PAGEPAGE5臨泉路工程水泥混凝土路面設計計算書預新建的***，為雙向4車道一級公路，在公路自然區劃II區，路基為中濕的中液限粘土，擬采用普通混凝土面層，路幅總寬度15m。經過交通調查得到：設計車道使用初期的標準軸載作用次數為1000次/日，交通量年平均增長率為6%。1.交通分析由規范的表3.0.1，一級公路的設計基準期為30年。由規范的表A.2.2，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數取0.2。按規范的式(A.2.2)計算得到設計基準期內設計車道標準荷載累計作用次數為：EQN\s\do(e)=\f(N\s\do(s)[(1+γ)\s\up(T)-1]×365,γ)η=\f(1000×[(1+0.06)\s\up(30)-1]×365,0.06)×0.2=5771248次由上計算可知本公路的交通等級屬重交通。2.路面結構參數普通混凝土面層，0.24m，31GPa石灰粉煤灰穩定粒料基層，0.2m，1500MPa普通混凝土面層，0.24m，31GPa石灰粉煤灰穩定粒料基層，0.2m，1500MPa石灰粉煤灰穩定粒料底基層，0.2m，550MPa土基，25MPa一級公路的安全等級為二級，根據實際的施工水平，變異水平取中。施工時水泥混凝土彎拉強度、彎拉彈性模量的施工控制上限為0.15；基層頂面當量回彈模量的施工控制上限為0.35；水泥混凝土面層的施工控制上限為0.06。根據一級公路、重交通等級和中變異水平，查表4.4.6和計算得到路面厚度為0.24m。面層普通混凝土的彎拉強度標準值為5MPa，相應的彎拉彈性模量標準值為31GPa。基層采用石灰粉煤灰穩定粒料，厚度為0.2m，回彈模量取1500MPa。底基層采用石灰粉煤灰穩定粒料，厚度為0.2m，回彈模量取550MPa。路基回彈模量取25MPa。路面結構層示意如圖1。路面的平面示意如圖2，路面混凝土板塊的信息列于表1。路面計算板塊的平面尺寸為寬3.75m，長5m。路面板縱縫為設拉桿平縫，不同位置縱縫的拉桿的參數列于表2。路面板橫縫為設傳力桿假縫，橫縫傳力桿的直徑為30mm，長度為450mm，間距為300mm。表1單幅路面的板塊信息板塊類型板塊寬度(m))行車道板塊13.75表2單幅路面的縱縫拉桿參數左板塊右板塊計算距離(m))直徑(mm)長度(mm)間距(mm)行車道板塊1行車道板塊23.751680070015行車道15行車道3.基層頂面當量回彈模量按規范的式(B.1.5)計算基層頂面的當量回彈模量如下：EQE\s\do(x)=\f((h\s(2,1)E\s\do(1)+h\s(2,2)E\s\do(2)),(h\s(2,1)+h\s(2,2)))=\f((1500×0.2\s\up4(2)+550×0.2\s\up4(2)),(0.2\s\up4(2)+0.2\s\up4(2)))=1025(MPa)EQD\s\do(x)=\f(h\s(3,1)E\s\do(1),12)+\f(h\s(3,2)E\s\do(2),12)+\f((h\s\do(1)+h\s\do(2))\s\up4(2),4)(\f(1,E\s\do(1)h\s\do(1))+\f(1,E\s\do(2)h\s\do(2)))\s\up6(-1)EQ=\f(1500×0.2\s\up4(3),12)+\f(550×0.2\s\up4(3),12)+\f((0.2+0.2)\s\up4(2),4)(\f(1,1500×0.2)+\f(1,550×0.2))\s\up6(-1)EQ=4.586(MN-m)EQh\s\do(x)=\r(3,12D\s\do(x)/E\s\do(x))=\r(3,12×4.586/1025)=0.377mEQa=6.22[1-1.51(\f(E\s\do(x),E\s\do(0)))\s\up4(-0.45)]=6.22×[1-1.51×(\f(1025,25))\s\up4(-0.45)]=4.454EQb=1-1.44(\f(E\s\do(x),E\s\do(0)))\s\up4(-0.55)=1-1.44×(\f(1025,25))\s\up4(-0.55)=0.813EQE\s\do(t)=ah\s\up4(b,x)E\s\do(0)(\f(E\s\do(x),E\s\do(0)))\s\up4(1/3)=4.454×0.377\s\up4(0.813)×25×(\f(1025,25))\s\up4(1/3)=174(MPa)普通混凝土的剛度半徑按規范的式(B.1.3-2)計算為：EQr=0.537h\r(3,E\s\do(c)/E\s\do(t))=0.537×0.24×\r(3,31000/174)=0.726(m)4.荷載疲勞應力按規范的式(B.1.3)，標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為：EQσ\s\do4(ps)=0.077r\s\up4(0.6)h\s\up4(-2)=0.077×0.726\s\up4(0.6)×0.24\s\up4(-2)=1.103(MPa)荷載疲勞應力的各項修正系數如下：計算板塊的縱縫類型為設拉桿平縫，接縫的傳荷應力折減系數kr=0.87。疲勞應力系數EQk\s\do4(f)=N\s(υ,e)=5771248\s\up4(0.057)=2.429。本公路的公路等級為一級公路，查規范的表B.1.2可得偏載和動載綜合系數kc=1.25。按規范的式(B.1.2)，荷載疲勞應力計算為EQσ\s\do(pr)=k\s\do(r)k\s\do(f)k\s\do(c)σ\s\do(ps)=0.87×2.429×1.25×1.103=2.913(MPa)5.溫度疲勞應力本公路在公路自然區劃II，最大溫度梯度取88°C/m。板長與路面板相對剛度半徑之比，l/r=5/0.726=6.892，查規范的圖B.2.2可得到Bx=0.654。按規范的式(B.2.2)最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力為EQσ\s\do(tm)=\f(α\s\do(c)E\s\do(c)hT\s\do(g),2)B\s\do(x)=\f(1×10\s\up4(5)×31000×0.24×88,2)×0.654=2.141(MPa)溫度疲勞應力系數kt，按規范式(B.2.3)計算為EQk\s\do(t)=\f(f\s\do(r),σ\s\do(tm))[a(\f(σ\s\do(tm),f\s\do(r)))\s\up4(c)-b]=\f(5,2.141)[0.828×(\f(2.141,5))\s\up4(1.323)-0.041]=0.534再由規范的式(B.2.1)計算溫度疲勞應力為EQσ\s\do(tr)=k\s\do(t)σ\s\do(tm)=0.534×2.141=1.143(MPa)本公路的變異水平為中，目標可靠度為90%。查表3.0.3確定的可靠度系數為1.23。按規范的式(3.0.3)，面層的極限狀態EQγ\s\do(r)(σ\s\do(pr)+σ\s\do(tr))=1.23×(2.913+1.143)=4.988(MPa)≤f\s\do(r)=5(MPa)因而，所選混凝土面層厚度（0.24m）可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。不同面層厚度的應力計算結果列于下表：表3不同面層厚度的應力厚度(m)σp