路基路面课程设计
h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=35cm E2=2400MPa h4=37cm E4=3600MPa h5=35cm E5=2400MPa E0 =34 MPa E0=34MPa h?h14HEE1E?h242?h343?h4=56.4cm E4E4E4由
?H?E3534?3.29，0??0.014，可知??0.1； 10.65E2240035E2400?3.29，2??0.67，可知n1?1.14； 10.65E1360035h51.4E2400?3.29，2??4.84，可知n2?0.45。 ?0.67，?10.65?10.65E13600由
?H?由
??由公式?m=0.7×0.1×1.14×0.45=0.036Mpa
3.1.7 防冻层厚度检验
根据规范知：在季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，路面设计应进行防冻厚度的检验，如小于规范定的最小防冻厚度时，应增设或加垫层使路面总厚度达到要求。路面结构层总厚度h=4+6+9+35+37=91cm，大于最大冰冻深度80cm，所以不考虑冻层深度。
3.2 水泥混凝土路面设计
3.2.1 交通量分析
由于路面有一个收费站，各种油类对沥青会有不同程度的污染且宜有车辙，其要求采用水泥混凝土路面。所以，进行普通水泥混凝土路面设计。 ﹙1﹚标准轴载与轴载换算
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
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Ns?i?1?Ni(nPi100)16
式中： Ns— 100KN的单轴—双轮组标准轴数的通行次数； Pi— 各类轴—轮型；级轴载的总重（KN）； n— 轴型和轴载级位数；
Ni—各类轴—轮型i级轴载的通行次数；
表3-6 轴载换算结果
车型 Pi（kN） Ni（次/日） NPii(100)16 跃进NJ230 前轴 23.70 590 — 后轴 69.20 590 1.78 解放CA10B 前轴 19.40 899 — 后轴 60.85 899 0.32 黄河JN150 前轴 49.00 385 - 后轴 101.60 385 495.72 长征XD250 前轴 37.80 313 — 后轴 72.60 313 2.14 依士姿TD50 前轴 42.20 1501 - 后轴 90.00 1501 42.982 菲压特650E 前轴 33.00 249 — 后轴 72.00 249 1.47 太脱拉138 前轴 51.40 49 - 后轴 80.00 49 2.00 ∑N 538 则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:
Ns[(1?gr)?1]?365??e?Ntg
r式中：Ne— 标准轴载累计当量作用次数； —设计基准年限；
gr—交通量年平均增长率，由材料知，γ=0.069； η— 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，如下表3-7。
表3-7 混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数
t 17
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公路等级 高速公路、一级公路、收费站 二级及二级以下公路 行车道宽>7m 行车道宽≤7m 纵缝边缘处 0.17～0.22 0.34～0.39 0.54～0.62 NetNs[(1??)?1]?365?? =538[(1?0.069)2?1]?365?0.2=1572962次。 ?0.069?3.2.2 初拟路面结构
因为交通量100×10
4
＜251×104＜2000×104次，故可知交通属于重交通。由以上可知相应于
安全等级为三级、变异水平等级为中级，根据一级公路、重交通等级和中级变异水平等级。查规范知：初拟普通混凝土面层厚为250mm；基层选用水泥稳定粒料，厚为200mm；垫层为150mm的低剂量无机结合稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m；长为4.5m。示意图如图3—2。
图3—2
3.2.3 确定材料参数
取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0Mpa，相应弯拉弹性模量标准值为31Gpa；路基回弹模量为29Mpa；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1500Mpa。
基层顶面当量的回弹模量值计算如下：
Et?E0(Ex?) E0??0.86?0.26lnhx
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Ex?hiEi?i2?1nhi?i?1n
2hx?hi ?ni?1式中：E0—路基顶面的综合回弹模量（MPa）；
?—与地基内除路基以外各层的总厚度hx有关的回归系数；
Et—地基顶面当量回弹模量（MPa）； hx—地基内除路基以外各层的总厚度（m）
； n—弹性地基分层数（不包括路基半空间体）；
Ei、hi—第i结构层的回弹模量（MPa）和厚度（m）。 则以上公式计算得到：
nhx??hi?15?20?35mm?0.35m
i?1?nh2iEiEi?11500?0.22?600?0.152x???nh20.22?0.152?1176MPa ii?1??0.86?0.26lnhx?0.86?0.26ln0.35?0.59 ExE)??29?(1176t?E0(E29)0.59?258MPa 03.2.4 计算荷载疲劳应力
根据一级公路、重交通，由《路基路面工程》查得初拟普通混凝土面层厚度为0.25m。由下列公式求得：
?pr?kfkrkc?ps
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?ps?1.47?10-3?0.7hcPs?20.94
kf?Ne?
??1.213DcEt
Dc?Echc312(1??c2)
式中：?pr—设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）；
； ?ps—设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力（MPa）
kr—考虑接缝传荷能力的应力折减系数，混凝土路肩时，kr=0.87~0.92（路肩面层
与路面面层等厚时取低值，减薄时取高值），柔性路肩或土路肩时，kr=1。
kf—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；
kc—考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综合系数，按公路等级确定，
一级公路取1.1；
Ps—设计轴载的单轴重（kN）
、弯拉弹性模量（MPa）和泊松比； hc、Ec、?c—混凝土路面板的厚度（m）γ— 混凝土板的相对刚度半径（m）； ； Dc—混凝土面层板的截面弯曲刚度（MN·m）
?—材料疲劳指数，普通混凝土取0.057；
。 Et—地基顶面当量回弹模量（MPa）
则由以上公式计算荷载疲劳应力：
Dc31000?0.253???41.29MN·m 2212(1??c)12?（1-0.15）Echc3??1.213DcEt?1.21??ps?1.47?10-3?0.7hcPs?2341.29?0.66m 258?1.47?10-3?0.660.7?0.25?2?1000.94?1.3320
0.94