225 E0 0.786 45 1436 3 45 丿=187.506(MPa)r=0.537|话=0.537 疋0.25汉 3/31000/187.506=0.737(4)荷载疲劳应力计算 标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：二PS=0.077r0.6h 0.077 0.73706 0.25=1.026(MPa)

8、因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 kr=0.87。考虑设计 基准 期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf 二 N；二(73114OO)0.057 二 2.462。根据公路等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 kc-1.30。荷载疲劳应力计算为：二 pr=KfKrKc；Ps=2.462 0.87 1.30 1.026=2.857(MPa(5)温度疲劳应力 新建永州至蓝山高速位于自然区划W区，查规范(JTG D40 2011)取最 大温度梯度Tg=90C/m),板长 4.5m,L/r=4.5/0.737=6.106，可温度系数应 力表，查普通混凝土板厚 h=0

9、.25m,Bx=0.61m=最大温度梯度时混凝土板的温 度翘曲应力:温度疲劳应力系数 kt，查表得 a=0.841,b=0.058,c=1.323，计算 k:f fcr 丫 1 5 0,z2127 1323 I&=亠 la 4-b|0.841 汇 2127 -0.058=0.502 Sm L I fr 丿 j 2.127-i 5.0 丿-计算温度疲劳应力：；tr=Kt；tm=0.502 2.127=1.068(MPa 查规范可靠度设计标准，高速公路的安全等级为一级，变异水平低级,目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数 tm ac Ec hTg Bx 1 10*3

10、1000 0.25 90 2 0.61=2.127(MPa r=1.25 Yr(ipr+耳)=1.25x(2.857+1.068)=4.91(MPa f=5.0(MPa 因而，所选普通混凝土面层厚度(25cm 可以承受设计基准期内荷载应力和 温度应力的综合疲劳作用。(1)初拟路面结构 初拟水泥混凝土面层厚度 h=25cm 基层选用水泥稳定碎石，厚度 h 仁 15cm 底基层选石灰粉煤灰碎石，厚度 h2=20cm 板平面尺寸选为宽 3.75m,长 4.5m。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 1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量 因为设计为普通混凝土路面且交通等级为

11、重交通等级，由公路水泥混凝 土路面设计规范(JTG D40-2011)得：设计弯拉强度 fr=5.0Mpa 弯拉弹性模 量 Ec=31Gpa)2、土基的回弹模量 参照公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011),路基属于干燥状态，选用路基土基的回弹模量值：E=45(MPa 3、底基层和基层的回弹模量 基层选用水泥稳定碎石，查公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011)，水泥稳定碎石的回弹模量选用：E 仁 1500MPa 底基层选石灰粉煤灰碎石，查公路水泥混凝土路面设计规 范(JTG D40-2011)，的回弹模量选用：E2=1300MPa(3)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹

12、模量 根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路 面设计规范(JTG D40-2011)中，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如 下：1 0.152 1500 0.22 1300 0.152+0.22 或 Eh!(h1 h2)2(1 1 厂 Il V2 4(ER lZh2)3 2 1300 0.23(0.15 0.2)2(i i)j 12 4(1500 汇 0.15 130 0.2)=4.982(MN-m)hx=312Dx/Ex=3 12 4.982/1372=0.352(m)a=6.22 1-1.51 Ex/E 亠45=6.22 1-1.51 1372/44.5

13、 亠45=4.212 b=1-1.44 Ex/E 工出=1-1.44(1372/44.5)亠 55 二 0.782 巳二 ahxbE Ex/E 1/3=4.284 0.2460.791 44.5(1372/44.5)1/3=259.850(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为 r=0.537h3 Ec/E；=0.537 0.25 3 31000/259.850=0.661(m)(4)荷载疲劳应力计算 按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为 二 ps=O.O77r0.6h =0.077 0.6610.6 0.25=0.961(MPa)因纵缝为设拉

