水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

1、 2）水泥混凝土路面的力學(xué)模式）水泥混凝土路面的力學(xué)模式 彈性地基上的小撓度薄板模型彈性地基上的小撓度薄板模型 彈性地基：混凝土板下的基層與土基的應(yīng)彈性地基：混凝土板下的基層與土基的應(yīng) 力應(yīng)變很小，不超過(guò)材料的彈性區(qū)域。力應(yīng)變很小，不超過(guò)材料的彈性區(qū)域。 彈性板：板的模量高，應(yīng)力承受能力強(qiáng)，彈性板：板的模量高，應(yīng)力承受能力強(qiáng)， 一般受力不超過(guò)彈性比例極限應(yīng)力，撓度與一般受力不超過(guò)彈性比例極限應(yīng)力，撓度與 板厚相比很小。板厚相比很小。 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論：彈性地基上的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論：彈性地基上的 小撓度薄板理論小撓度薄板理論 3）水泥混凝土路面的工作及設(shè)計(jì)特點(diǎn)）水泥混凝土路面的工作及

2、設(shè)計(jì)特點(diǎn) 抗彎拉強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，決定路面抗彎拉強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，決定路面 板厚度的強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)是抗彎拉強(qiáng)度；板厚度的強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)是抗彎拉強(qiáng)度； 車(chē)輪荷載作用主要的影響是疲勞效應(yīng)；車(chē)輪荷載作用主要的影響是疲勞效應(yīng)； 溫度差造成板有內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)翹曲變溫度差造成板有內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)翹曲變 形及翹曲應(yīng)力，也有疲勞特性；形及翹曲應(yīng)力，也有疲勞特性； 板的使用還受限于支承條件，不均勻板的使用還受限于支承條件，不均勻 支承及板底脫空對(duì)板內(nèi)應(yīng)力的分布影響極大。支承及板底脫空對(duì)板內(nèi)應(yīng)力的分布影響極大。 2、水泥路面的荷載類(lèi)型與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、水泥路面的荷載類(lèi)型與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1）水泥路面的荷載類(lèi)型）水泥路面的荷載類(lèi)型 重載

3、作用重載作用 2）水泥路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）水泥路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)承載能力結(jié)構(gòu)承載能力 控制板不出現(xiàn)斷裂，要求荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力控制板不出現(xiàn)斷裂，要求荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力 的疲勞綜合作用滿足材料的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度：的疲勞綜合作用滿足材料的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度： 即：即：r (p +t ) fr r 可靠度系數(shù)可靠度系數(shù) p 行車(chē)疲勞應(yīng)力行車(chē)疲勞應(yīng)力 t 溫度梯度疲勞應(yīng)力溫度梯度疲勞應(yīng)力 fr 水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 行駛舒適性行駛舒適性 控制錯(cuò)臺(tái)量，要求設(shè)置傳力桿（基層及結(jié)構(gòu)布置控制錯(cuò)臺(tái)量，要求設(shè)置傳力桿（基層及結(jié)構(gòu)布置 滿足）滿足） 穩(wěn)定耐久性穩(wěn)定耐久性 控制唧泥與拱脹，要求基層水穩(wěn)

4、定性好，板與基控制唧泥與拱脹，要求基層水穩(wěn)定性好，板與基 層聯(lián)結(jié)。層聯(lián)結(jié)。 3、水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)；）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)； 2）混凝土路面板厚度設(shè)計(jì)；）混凝土路面板厚度設(shè)計(jì)； 3）混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)）混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè) 計(jì)；計(jì)； 4）路肩設(shè)計(jì)；）路肩設(shè)計(jì)； 5）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計(jì)。）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計(jì)。 4、水泥路面的軸載換算與交通分級(jí)、水泥路面的軸載換算與交通分級(jí) 1）水泥路面的標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算）水泥路面的標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算 公路等級(jí)公路等級(jí) 縱縫邊緣處（臨界荷位）縱縫邊緣處（臨界荷位） 高速公

