二级水泥混凝土路面结构设计.doc

湖南省属IV区，雨量充沛集中，雨型季风性强，台风暴雨多，水毁、冲刷、滑坡是道路的主要病害，路面结构应结合排水系统进行设计。土基为黏质土，湿软，强度低。
采用普通混凝土路面，路面宽度7 m。经交通调查分析得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为2000。
1．交通分析
由 ，二级公路的设计使用年限为20年，安全等级为三级。由表 ，临界荷位处的车轮轮迹横向分布系数取0.54，取交通量年平均增长率为5％。按试（ ）可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数Ne为

属重交通等级。
2．初拟路面结构
由表 知，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级，根据二级公路重交通等级和中变异水平等级，查表 ，初拟普通混凝土面层厚度为0.22m，基层厚度为0.30m，排水基层选用多孔隙水泥稳定碎石，厚为0.10m，底基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.20m，垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.5m、长4 m，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
按表 和表 ，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。
查表 ，路基土回弹模量取30MPa。查表 ，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa，多孔隙水泥稳定碎石基层回弹模量取1300MPa。
计算基层顶面当量回填模量如下：

底基层顶面当量所对应的厚度为0.175m。

普通混凝土面层的相对刚度半径计算为：

4．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：

因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数=0.87。
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为：

根据公路等级，由表16-24。考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数=1.20。
荷载疲劳应力计算为

5.温度疲劳应力
查全国公路自然区划图可知，该区处在IV区，查表得IV区最大温度梯度取86（℃/m）。普通混凝土面层板长4m，L/r=4/0.794=5.04，由图16-14可知普通混凝土面层h=0.22m，Bx=0.66。
最大温度梯度时普通混凝土板的温度翘曲应力计算为

普通混凝土面层温度疲劳应力系数
已知，该区自然区划为IV区，

二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。查表16-22，确定可靠度系数γr=1.08。

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综合疲劳作用。