14、杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87。考虑设计基 准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf 二 Ne=(10007813)0.057=2.506 根据公路等级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的 综合系数kc=1.30。按式(B.1.2)，荷载疲劳应力计算为 二pr 二 KrKf KMps=0.87 2.506 1.3 0.961=2.724(MPa(5)温度疲劳应力 新建永蓝高速公路属W区，查规范表 3.0.8 可选取最大温度梯度Tg应 取 86(T/m)为T=86(C/m)。板长 4.5m,I/r=4.5/0.661=6.809，由图 B.2.2

15、g=1372 MPa Dx 3 1500 0.153 12 x h；E1 h|E2 可查普通混凝土板厚 h=0.25m,Bx二0.61 0按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝 土板的温度翘曲应力计算为：；彷 二 acEchTgBx/2=1 10“31000 0.25 86 0.61/2=2(MPa 温度疲劳应力系数 kt，按式(B.2.3)计算为:再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为:；打=Kt；tm=0.480 2.066=0.961（MPa 查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平 等级为低级，目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表

16、 3.0.3，确定可靠度系数r=1.27。按式(3.0.3)耳(叩+1.27 汉(2.724+0.961)=4.679(MPa fr=5.0(MPa 因而，所选普通混凝土面层厚度(25cm 可以承受设计基准期内荷载应力 和温度应力的综合疲劳作用。(1)初拟路面结构 初拟水泥混凝土结构的面层，厚度 h=25cm 基层选用多孔隙水泥稳定碎石排 水基层厚度 h 仁 12cm 底基层选水泥稳定碎石，厚度 h2=20cm 基层与底基层之间 采用防水土工布隔开。板平面尺寸选为宽 3.75m,长 4.5m。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 1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量

17、因为设计为普通混凝土路面且交通等级为重型交通，由公路水泥混凝土路 面设计规范(JTG D40 2011)表 3.0.6 和附录 F.3 查得：设计弯拉强度 fcm=5.0Mpa 弯拉弹性模量 Ec=31Gpa 2、土基的回弹模量 参照公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402011)附录 F.1,判断路基 Kt ft tm c a（）-b-fr tm 罟 0.841 点严-0.058 480 属于干燥状态，选用路基土基的回弹模量值：E，44.5(MPa 3、底基层和基层的回弹模量 基层选用多孔隙水泥稳定碎石排水基层，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)附录 F.2，多孔隙水

18、泥稳定碎石排水基层回弹模量选用：E1=1500MP。底基层选水泥稳定碎石，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)附录 F.2，水泥稳定碎石基层的回弹模量选用：E2=1500MP。(3)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量 根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路 面设计规范(JTG D40-2011)中，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如 下:)J E1 h|E2h2 140 0 0.123 1 50 0 0.23(0.12 0.2)2(1 1 1(14007.12 1500汇 0.2)a=6.22 1-1.51 Ex/E 亠5丄6.22 1

19、-1.51 1473.529/44.5 L 4.276 b=1-1.44 Ex/E 55=1-1.44(1473.529/44.5)工出二 0.790 Et=ahxbEdEx/E/3=4.276 汉 O.3180.790 汉 44.5 汉(1473.529/44.5)1=247.324(MP a)普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为 Ex _诈 侥2一 .122 1400 S2 15 473.529MPa h2 h2 0.122 0.22=或 Eh3(n m)2(_ 12 12 4(12=3.959MN-m hx=3,12Dx/Ex=3 12 3.959/1473.529=

20、0.318(m)r=0.537h3 Ec/Et=0.537 0.25 3 31000/247.324=0.672(m)（4）荷载疲劳应力计算 按式（B.1.3）,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为 二 ps=O.O77r0.6h，=0.077 0.6720.6 0.25,=0.970（MPa）因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87。考虑设计基 准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf 二 Ne=（10007813）0.057=2.506 根据公路等级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的 综合系数kc=1.30。按式（B.1.2），荷载疲