5、路、一級(jí)公路高速公路、一級(jí)公路 0.170.22 二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路 行車(chē)道寬行車(chē)道寬7m 0.540.62 行車(chē)道寬行車(chē)道寬7m 0.340.39 Ne= *365Ns(1+ )t-1/ 車(chē)道系數(shù)車(chē)道系數(shù)取值取值 累計(jì)當(dāng)量軸次累計(jì)當(dāng)量軸次: 2）水泥路面的交通等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）水泥路面的交通等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 期期 第二節(jié)水泥路面彈性地基板理論第二節(jié)水泥路面彈性地基板理論 1、小撓度彈性薄板假設(shè)、小撓度彈性薄板假設(shè) 薄板：板厚薄板：板厚h遠(yuǎn)小于板最小邊尺寸遠(yuǎn)小于板最小邊尺寸b的板；的板； 中面：平分板厚度中面：平分板厚度h的平面；的平面； 彈性曲面：薄板彎曲時(shí)，中面所

6、彎成的曲面；彈性曲面：薄板彎曲時(shí)，中面所彎成的曲面； 撓度：中面內(nèi)各點(diǎn)在橫向的撓度：中面內(nèi)各點(diǎn)在橫向的(垂直于中面方向垂直于中面方向)位移；位移； 小撓度彈性薄板：當(dāng)板彎曲時(shí)因具有相當(dāng)?shù)膹澢鷦傂隙葟椥员“澹寒?dāng)板彎曲時(shí)因具有相當(dāng)?shù)膹澢鷦?度，中間彈性曲面所產(chǎn)生的撓度遠(yuǎn)小于板厚度的彈度，中間彈性曲面所產(chǎn)生的撓度遠(yuǎn)小于板厚度的彈 性薄板即稱為小撓度彈性薄板；性薄板即稱為小撓度彈性薄板； 基本假定：基本假定： （1）中面的法向變形微??；）中面的法向變形微??； （2）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直 于中面于中面 （3）中面上各點(diǎn)無(wú)平行于中面的位移）中面上各點(diǎn)

7、無(wú)平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)。）板和基層之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)。 2薄板截面上的彎矩、扭矩、正應(yīng)力和剪力薄板截面上的彎矩、扭矩、正應(yīng)力和剪力 第三節(jié)水泥路面的應(yīng)力分析第三節(jié)水泥路面的應(yīng)力分析 1三個(gè)車(chē)輪荷位及最大彎拉應(yīng)力位置三個(gè)車(chē)輪荷位及最大彎拉應(yīng)力位置 1）荷載作用于板中（荷位）荷載作用于板中（荷位），荷載中心），荷載中心 處板底最大彎拉應(yīng)力。處板底最大彎拉應(yīng)力。 2）荷載作用于板邊緣中部（荷位），荷）荷載作用于板邊緣中部（荷位），荷 位下板底的最大彎拉應(yīng)力。位下板底的最大彎拉應(yīng)力。 3）荷載作用于板角隅（荷位

8、）荷載作用于板角隅（荷位），最大拉），最大拉 應(yīng)力產(chǎn)生在板的表面離荷載中心為應(yīng)力產(chǎn)生在板的表面離荷載中心為 的分的分 角線上。角線上。 最大彎拉應(yīng)力位置：最大彎拉應(yīng)力位置： 1 x 1 x 2威斯特卡德早期應(yīng)力計(jì)算公式威斯特卡德早期應(yīng)力計(jì)算公式 3多輪荷載作用下板的應(yīng)力計(jì)算多輪荷載作用下板的應(yīng)力計(jì)算 4、水泥路面板的荷載應(yīng)力有限元分析、水泥路面板的荷載應(yīng)力有限元分析 1）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點(diǎn)）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點(diǎn) 可以按板塊的實(shí)際大小求解有限尺寸板，可以按板塊的實(shí)際大小求解有限尺寸板， 從而消除無(wú)限大半的假設(shè)所帶來(lái)的誤差；從而消除無(wú)限大半的假設(shè)所帶來(lái)的誤差；

