水泥混凝土路面设计第一组(3)

2019-03-28 21:17

h2?0.2m。普通混凝土板的平面尺寸为宽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:

(1)混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量: 本设计为普通混凝土路面为重型交通,查规范得:弯拉强度的标准值

fr?5.0Mpa,相应的弯拉弹性模量标准值为Ec?31Gpa。

(2)土基的回弹模量:

路基属于干燥状态,可选用路基土基的回弹模量值:E0?40.0MPa (3)基层和底基层的回弹模量:

基层选水泥稳定粒料,回弹模量取:E1?1400Mpa(1300-1700)

底基层选用级配碎砾石,回弹模量取:E2?230Mpa(200-250) (4)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量:

据土基状态拟定基层、底基层结构类型和厚度,参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2002),按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下:

Ex?h1E1?h2E2h1?h2E1h11232222?1400?0.22?230?0.20.22?0.2(h1?h2)432222?870.588(MPa)

Dx??E2h212332?(1E1h1?1E2h22)?1

11230?0.2?1400?0.2212?230?0.212?(0.22?0.2)4(1400?0.22?)?1

?3.16(MN?m)

hx?312Dx/Ex?312?3.16870.588?0.352(m)

?0.45?0.45?????Ex??870.588????6.22??1?1.51??a?6.22?1?1.51????3.872 ?E?40???????0??????Ex??b?1?1.44??E??0??0.55?870.588??1?1.44???40???0.55?0.735

?Ex?b?Et?ahxE0??E??0?1/3?3.872?0.3520.735?870.588??40???40??1/3?200.734(MPa)

普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2)计算为:

r?0.537h3Ec/Et?0.537?0.25?331000/200.734?0.72(m)

3、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

?ps?0.077r0.6h?2?0.077?0.720.6?0.25?2?1.01(MPa)

因纵缝为设拉杆平缝,对于水泥稳定粒料基层,接缝传荷能力的应力折减系数可稍大,取kr?0.88。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??3.903?106??0.057?2.375。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?1.25。

按式(B.1.2),荷载疲劳应力计算为

?pr?krkfkc?ps?0.88?2.375?1.25?1.01?2.64(MPa)

4、温度疲劳应力分析:

查表3.0 .8,因为该路段位于我国自然区划V4区,所以在83-88之间取低值87,可选取最大温度梯度Tg=87(℃/m)。

取板长l?5m,l/r?5/0.72?6.94

由图B.2.2可查普通混凝土板厚h?0.25m,Bx?0.63。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??cEchTg2Bx?1?10?5?31000?0.25?872?0.63?2.12(MPa),?c混凝土

线膨胀系数。

温度疲劳应力系数kt按式(B.2.3)计算为

fr???tm?a?kt??tm??f??rc??5.0??b???2.12???1.287???2.12??0.071??0.51, ??0.871??5.0??????其中a,b,c为回归系数:本项目在云南,为V4区,分别取a=0.871,b=0.071,

c=1.287。

再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为

?tr?kt?tm?0.51?2.12?1.08(MPa)

由表3.0.1,一级公路的安全等级为二级,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90%。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?1.09?1.16,取为1.12

按式(3.0.3)

?r(?pr??tr)?1.12?(2.64?1.08)?4.17MPa?fr?5.0MPa

综上所述,所选的普通混凝土面层厚度h?0.25m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。

方案二:参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2002) 1、初拟路面结构:

初拟普通混凝土面层,厚度为h?0.26m;

考虑到本路线为季风性湿润气候,年平均降雨量达1200~1900mm,为湿润多雨地区,因此设置多孔隙的开级配水泥稳定碎石基层(水泥剂量9.5%~11%,孔隙率20%),厚度 h1?0.10m;从而在排水基层下设置水泥稳定碎石组成的底基层,厚度h2?0.15m(据规范:一般取0.2m)。普通混凝土板的平面尺寸为宽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:

(1)混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量: 本设计为普通混凝土路面为重型交通,查规范得:弯拉强度的标准值

fr?5.0Mpa,相应的弯拉弹性模量标准值为Ec?31Gpa。

(2)土基的回弹模量:

路基属于干燥状态,可选用路基土基的回弹模量值:E0?40.0MPa (3)基层和底基层的回弹模量:

基层选多孔隙开级配水泥稳定碎石,回弹模量取:E1?1400MPa

底基层选用水泥稳定碎石,回弹模量取:E2?1400Mpa (4)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量:

据土基状态拟定基层、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—2002),按式(B.1.5)计算基层顶面当量回弹模量如下:

Ex?h1E1?h2E2h1?h2E1h11232222?1400?0.100.10(h1?h2)4322?1400?0.15?0.15122?1400(MPa)

Dx??E2h212332?(E1h1?1E2h2)?1

11400?0.1011400?0.15?1400?0.1012?1400?0.1512?(0.10?0.15)42(?)?1

?1.82(MN?m)

hx?312Dx/Ex?312?1.82/1400?0.249(m)

?0.45?0.45?????Ex??1400????6.22??1?1.51??a?6.22?1?1.51????4.324 ?E?40???????0??????Ex??b?1?1.44??E??0??0.55?1400??1?1.44???40??0.796?0.55?0.796

1/3?Ex?b?Et?ahxE0??E??0?1/3?4.324?0.249?1400??40????40??187(MPa)

普通混凝土面层的相对刚度半径按(B.1.3-2)计算为:

r?0.537h3Ec/Et?0.537?0.26?331000/187?0.767(m)

3、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

?ps?0.077r0.6h?2?0.077?0.7670.6?0.26?2?0.97(MPa)

因纵缝为设拉杆平缝,对于多孔隙开级配水泥稳定碎石排水基层,有一定刚性,所以接缝传荷能力的应力折减系数可取kr?0.88。考虑设计基准期内荷载应

6力累计疲劳作用的疲劳应力系数kf?Ne??8.38?10?n0.057?2.481。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

?pr?krkfkc?ps?0.88?2.481?1.3?0.97?2.75(MPa)

4、温度疲劳应力分析:

查表3.0 .8,因为湖南省东南湿热Ⅳ5区,海拔较低湿度大,所以在86-92之间取低值87,可选取最大温度梯度Tg=87(℃/m)。

取板长l?5m,l/r?5/0.767?6.51

由图B.2.2可查普通混凝土板厚h?0.26m,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??cEchTg2Bx?1?10?5?31000?0.26?872?0.58?2.04(MPa),?c混凝土线

膨胀系数。

温度疲劳应力系数kt按式(B.2.3)计算为

kt?fr???tm?a??f???rc??5.0??b???2.04???1.323???2.04?0.841??0.058?????0.49,

?5.0??????tm其中a,b,c为回归系数:本项目在湖南省,为Ⅳ5区,分别取0.841,0.058,1.323。

再由式(B2.1)计算温度疲劳应力为

?tr?kt?tm?0.49?2.04?0.99(MPa)

由表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?1.20?1.33,取为1.26

按式(3.0.3)

?r(?pr??tr)?1.26?(2.75?0.99)?4.71MPa?fr?5.0MPa

综上所述,所选的普通混凝土面层厚度h?0.26m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。

方案三:参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2002)


水泥混凝土路面设计第一组(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:中国地质大学 北京 地球科学概论试题(分类汇编)

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: