数rr?1.20。
rr(?pr??t)??0(2.?62?0.61)MP?3.f?8rr1.2a8M Pa因而，所选普通混凝土面层厚度（0.3m）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 （1）路面材料参数确定
查规范可得，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31?10MPa；碾压混凝土弯拉强度标准值为4.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为
327?103MPa，3%水泥稳定石粉回弹模量取300MPa 。路基回弹模量为30MPa。
计算基层顶面当量回弹模量如下（此处参照2011年的规范）：
h12E1 Ex?2?E1?300MPa
h1 hx??h?h?0.15m
iii?1n??0.86?0.2h6xln?Et?E0(（2）荷载疲劳应力
0.?86?0.26?ln0.1
Ex?3000.367)?30?()?70MPa E030普通混凝土面层与碾压混凝土基层组成分离式复合式面层。此时凝土面层的截面总刚度计算如下：
33Ec1h01Ec2h02Ec1h01Ec2h02(h01?h02)2Dg???Ku12124(Ec1h01?Ec2h02)
Ku?0,hx?0。
复合式混
3100?0?12?50.3530.26?322?70000.13?310?000.?26（?2700.0?02）60.130.13?0?12?（4310?00?0.26?270）000. 13复合式混凝土面层的相对刚度半径：
50.351 r?1.23()?1.23?()3?1.102
Et70Dg 标准轴载在普通混凝土面层临界荷位处产生的荷载应力计算为
1321
?ps1?0.077rg0.6Ec1h0131000?0.26?0.077?1.1020.6??1.089MPa 12Dg12?50.35?ps1?0.077rg0.6?0.474MPaEc（27000?(0.5?0.13?0?0)20.5h02?hsKu)?0.077?1.1020.6?6Dg6?50.35
普通混凝土面层，因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数Kr?0.9；碾压混凝土基层不设纵缝，不考虑接缝传荷能力的应力折减系数
Kr。水泥混凝土面层，考虑
v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?(3.71?107)0.057?2.700；
碾压混凝土基层，考虑设计基准期内的荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数
Kf?Nev?(3.71?107)0.065?3.105。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?1.25。
普通混凝土面层的荷载疲劳应力计算为
?pr1?KrKfKc?ps1?0.9?2.7?1.25?1.089?3.309
碾压混凝土面层的荷载疲劳应力计算为
?pr1?KfKc?ps2?3.105?1.25?0.474?1.84
（3）.温度疲劳应力
查《水泥混凝土路面设计规范》Ⅳ区最大温度梯度取88(℃/m)。板长4.5m ,
l?4.5?4.08。由图1可查普通混凝土板厚。h?0.26m,Bx?0.4,Cx?0.79。 r1.102最大温度梯度时普通混凝土上面层的温度翘曲应力计算为
0.32?0.81ln(h01Ec1h?2.501)h02Ec2h02?1?Cx?1.14。
Bx1??1Bx?0.4?1.14?0.456
?tm1?acEc1h01Tg21?10?5?31000?0.26?88Bx??0.456?1.62MPa
2普通混凝土面层的温度疲劳应力系数
Kt，查表可得自然或分区为Ⅱ，式中
a?0.841,b?0.058,c?Kt?Kt1.，32为
?5.0?fr??tmc1.621..323?a()?b?0.841?()?0.058?0.405 ?????tm?fr5.0??1.62?22
计算温度疲劳应力为
?tr?Kt?tm?0.456?1.62?0.66MPa
分离式复合路面中碾压混凝土基层的温度翘曲应力可以忽略不计。
查规范可得，一级公路的安全等级为二级，目标可靠度90%，相应的变异水平等级为中级，从而得出可靠度系数rr?1.20v
普通混凝土面层
rr(?pr??tr)?1.20?(3.309?0.66)?4.77MPa?fr?5.0MPa
碾压混凝土基层
rr(?pr??tr)?1.20?(1.840?0)?2.21MPa?fr?5.0MPa
因而，所选厚度0.26m普通混凝土上面层和厚度0.13m的碾压混凝土基层组成的分离
式复合式路面，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．水泥混凝土配合比设计
（1）设计资料
一级公路路面工程用混凝土，要求混凝土设计弯拉强度标准值fr为5.0MPa，施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差s为0.4MPa（n=9）。混凝土由机械搅拌并振捣，采用滑模摊铺机摊铺，施工要求坍落度20~50mm。 （2）组成材料
425#水泥，实测28d抗折强度为6.5MPa,水泥密度?c?3100；中砂：表观密度
3细度模数2.65；碎石：最大粒径30mm，表观密度???2650kg/m；?s?2700kg/m3，
水：自来水。
（3）普通混凝土配合比设计 1.计算配制弯拉强度（fcu,0）
当一级公路路面混凝土样本数为9时，保证率系数t为0.46.一级公路路面混凝土变异水平等级为“中”，混凝土弯拉强度变异系数Cv?0.1~0.15，取中值0.125.