9、 可以考慮各種荷載狀況（包括荷載組合可以考慮各種荷載狀況（包括荷載組合 和荷載位置）；和荷載位置）； 可以考慮板的實(shí)際邊界條件，如接縫的可以考慮板的實(shí)際邊界條件，如接縫的 傳荷能力、板和地基的脫空。傳荷能力、板和地基的脫空。 可以得到整個(gè)板體的應(yīng)力和位移場(chǎng)，從可以得到整個(gè)板體的應(yīng)力和位移場(chǎng)，從 而全面了解板的受力。而全面了解板的受力。 5、彈性地基雙層板的荷載應(yīng)力分析、彈性地基雙層板的荷載應(yīng)力分析 6、水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析、水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析 1）脹縮應(yīng)力：溫度均勻變化時(shí)產(chǎn)生）脹縮應(yīng)力：溫度均勻變化時(shí)產(chǎn)生 2）無(wú)限大板的翹曲應(yīng)力）無(wú)限大板的翹曲應(yīng)力 板內(nèi)任一點(diǎn)在溫差影響下的應(yīng)

10、變：板內(nèi)任一點(diǎn)在溫差影響下的應(yīng)變： 板縱向邊緣中部或窄長(zhǎng)板，板縱向邊緣中部或窄長(zhǎng)板，x= 0，y=0，因此：，因此： 板中部受到地基摩阻力作用，板中心點(diǎn)不產(chǎn)生平板中部受到地基摩阻力作用，板中心點(diǎn)不產(chǎn)生平 面位移，面位移，x=y=0，因此：，因此： 3）有限尺寸板的翹曲應(yīng)力）有限尺寸板的翹曲應(yīng)力 當(dāng)氣溫變化較快時(shí)，由于混凝土板導(dǎo)熱性能當(dāng)氣溫變化較快時(shí)，由于混凝土板導(dǎo)熱性能 差，在板內(nèi)產(chǎn)生溫度差，當(dāng)氣溫升高時(shí)板中部有差，在板內(nèi)產(chǎn)生溫度差，當(dāng)氣溫升高時(shí)板中部有 隆起趨勢(shì)，當(dāng)氣溫降低時(shí)板邊緣和角隅有翹起趨隆起趨勢(shì)，當(dāng)氣溫降低時(shí)板邊緣和角隅有翹起趨 勢(shì)。由于板的自重、地基反力和相鄰板的約束作勢(shì)。由于板的

11、自重、地基反力和相鄰板的約束作 用，使部分翹曲變形受阻，從而使板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，用，使部分翹曲變形受阻，從而使板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力， 這種應(yīng)力即稱為水泥混凝土板的翹曲應(yīng)力。這種應(yīng)力即稱為水泥混凝土板的翹曲應(yīng)力。 威斯特卡德對(duì)文克勒地基的作進(jìn)一步假定來(lái)威斯特卡德對(duì)文克勒地基的作進(jìn)一步假定來(lái) 計(jì)算溫度應(yīng)力：計(jì)算溫度應(yīng)力：1) 溫度沿板斷面呈線性變化；溫度沿板斷面呈線性變化；2） 板與地基始終保持接觸；板與地基始終保持接觸；3）不計(jì)板自重。）不計(jì)板自重。 有限尺寸板，沿板長(zhǎng)和板寬方向上的翹曲應(yīng)有限尺寸板，沿板長(zhǎng)和板寬方向上的翹曲應(yīng) 力解答（板長(zhǎng)力解答（板長(zhǎng)L，板寬，板寬B）：）： 4）溫度線性分布時(shí)翹曲應(yīng)力）溫

12、度線性分布時(shí)翹曲應(yīng)力 溫度沿板斷面呈線性變化溫度沿板斷面呈線性變化 板邊中點(diǎn)：板邊中點(diǎn)： 彈性半空間體地基：彈性半空間體地基： 5）溫度非線性分布時(shí)翹曲應(yīng)力計(jì)算）溫度非線性分布時(shí)翹曲應(yīng)力計(jì)算 對(duì)于較厚的板，采用溫度沿板斷面呈直線分對(duì)于較厚的板，采用溫度沿板斷面呈直線分 布的假設(shè)，即按板頂和板底的溫度差確定的布的假設(shè)，即按板頂和板底的溫度差確定的 溫度梯度計(jì)算的溫度翹曲應(yīng)力，會(huì)得到偏大溫度梯度計(jì)算的溫度翹曲應(yīng)力，會(huì)得到偏大 的溫度翹曲應(yīng)力值。為此，應(yīng)考慮由于溫度的溫度翹曲應(yīng)力值。為此，應(yīng)考慮由于溫度 的非線性分布而引起的內(nèi)應(yīng)力。我國(guó)規(guī)范的的非線性分布而引起的內(nèi)應(yīng)力。我國(guó)規(guī)范的 溫度應(yīng)力計(jì)算：溫度

