文档介绍：同济大学铺面工程
铺面课程设计
新建水泥混凝土路面设计
设计背景
深圳(自然分区为IV)某地拟新建一条高速公路,采用水泥混凝土路面。由交通调查和预测可知,设计车道在使用初期的标准轴载作用次数为3000 次/天,交通量年平均增长率为5%,路基土的回弹模量为50MPa,试设计该混凝土路面。
采用解析法,理论模型为弹性地基模型。路面结构采用碾压混凝土,用双层板模型计算荷载应力。
分析交通参数。根据所给资料,得出设计年限内的标准轴载的累计作用次数。
初拟路面结构。进行各路面层次、类型、材料组成与厚度和尺寸、接缝构造的初步拟定。
确定材料参数。根据规范,确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量,基层、垫层和路基的回弹模量。
计算荷载疲劳应力。
计算荷载的温度应力。
检验初拟的路面结构,并确定最终设计方案。
设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne计算如下:
交通荷载分级为重交通。
,施工质量变异水平选择低级水平;根据高速公路、特重交通荷载和低级施工变异水平,查水泥混凝土面厚度的参考范围,初拟路面结构如下:
,,面层与基层之间设置40mm沥青混凝土夹层,
,横缝为设传力杆的假峰。面层板长度为5m。
查表可知,各层弯拉强度及弹性模量在下表中:
弯拉强度标准值
弯拉弹性模量
泊松比
普通混凝土面层
5Mpa
31Gpa
碾压混凝土
4Mpa
27GPa
砾石为粗集料的混凝土热膨胀系数为αC=11×10-6/ºC。
其中,混凝土面层板弯曲刚度DC为:
半刚性基层板弯曲刚度Db为:
路面结构总相对刚度半径为:
面层板标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算如下:
基层应力计算:
其中荷载安全系数kc=,纵缝为设拉杆的平缝时,传荷折减系数为kr=,面层疲劳应力系数kf===,基层疲劳应力系数kf===。
故荷载疲劳应力为
基层荷载疲劳应力:
根据最大温度梯度标准值表,最大温度梯度取86ºC/m,面层与基层之间(设沥青混凝土夹层)竖向接触刚度为3000MPa/m。按下列各式计算综合温度翘曲应力和内应力温度应力系数BL:
面层最大温度应力为:
温度疲劳应力系数k为:
其中根据自然区划分,IV区回归系数取值为
at
bt
ct
确定可靠度系数γ=:
所拟的路面结构由于满足车辆荷载和温度梯度的综合疲劳作用。
,,。