21、劳应力计算为 c pr 二 KrKf Kc；ps=0.87 2.506 1.3 0.970=2.751（MPa（5）温度疲劳应力 永蓝高速公路属W区，查规范表 3.0.8 可选取最大温度梯度Tg应取 86C/m）为Tg=86C/m）。板长 4.5m，I/r=4.5/672=6.698，由图 B.2.2 可查普通混凝土板厚 h=0.26 m,Bx=0.6。按式（B.2.2）,最大温度梯度时混凝 ；tm=acEchTgBx/2=1 10 31000 0.25 86 0.6/2=2(MPa 温度疲劳应力系数 kt，按式（B.2.3）计算为:再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为:-tr 二 Kt；t

22、m=0.480 2=0.961(MPa 查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平 等级为低级，目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表 3.0.3，确定可靠度系数r=1.27 按式(3.0.3)YrQpr+%)=1.27 汇(2.751+0.961)=4.714(MPa 0.537 0.25 3 31000/180.814=0.746(m)(4)荷载疲劳应力计算 按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：匚ps=O.O77r0.6h，=0.077 0.7460.6 0.25=1.033(MPa)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷

23、能力的应力折减系数 kr=0.87。考虑设计 基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf rNe=(1OOO7813)0.057=2.506 根据公路等级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响 的综合系数kc=1.30。按式(B.1.2)，荷载疲劳应力计算为 二 pr 二 KrK fd=0.87 2.506 1.3 1.033=2.929(MPa(5)温度疲劳应力 永蓝高速公路属W区，查规范表 3.0.8 可选取最大温度梯度Tg应取 86C/m)为Tg=86C/m)。板长 4.5m,I/r=4.5/0.794=6.034，由图 B.2.2 可查普通混凝土板厚 h=0.

24、25 m,Bx=0.6。按式(B.2.2),最大温度梯度时混凝 土 板 的 温 度 翘 曲 应 力 计 算 为：ctm=acEchTgBx/2=1 10-31000 0.25 86 0.6/2=1.966(MPa Dx 1500 0.243 180 0.23 12(0.24 0.2)2 4 1 1500 0.24 1 180 0.2 温度疲劳应力系数 kt，按式(B.2.3)计算为：哙户岸)器十.8*(詈严一0.058=0.475 再由式(B.2.1)计算温度疲劳应力为:二tr=Kt；tm=0.475 1.966=0.933(MPa 查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等

25、级的变异水平 等级为低级，目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表 3.0.3，确定可靠度系数r=1.27 o 按式(3.0.3)YrWpr+%)=1.27 汉(2.929+0.933)=4.905(MPa fr=5.0(MPa 因而，所选普通混凝土面层厚度(25cm)可以承受设计基准期内荷载应力 和温度应力的综合疲劳作用。(1)初拟路面结构 初拟水泥混凝土结构的面层，厚度 h=25cmo基层选用水泥稳定砂砾厚度 h1=25cm 垫层选用天然砂砾厚度 h3=15cm 板平面尺寸选为宽 3.75m,长 4.5m。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 1

26、、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量 因为设计为普通混凝土路面且交通等级为重型交通，由公路水泥混凝土 路面设计规范(JTG D402011)表 3.0.6 和附录 F.3 查得：设计弯拉强度 G=5.0 Mpa 弯拉弹性模量 Ec=31 Gpa 2、土基的回弹模量 参照公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011)附录 F.1,路基属 于中湿状态，选用路基土基的回弹模量值：E，33(MPa Kt 3、基层和垫层的回弹模量 基层选用水泥稳定砂砾，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)附录 F.2，水泥稳定砂砾基层回弹模量选用：E 仁 1300MPa 垫层选天然砂砾，查公路

27、水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)附录 F.2，天然沙粒垫层的回弹模量选用：E2=180MPa(3)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量 根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土 路面设计规范(JTG D40-2011)中，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量 如下：D 一 Eh g2)2(1.1 1 x 一 12 12 4(E1h1 E2h2)二 2.740MN-m hx=3 12DX/EX 12 2.740/1003.529=0.320(m)a=6.22 1-1.51 Ex/E 工.45丄6.22 1-1.51 1003.529/33 4=4.2