13、應(yīng)力計(jì)算： 1、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定 狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求， 此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 2、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類(lèi)、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類(lèi) （1）承載力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件）承載力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件 達(dá)到最大承載力，出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼達(dá)到最大承載力，出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼 續(xù)承載的變形。續(xù)承載的變形。 （2）正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)）正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu) 件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。件達(dá)到

14、正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。 第四節(jié)路面結(jié)構(gòu)的可靠度第四節(jié)路面結(jié)構(gòu)的可靠度 3、水泥混凝土路面可靠度的定義、水泥混凝土路面可靠度的定義 定義：在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在環(huán)境條件定義：在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在環(huán)境條件 和荷載作用下，路面能夠發(fā)揮其預(yù)期功能的概率。和荷載作用下，路面能夠發(fā)揮其預(yù)期功能的概率。 我國(guó)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法：路面板的車(chē)輛我國(guó)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法：路面板的車(chē)輛 荷載疲勞應(yīng)力及溫度疲勞應(yīng)力之和小于混凝土的極荷載疲勞應(yīng)力及溫度疲勞應(yīng)力之和小于混凝土的極 限抗折強(qiáng)度。限抗折強(qiáng)度。 公式左邊三項(xiàng)分別代表：可靠度系數(shù)、荷載公式左邊三項(xiàng)分別代表：可靠度系數(shù)、荷載 疲勞應(yīng)力和

15、溫度疲勞應(yīng)力；右邊是水泥混凝土面疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力；右邊是水泥混凝土面 板材料的極限抗折強(qiáng)度。板材料的極限抗折強(qiáng)度。 r (p +t ) fr 4、水泥混凝土路面可靠度的概念、水泥混凝土路面可靠度的概念 NR 路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命 Ne 設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸 R = P (NR Ne ) R=P(fr-r (p +t ) ) 0) 正態(tài)分布的概率密度函數(shù)：正態(tài)分布的概率密度函數(shù)： 是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量的均值是服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量的均值 是此隨機(jī)變量的方差是此隨機(jī)變量的方差 第五節(jié)水泥路面的設(shè)計(jì)參數(shù)第五節(jié)水泥路面的設(shè)計(jì)參數(shù) 1、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、目

16、標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠度指、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、目標(biāo)可靠度和目標(biāo)可靠度指 標(biāo)標(biāo) 2、材料參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的變異性范、材料參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的變異性范 圍圍 變異系數(shù)變異系數(shù):標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值 3、對(duì)應(yīng)于目標(biāo)可靠度的可靠度系、對(duì)應(yīng)于目標(biāo)可靠度的可靠度系 數(shù)數(shù) 4、交通分級(jí)指標(biāo)、交通分級(jí)指標(biāo) 5、混凝土材料要求、混凝土材料要求 6、墊層要求、墊層要求 7、溫度梯度、溫度梯度 第六節(jié)水泥路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第六節(jié)水泥路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 1、水泥混凝土板、水泥混凝土板 1）面板要求）面板要求 2）厚度要求）厚度要求 3）面板構(gòu)造深度要求）面板構(gòu)造深度要求 2、基層、基層 1）基層要求：剛度和穩(wěn)定性；厚度）

