公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例建筑A类.doc

公路水泥混凝土路面设计新规范混凝土板厚度计算示例内容提要 本文主要把《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中的计算每个示例，加上标题、要点、提示，便于学习和查阅关 键 词 公路水泥混凝土路面设计规范计算示例 示例1 粒料基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基单层板模型）序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.23Fr=4.5 MPa2级配碎石0.20E=300 MPa3路基:低液限黏土查表E.0.1-1 E=80 MPa距地下水位1.2m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.75路床顶综合回弹模量 E=80×0.75=60 MPa（1） 二级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=74.8×104次 中等交通荷载等级（2） 板底当量回弹模量值 Et=120 MPa;（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN ；（4） 设计厚度0.25m=计算厚度0.24m+0.01m ； 示例 2 水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基双层板模型）序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.26Fr=5.0 MPa2水泥稳定砂砾0.20E=2000 MPa3级配砾石0.18E=250 MPa4路基:低液限粉土查表E.0.1-1 E=100 MPa距地下水位1.0m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.80路床顶综合回弹模量 E=100×0.80=80 MPa（1） 一级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=1707×104次 重交通荷载等级；（2） 板底当量回弹模量值 Et=125 MPa；（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN；（4） 由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；（5） 设计厚度0.27m=计算厚度0.26m+0.01m ； 示例 3 碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算要点（弹性地基双层板模型）序号路面结构厚度（m）备注1普通水泥混凝土面层0.30Fr=5.0 MPa2沥青混凝土夹层0.043碾压混凝土0.18Fr=4.0 MPa4级配碎石0.20E=250 MPa5路基:低液限粉土查表E.0.1-1 E=95 MPa距地下水位2.0m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.85路床顶综合回弹模量 E=95×0.85=80 MPa（1） 一级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=3.186×108次 特重交通荷载等级；（2） 板底当量回弹模量值 Et=130 MPa ；（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=250 KN；（4） 由面板、半刚性基层的弯曲刚度，求出路面结构总想对刚度半径rg,再计算面层、基层荷载、温度应力（下层板温度应力不需计算）；（5） 面层与基层竖向接触刚度 设夹层取 3000 MPa,不设夹层按式（B.5.2-5）计算；（6） 设计厚度0.31m=计算厚度0.30m+0.01m ； 示例 4 面层复合板的厚度计算要点（复合板模型）序号路面结构厚度（m）备注1橡胶水泥混凝土0.08Fr=4.5 MPa2普通水泥混凝土面层0.17Fr=5.0 MPa3水泥稳定碎石0.20E=2000 MPa4级配砾石0.20E=250 MPa5路基:低液限黏土查表E.0.1-1 E=80 MPa距地下水位0.9m，查表E.0.1-2 湿度调正系数0.70路床顶综合回弹模量 E=80×0.70=60 MPa（1） 一级公路 设计轴载累计作用次数 Ne=400×104次 重交通荷载等级；（2） 板底当量回弹模量值 Et=110 MPa ；（3） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=180 KN；（4） 先计算出复合板的等效弯曲刚度、等效厚度、半刚性基层板的弯曲刚度、路面结构总想对刚度半径，再计算复合板的荷载、温度应力；（5） 计算厚度0.08m的橡胶水泥混凝土与0.17m的普通混凝土复合而成的面层满足要求。

示例 5 旧混凝土路面上加铺沥青混凝土设计要点：复合式面板，沥青上面层的作用主要是提供路面的表面使用功能，并有一定承载作用，通过分析增加40mm沥青上面层方可减小10mm混凝土下面层厚度混凝土板是主要承载层，其作用类似于普通混凝土面层，这是计算分析及设计的主要着眼点通过对有沥青上面层的混凝土板的三维有限元法分析，得出了荷载应力与温度应力的修正公式及有关计算系数，并绘制出计算诺模图计算时，应先求无沥青上面层时混凝土板的应力，之后再考虑沥青上面层的影响，从而得到有沥青上面层的混凝土板的荷载应力和温度应力序号路面结构厚度（m）备注1沥青混凝土加铺层0.10细粒式沥青混凝土40mm粗粒式沥青混凝土60mm2旧混凝土面层0.26Fr=4.5 MPa（调查实测）3基层顶面调查结果基层顶面回弹模量标准值E=100 MPa（1） 已建一级公路剩余设计基准期30年内设计车道设计荷载累计作用次数Ne=3.73×107次 重交通荷载等级；（2） 设计轴载 Ps=100 KN ;最重轴载 Pm=200 KN ;（3） 旧路通车10年，再设计使用年限30年，是由于沥青加铺层保护作用，可再使用30年；（4） 经计算，所选沥青混凝土加铺层厚度（0.1m），使得旧混凝土面层不仅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，也可以承受最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。

示例 6 连续配筋混凝土路面配筋设计要点：连续配筋混凝土路面厚度设计方法和流程与普通混凝土路面相同，其面层纵向配筋率确定方法以横向裂缝平均间距、横向裂缝缝隙平均宽度以及钢筋屈服强度作为控制标准，是参考美国力学—经验法设计指南中引用的连续配筋混凝土路面纵向配筋率计算方法得出的对原规范关于连续配筋混凝土路面纵向配筋率计算的相关内容做了校大修改序号路面结构厚度（m）备注1连续配筋混凝土面层0.26Fr=5.0 MPa，fc=42 MPa,ft=3.22 MPa2水泥稳定碎石0.18E=2000 MPa3路基：黏土（1） 一级公路 重交通荷载等级；（2） 纵向钢筋选用HRB335钢筋，设配筋率ρ=0.75%，钢筋的埋置深度ζ=0.10m，钢筋直径ds=16mm（3） 计算横向裂缝间距：平均裂缝间距：计算得到Ld = 0.722 m≈0.72m（小于裂缝平均间距1.80m的要求）4） 计算横向裂缝平均缝隙宽度：bj=0.453≈0.45mm，小于缝隙平均宽度0.50mm的要求5） 计算裂缝处纵向钢筋应力 ：bs=323.162 MPa（小于钢筋屈服强度335MPa）（6） 计算结果满足裂缝宽度、裂缝间距和裂缝处钢筋的应力三方面的要求，因此初拟的纵向钢筋配筋率是合适的。

7） 钢筋间距或根数计算 : 或每延米纵向钢筋根数为1/0.103=9.7≈10根（8） 横向钢筋按6.2.1条计算确定，并应满足施工时固定和保持纵向钢筋位置的要求横向钢筋应位于纵向钢筋之下；横向钢筋间距宜为300～600mm，直径大时取大值；横向钢筋宜斜向设置，其与纵向钢筋放入夹角可取60°1建筑土木a。