28、 b=1-1.44 Ex/E 55=1-1.44(1003.529/33)a55=0.780 匕=ahxbE Ex/E 1/3=4.2 0.3200.780 33(1003.529/33)1/3=177.897(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为 r=0.537h3 Ec/Et=0.537 0.25 3 31000/177.897=0.750(m)(4)荷载疲劳应力计算 按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为:二ps=0.077r W0.077 0.7500.6 0.25=1.037(MPa)h2Eh?E2 h2 h2 0.252 1300

29、0.152 180 2 2 0.252 0.152=1003.529MPa 3 3 1300 0.25 180 0.15 12 2(0.25 0.15)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 k=0.87。考虑设计 基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf 二 Ne=（10007813）0.057=2.506 根据公路等级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响 的综合系数心=1.30。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为 二 pr=KrKf Kps=0.87 2.506 1.3 1.037=2.938（MPa（5）温度疲劳应力 永蓝高速公路属W区，查规范表

30、 3.0.8 可选取最大温度梯度Tg应取 86C/m）为 Tg=86C/m）。板长 4.5m,I/r=4.5/0.750=6.001，由图 B.2.2 可查普通混凝土板厚 h=0.25m,Bx=0.58。按式（B.2.2）,最大温度梯度时混 凝土板 的 温度翘 曲 应 力 计 算为：；tm=acEchTgBx/2=1 10 31000 0.25 86 0.58/2=1.933（MPa 温度疲劳应力系数 kt，按式（B.2.3）计算为:0.841(IJ933)1 _ 0.058=0.469 1.933 IL 5.0 再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为:二tr=Kt；tm=0.469 1.93

31、3=0.906(MPa 查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异 水平等级为低级，目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等 级，查表 3.0.3，确定可靠度系数r=1.27 o 按式（3.0.3）r(二pr；tr)=1.27(2.938 0.906)=4.882(MPa fr=5.0(MPa 因而，所选普通混凝土面层厚度（25cm 可以承受设计基准期内荷载应 力和温度应力的综合疲劳作用。方案二:Ktlm (1)初拟路面结构 初拟水泥混凝土结构的面层，厚度 h=25cm 基层选用多孔隙水泥稳定碎石,厚度h1=12cm 底基层选水泥稳定碎石，厚度 h2=20

32、cm 底基层顶面用防水土工织 物与基层隔开。垫层选用天然砂砾，厚度 h3=15cm 板平面尺寸选为宽 3.75m,长 4.5m。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 1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量 因为设计为普通混凝土路面且交通等级为重型交通，由公路水泥混凝土 路面设计规范(JTG D402011)表 3.0.6 和附录 F.3 查得：设计弯拉强度 fcm=5.0Mpa 弯拉弹性模量 Ec=31Gpa 2、土基的回弹模量 参照公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011)附录 F.1,路基属 于中湿状态，选用路基土基的回弹模量值：E=33(MPa 3、基

33、层和底基层、垫层的回弹模量 基层选用多孔隙水泥稳定碎石，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011)附录 F.2，水泥稳定碎石回弹模量选用：E 仁 1400MP。底基层选水泥稳定碎石，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)附录 F.2，水泥稳定粒料底基层的回弹模量选用：E2=1500MPa 垫层选天然砂砾，查公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402011)附 录 F.2，水泥稳定粒料底基层的回弹模量选用：E3=180MP。(3)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量 根据土基状态拟定的基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路 面设计规范(JTG D40-20

34、11)中，按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如 下：首先把底基层和垫层换算成既有当量回弹模量和当量厚度的单层，贝 Ex 2 2 E2h2 E3h3 h22 h32 2 2 1500 0.2 180 0.15 2 2 0.2 0.15=1024.8MPa 所以:=6.161MN-m h,=312Dx/Ex=3 12 6.161/1084.196=0.409 _0 45 _Q 45-1.51 Ex/E.-6.22 1-1.51 1084.196/33.b=1 1.44 Ex/E a55=1-1.44(1084.196/33)a55 二 0.789 巳=ahxbE Ex/E 1/3=4.26