17、基層要求：剛度和穩(wěn)定性；厚度 要求；基頂當(dāng)量回彈模量要求要求；基頂當(dāng)量回彈模量要求 2）基層類(lèi)型要求：）基層類(lèi)型要求： 3）基層厚度要）基層厚度要 求求 3、墊層、墊層 4、路基、路基 土基：土基：1）干濕類(lèi)型保證；）干濕類(lèi)型保證；2）填料；）填料；3）密實(shí)、）密實(shí)、 穩(wěn)定和均勻穩(wěn)定和均勻 第七節(jié)我國(guó)水泥路面設(shè)計(jì)方法第七節(jié)我國(guó)水泥路面設(shè)計(jì)方法 1、荷載疲勞應(yīng)力分析、荷載疲勞應(yīng)力分析 1）臨界荷位概念：最大荷載和溫度）臨界荷位概念：最大荷載和溫度 梯度綜合疲勞損壞最大的位置梯度綜合疲勞損壞最大的位置-臨界臨界 荷位。荷位。 2）臨界荷位位置：混凝土板的縱向）臨界荷位位置：混凝土板的縱向 邊緣中部

18、邊緣中部 3）荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算）荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算 pr= kr kf kc ps kr考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，即應(yīng)考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，即應(yīng) 力傳荷系數(shù)；力傳荷系數(shù)； kf考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)；考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)； kc 考慮偏載和動(dòng)荷載等因素對(duì)路面疲勞損考慮偏載和動(dòng)荷載等因素對(duì)路面疲勞損 壞綜合影響的系數(shù)；壞綜合影響的系數(shù)； ps標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn) 生的荷載應(yīng)力。生的荷載應(yīng)力。 各類(lèi)接縫的傳荷系數(shù)及規(guī)范取值各類(lèi)接縫的傳荷系數(shù)及規(guī)范取值 接縫類(lèi)型接縫類(lèi)型 撓度傳荷系數(shù)撓度傳荷系數(shù)Ew 應(yīng)力傳荷系數(shù)

19、應(yīng)力傳荷系數(shù)kj 設(shè)傳力桿脹縫設(shè)傳力桿脹縫 60 % 0.82 不設(shè)傳力桿脹縫不設(shè)傳力桿脹縫 5055 % 0.840.86 設(shè)傳力桿縮縫設(shè)傳力桿縮縫 75 % 0.75 設(shè)拉桿平口縱縫設(shè)拉桿平口縱縫 3555 % 0.800.91 設(shè)拉桿企口縱縫設(shè)拉桿企口縱縫 7782 % 0.720.74 考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù) kf考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)；考慮軸載累計(jì)作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)； kf = (Ne) 式中：式中： Ne 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)； 與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)：與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)

20、： 普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土， = 0.057；碾壓混凝土和貧混凝土，；碾壓混凝土和貧混凝土， = 0.065；鋼纖；鋼纖 維混凝土，維混凝土，= 0.053 0.017f *l f/ d f計(jì)算；計(jì)算； f 鋼纖維的體積率（鋼纖維的體積率（%）；）； lf 鋼纖維的長(zhǎng)度（鋼纖維的長(zhǎng)度（mm）；）； df 鋼纖維的直徑（鋼纖維的直徑（mm）。）。 標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的 荷載應(yīng)力荷載應(yīng)力 ps 標(biāo)準(zhǔn)荷載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)荷載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生 的荷載應(yīng)力（的荷載應(yīng)

21、力（MPa）。按下式計(jì)算：）。按下式計(jì)算： ps = 0.077r0.60h2 ps = 0 . 537h(Ec/Et) 1/ 3 式中：式中： r混凝土板的相對(duì)剛度半徑（混凝土板的相對(duì)剛度半徑（m； h混凝土板的厚度（混凝土板的厚度（m）；）； Ec水泥混凝土的彎拉彈性模量（水泥混凝土的彎拉彈性模量（MPa）；）； Et基層頂面當(dāng)量回彈模量（基層頂面當(dāng)量回彈模量（MPa） 標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的 荷載應(yīng)力荷載應(yīng)力 綜合系數(shù)綜合系數(shù)kc 2、基層頂面當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量、基層頂面當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量 1）新建公路：規(guī)范中采用三層

