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 0 400 2 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 .87 2.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。
1
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)]=4.874
b=1-1.44×(Ex/E0)^(-0.58)= 1-1.44×(1500/20)^(-0.58)=0.866 Et=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 MPa 5、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：
σps=0.077×r^0.6h^(-2)=0.077×0.618^0.6 ×0.2^(-2)=1.442(MPa)
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
2
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。据l/r=5÷0.618=8.09及板厚h=0.2m，由公路水泥混凝土路面设计规范可确定温度应力系数Bx=0.63，按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P41公式B.2.2可计算混凝土板的翘曲应力为：
σtm=ac×Ec×h×Tg×Bx÷2=1×10^（-5）×29000×0.2×88×0.63 ÷2=1.608(MPa)
根据公路水泥混凝土路面设计规范,，回归系数取值a=0.841，b=0.058，c=1.323，
计算温度疲劳应力系数为： kt=fr÷σtm×[a×(σtm÷ fr)^c-b]
=4.5÷1.608×[0.841×(1.608÷4.5)^1.323-0.058]=0.441 由公路水泥混凝土路面设计规范，可计算温度疲劳应力为： σtr=kt×σtm=0.441×1.608=0.709MPa
本项目道路变异水平的等级 : 中级，可靠度系数 : 1.13 7、综合应力计算 计算综合应力为：
γr(σpr+σtr)=1.13×（2.795+0.709）=3.96 MPa＜[σ]=4.5 Mpa 因此，普通水泥混凝土路面20cm厚度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。
3