混凝土配制弯拉强度为：
fc?fr5?ts??0.46?0.4?5.94MPa
1?1.04Cv1?1.04?0.1252.确定水灰比（W/C）
按弯拉强度计算水灰比。水泥实测抗折强度fs?6.5MPa，计算得到的混凝土配制弯拉强度fc?5.94MPa，粗集料为碎石，计算混凝土的水灰比（W/C）：
23
W1.56841.5684???0.34 Cfc?1.0097?0.3595fs5.94?1.0097?0.3595?6.5耐久性校核。混凝土为一级公路路面所用，无抗冰冻性要求，查规范得最大水灰比0.44，
故按照强度计算的水灰比符合耐久性的要求，取水灰比W/C=0.34，灰水比C/W=2.94。
3.确定砂率（?s）
由砂的细度模数2.65，碎石混凝土，查规范可得，取混凝土砂率?s?34% 4.确定单位用水量（mwc）
由坍落度要求20~50mm，取40mm，水灰比W/C=0.34，砂率34%计算单位用水量：
mw0?104.97?0.309?40?11.27?2.94?0.61?34?171.20kg/m3
查规范可得最大单位用水量为160kg/m，故取单位用水量为160kg/m。 5.确定单位水泥用量（mc0）
由单位用水量160kg/m、灰水比C/W=2.94，计算单位水泥用量：
3
33
mc0?(C/W)?mw0?2.94?160?470.4kg/m3
查规范满足耐久性要求的最小水泥用量为300kg/m，由此取计算所得水泥用量
3
470kg/m3。
6.计算粗集料用量（
mg0mw0）、细集料用量（
ms0）
由下列方程联立计算
ms0?s??w?mc0?c?mg0?g?0.01a?1
ms0?100??xms0?mg0求解得：砂用量ms0?615kg/m3，碎石用量mg0?1193kg/m。
由此确定路面混凝土的“初步配合比”为：mco:mwo:mso:mgo?471:160:615:1193 由于缺少资料，无法确定设计配合比，直接得出施工配合比：
324
'mc?471kg/m3ms'?615?(1?4%)?640kg/m3'mg?1193?(1?4%)?1241kg/m3'mw?160?(615?1193)?4%?88kg/m3'''mc:mw:ms':mg?471:88:640:1241
（4）碾压混凝土配合比设计：
混凝土设计弯拉强度标准值fr为4.0MPa，施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差s为0.4MPa（n=9）。施工要求坍落度0mm。
1.计算配制弯拉强度（fcu,0）
当一级公路路面混凝土样本数为9时，保证率系数t为0.46.
一级公路路面混凝土变异水平等级为“中”，混凝土弯拉强度变异系数Cv?0.1~0.15，取中值0.125.
混凝土配制弯拉强度为：
fc?fr4?ts??0.46?0.4?4.78MPa
1?1.04Cv1?1.04?0.1252.确定水灰比（W/C）
按弯拉强度计算水灰比。水泥实测抗折强度fs?6.5MPa，计算得到的混凝土配制弯拉强度fc?4.78MPa，粗集料为碎石，计算混凝土的水灰比（W/C）：
W1.56841.5684???0.454 Cfc?1.0097?0.3595fs4.78?1.0097?0.3595?6.5耐久性校核。混凝土为一级公路路面所用，无抗冰冻性要求，查规范得最大水灰比0.44，故按照强度计算的水灰比符合耐久性的要求，取水灰比W/C=0.44，灰水比C/W=2.27。
3.确定砂率（?s）
由砂的细度模数2.65，碎石混凝土，查规范可得，取混凝土砂率4.确定单位用水量（mw0）
由坍落度要求20~50mm，取40mm，水灰比W/C=0.444，砂率34%计算单位用水量：
?s?34%
mw0?104.97?0.309?0?11.27?2.27?0.61?34?151kg/m3
33160kg/m查规范可得最大单位用水量为，故取单位用水量为151kg/m。
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