22、體系，）新建公路：規(guī)范中采用三層體系， 按等彎曲剛度原則換算回彈模量和厚度，將按等彎曲剛度原則換算回彈模量和厚度，將 基層和底基層換算為單層，公式為：基層和底基層換算為單層，公式為： 2）舊路加鋪：）舊路加鋪： 原有瀝青路面加鋪水泥混凝土路面時(shí)原有瀝青路面加鋪水泥混凝土路面時(shí) 3）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù) 參見(jiàn)相應(yīng)規(guī)范參見(jiàn)相應(yīng)規(guī)范 3、溫度疲勞應(yīng)力、溫度疲勞應(yīng)力 臨界荷位處的溫度應(yīng)力：臨界荷位處的溫度應(yīng)力： kt考慮溫度翹曲應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系考慮溫度翹曲應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系 數(shù)，按下式確定：數(shù)，按下式確定： 回歸系數(shù)回歸系數(shù)a、b、c： 4、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) r

23、(pr +tr ) fr 5、板的平面尺寸、板的平面尺寸 u縱縫間距縱縫間距 板塊過(guò)寬易產(chǎn)生縱向斷裂，特別是在舊路加板塊過(guò)寬易產(chǎn)生縱向斷裂，特別是在舊路加 寬或半填半挖的路段上，一般不超過(guò)寬或半填半挖的路段上，一般不超過(guò)4.5m。 縱縫間距通常按車(chē)道寬度確定?？v縫間距通常按車(chē)道寬度確定。 帶有路緣帶的高速公路和一級(jí)公路，板寬可帶有路緣帶的高速公路和一級(jí)公路，板寬可 按車(chē)道和路緣帶的寬度確定。按車(chē)道和路緣帶的寬度確定。 u橫縫間距橫縫間距 橫縫間距大小直接影響板內(nèi)溫度應(yīng)力、接縫橫縫間距大小直接影響板內(nèi)溫度應(yīng)力、接縫 縫隙寬度和接縫傳荷能力?？p隙寬度和接縫傳荷能力。 一般取一般取46m。 板越厚、

24、基層頂面的回彈模量越小，橫縫間板越厚、基層頂面的回彈模量越小，橫縫間 距可較大。距可較大。 u板的平面形狀板的平面形狀 混凝土路面板的平面尺寸盡可能接近正混凝土路面板的平面尺寸盡可能接近正 方形，以改善其受力狀況。一般將板寬和板方形，以改善其受力狀況。一般將板寬和板 長(zhǎng)之比控制在長(zhǎng)之比控制在1：1.3以內(nèi)。以內(nèi)。 6、接縫設(shè)計(jì)、接縫設(shè)計(jì) 水泥混凝土路面板的接縫分為：橫向縮縫、水泥混凝土路面板的接縫分為：橫向縮縫、 脹縫、橫向施工縫和縱縫四種。脹縫、橫向施工縫和縱縫四種。 接縫設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是確定接縫的結(jié)構(gòu)、布接縫設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是確定接縫的結(jié)構(gòu)、布 置、間距。置、間距。 7、設(shè)計(jì)示例、設(shè)計(jì)示例 公路

25、自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃區(qū)擬新建一條二級(jí)公路，路基為區(qū)擬新建一條二級(jí)公路，路基為 粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬粘質(zhì)土，采用普通混凝土路面，路面寬9m，經(jīng)，經(jīng) 交通調(diào)查得知，設(shè)計(jì)車(chē)道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作交通調(diào)查得知，設(shè)計(jì)車(chē)道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作 用次數(shù)為用次數(shù)為2100次，試設(shè)計(jì)該路面的厚度。次，試設(shè)計(jì)該路面的厚度。 二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，其可靠度設(shè)計(jì)年，其可靠度設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)的安全等級(jí)為三級(jí)。臨界荷位處的車(chē)輛輪標(biāo)準(zhǔn)的安全等級(jí)為三級(jí)。臨界荷位處的車(chē)輛輪 跡橫向分布系數(shù)為跡橫向分布系數(shù)為0.39。取交通量年增長(zhǎng)率為。取交通量年增長(zhǎng)率為5 。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的設(shè)計(jì)車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)荷載

