路基计算(标准版)书

路基计算

天球有限公司用地西侧18米路

混 凝 土 面 板 厚 度 计 算

公路自然区划Ⅳ区拟新建一条城市次干道路Ⅱ级,采用普通混凝土路面,路面宽30米,设计使用年限20年,交通量的年增率为5%,经交通调查分析计算得知,设计车道标准荷载累计作用次数为Ns=20次/日,现进行路面结构设计.1 使用年限内标准轴载的累计作用次数Ne

Ne=Ns[(1+r)t-1]×365×η/r

=5×[(1+0.05)-1]×365×0.5/0.05

=362072

按公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）表3.0.5《交通分级》可确定轴载等级为：中等级交通

2 初拟路面结构

初拟普通混凝土面层厚度为0.20m.基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%),厚0.15m,垫层为0.15m的填隙碎石.普通混凝土面板的平面尺寸为宽4m,长4.5m.纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆的假缝.

3 路面材料参数确定

普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MPa,相应弯拉弹性模量标准值为27000MPa.水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa.填隙碎石垫层回弹模量取240MPa.路基回弹模量取30MPa.

4 路面结构计算

4.1 将基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层

Ex=(E1h12+E2h22)/(h12+h22)

=(1500×0.152+240×0.152)/(0.152+0.152)

. =983.607(Mpa)

Dx=(E1h13/12)+(E2h23/12)+[(h1+h2)2/4]×(1/E1h1+1/E2h2)-1

=(1500×0.153/12)+(240×0.153/12)+[(0.15+0.15)2/4]× .(1/1500×0.15+1/240×0.15)-1

. =1.661

hx=(12×Dx/Ex)1/3

. =(12×1.188/870)1/3

130(MN-m)

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天球有限公司用地西侧18米路a1=6.22[1-1.51(Ex/E0)-0.45]

. =6.22×[1-1.51×(870/30)

. =4.267

b1=1-1.44(Ex/E0)-0.55

. =1-1.44×(870/30)-0.55

. =0.789

Et=a1hxb1E0(Ex/E0)1/3

. =3.871×0.254

. =146.9910.739-0.45]×30×(870/30)(Mpa)1/3基层顶面弯沉L=89.4424

4.2 计算普通混凝土面层的相对刚度半径

r=0.537h(Ec/Et)1/3

. =0.537×0.20×(27000/132.604)1/3

. =0.680(m)

4.3 计算荷载疲劳应力

标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为

σps=0.077r0.6h-2

0.6. =0.077×0.632

. =1.262×0.20(Mpa)-2

因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87.考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力系数Kf=Nev=211210.057=1.764.根据道路等级,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=1.1

荷载疲劳应力计算为:

σpr=Kr×Kf×Kc×σps

. =0.87×1.764×1.10×1.461

. =2.733(Mpa)

4.4 计算温度疲劳应力

Ⅳ区最大温度梯度取92C/m.板长4.0m,l/r=4.5/0.632=7.12,查图

B.2.2(JTG D400—2002）,普通混凝土板厚h=0.20m,Bx=0.76.最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:

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C/m.板长4.0m,l/r=4.5/0.632=7.12,查图

B.2.2(JTG D400—2002）,普通混凝土板厚h=0.20m,Bx=0.76.最大温度梯度时天球有限公司用地西侧18米路混凝土板的温度翘曲应力计算为:

σtm=0(ac×Ec×h×Tg/2)×Bx

-5. =(1×10×27000×0.20×92/2)×0.76

. =2.154(Mpa)

计算温度疲劳应力系数Kt

Kt=fr×[a(σc/f)tmr-b]/σtm

. =4.0×[0.841×(1.888/4.0)1.323-0.058]/1.888

. =0.542

温度疲劳应力计算为:

σtr=Kt×σtm

. =0.537×1.888

. =1.166(Mpa)

道路等级为城市主干路轻等交通,根据目标可靠度和变异水平等级,取可靠度系数rr=1.07,则

rr×(σpr+σtr)=1.07×(2.725+1.014)

(Mpa)≤fr=4.5Mpa. =4.406

因而,所选普通混凝土面层厚度(0.22m)可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的疲劳作用.

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计 算 参 数

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