35、9 O.4O90.789 33(1024.8/33)1/3=222.649(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按式(B.1.3-2)计算为 r-0.537h3 Ec/E0.537 0.25 3 31000/222.649=0.696(4)荷载疲劳应力计算 按式(B.1.3),标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：匚 ps=O.O77r0.6h 忍=0.077 0.6960.6 0.25 经=0.991(MPa)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87。考虑设计基 准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：Kf=Ne(10007813)0.05 2.506 Dx 毁士吟

36、(丄丄)4 12 E2h2 E3h3 1500 汉 0.23+180 汉 0.153+(0.2+0.15)2(1 12=1.809MN m 1500 0.2 hx=3 12Dx/Ex 12 1.809/1024.8=0.277m.2 Ex 2 h-i E1 h xE x 0.122 1400 0.2772 1024.8 2 h12 h x 2 2 0.12 0.277 二 1084.196 MPa Dx Eih，3 2 空 5 hx)()-1 E1h1 E2hx 3 3 2 1400 0.123 1024.8 0.2773(0.12 0.277)2 12 12 12(140 1024.8 0.

37、277)(m)-4.269 a=6.22 根据公路等级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的 综合系数&=1.30。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为；pr=KrKfKc；ps=0.87 2.506 1.3 0.991=2.809（MPa（5）温度疲劳应力 永蓝高速公路属W区，查规范表 3.0.8 可选取最大温度梯度Tg应取 86C/m）为Tg=86C/m）。板长 4.5m,I/r=4.5/0.696=6.467，由图 B.2.2 可查普通混凝土板厚 h=0.25m,Bx=0.62。按式（B.2.2）,最大温度梯度时混凝 土 板 的 温 度 翘 曲 应 力 计 算 为

38、：；tm=acEchTgBx/2=1 10 31000 0.25 86 0.62/2=2.066（MPa 温度疲劳应力系数 kt，按式（B.2.3）计算为：&=丄|a（弘）c二丿卩少2066）1.323 0.058】=0.492 6m fr 一 2.066 5.0 再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为：tr=Kt-tm-0.492 2.066=1.016（MPa 查表 3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平 等级为低级，目标可靠度为 95%再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表 3.0.3，确定可靠度系数r=1.27。按式（3.0.3）r（；pr J）=1.27

39、（2.809 1.016）=4.858（MPa fr=5.0（MPa 因而，所选普通混凝土面层厚度（25cm）可以承受设计基准期内荷载应力 和温度应力的综合疲劳作用 4.水泥混凝土路面方案比选 技术方面：(1)考虑材料自身特性，根据当地施工经验进行比较；(2)考虑当地的气候、地质、水文条件、材料供应情况；(3)路面结构的适应性：以rGpr tr)与和的接近程度进行比较。经济方面：以所选材料基价进行比较 本设计为永州到蓝山高速公路路面在干燥、中湿两种状态下的结构设计，由于设计结构已满足强度要求，故不对路面结构的适应性作比较。对拟定的六种 路面结构方案进行比选，选定出最优方案。表 5-2 方案汇总

40、 路基状态 万案 结构层 厚度 优选方案 干燥 1 水泥砼面层 25cm 水泥稳定碎石基层 15cm 水泥稳定砂砾底基层 20cm 2 水泥砼面层 25cm 水泥稳定碎石基层 15cm 石灰粉煤灰碎石底基层 20cm 3 水泥砼面层 25cm 优选 多孔隙水泥稳定碎石排水基层 12cm 水泥稳疋碎石底基层 20cm 中湿 1 水泥砼面层 25cm 水泥稳定碎石基层 24cm 天然砂砾垫层 15cm 2 水泥砼面层 25cm 水泥稳定砂砾基层 25cm 天然砂砾垫层 15cm 3 水泥砼面层 25cm 优选 多孔隙水泥稳定碎石排水基层 12cm 水泥稳疋碎石底基层 20cm 天然砂砾垫层 15cm