26、累計(jì)作。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的設(shè)計(jì)車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作 用次數(shù)，計(jì)算為用次數(shù)，計(jì)算為9.85x106次。屬重交通等級(jí)。次。屬重交通等級(jí)。 交通分析交通分析 Ne= *365Ns(1+ )t-1/ 初擬路面結(jié)構(gòu)初擬路面結(jié)構(gòu) 相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平為中級(jí)。根據(jù)二級(jí)相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平為中級(jí)。根據(jù)二級(jí) 公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平，初擬普通混凝公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平，初擬普通混凝 土面層厚度為土面層厚度為0.22m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水 泥用量泥用量5），厚），厚0.18m。底基層為。底基層為0.15m低劑量無(wú)低劑量無(wú) 機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺

27、寸為寬機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4.5m，長(zhǎng)，長(zhǎng)5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為不設(shè)傳?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為不設(shè)傳 力桿的假縫。力桿的假縫。 路面材料參數(shù)確定路面材料參數(shù)確定 取重交通等級(jí)的普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取重交通等級(jí)的普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 查表為查表為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值查參考值表，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值查參考值表 為為31GP 。 根據(jù)中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值表，根據(jù)中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值表， 取路基回彈模量為取路基回彈模量為30MPa，根據(jù)底基層、基層材料回彈，根據(jù)底基層、基層材料回彈 模量經(jīng)驗(yàn)參考值表，取低劑

28、量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土底基層模量經(jīng)驗(yàn)參考值表，取低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土底基層 回彈模量為回彈模量為600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為 1300MPa。 計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量 荷載疲勞應(yīng)力荷載疲勞應(yīng)力 1）普通混凝土面層的剛度半徑）普通混凝土面層的剛度半徑 2）荷載應(yīng)力）荷載應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力： 3）修正系數(shù)確定）修正系數(shù)確定 因縱縫為設(shè)拉桿平縫，查表得到接縫傳荷能力因縱縫為設(shè)拉桿平縫，查表得到接縫傳荷能力 的應(yīng)力折減系數(shù)的應(yīng)力折減系數(shù)kr = 0.87 。 考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)

29、力累計(jì)疲勞作用的疲勞考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞 應(yīng)力系數(shù)應(yīng)力系數(shù)kf: 4）修正的荷載疲勞應(yīng)力）修正的荷載疲勞應(yīng)力 kf = (Ne) =（9.885*106)0.057 = 2.504 根據(jù)公路等級(jí)，查表得到考慮偏載和動(dòng)載等因根據(jù)公路等級(jí)，查表得到考慮偏載和動(dòng)載等因 素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)kc=1.20 溫度疲勞應(yīng)力參數(shù)溫度疲勞應(yīng)力參數(shù) 區(qū)最大溫度梯度查表取區(qū)最大溫度梯度查表取88（/m）。板）。板 長(zhǎng)長(zhǎng)5m，L/r=5/0.67=7.46，由查圖得普通混凝土，由查圖得普通混凝土 板厚板厚h=0.22m，Bx0.71。按公式計(jì)算最大溫度。

30、按公式計(jì)算最大溫度 梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力：梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力： 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 可靠度系數(shù)可靠度系數(shù) 二級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)安全二級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)安全 等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85。 由查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表確定可由查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表確定可 靠度系靠度系r = 1.13 判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求判斷結(jié)構(gòu)是否滿足要求 因而，所選普通混凝土面層厚度（因而，所選普通混凝土面層厚度（0.22m）可）可 以承受設(shè)計(jì)基

31、準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲 勞作用。勞作用。 r (pr +tr ) =1.13x（3.29+1.13）=4.99MPa f r=5.0MPa 基本假定：基本假定： （1）中面的法向變形微?。唬┲忻娴姆ㄏ蜃冃挝⑿。?（2）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直 于中面于中面 （3）中面上各點(diǎn)無(wú)平行于中面的位移）中面上各點(diǎn)無(wú)平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)。）板和基層之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)。 基本假定：基本假定： （1）中面的法向變形微小；）中面的法向變形微??； （2）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直）中面的法線在板彎曲前后保持直線且垂直 于中面于中面 （3）中面上各點(diǎn)無(wú)平行于中面的位移）中面上各點(diǎn)無(wú)平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)。）板和基層之間