混凝土路面設(shè)計(jì)教學(xué)課件

第十去章水泥混凝土路面被計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)彈性地基板體系理論簡(jiǎn)介第三節(jié)水泥混凝土路面應(yīng)力分析第四節(jié)水泥混凝土路面可靠度設(shè)計(jì)第五節(jié)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第六節(jié)我國(guó)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法i第一笮還混凝土路面結(jié)構(gòu)特征1.水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)屬于彈性層狀體系2.采用彈性地基板理論進(jìn)行分析計(jì)算)混凝土路面板的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高于基層和土基的相應(yīng)模量和強(qiáng)度;2)其次,混凝土的抗彎拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度,約為其1/6~1/7,因決定水泥混凝土板尺寸的強(qiáng)度指標(biāo)是抗彎拉應(yīng)力3)同時(shí)混凝土板與基層或土基之間的摩阻力一般不大,所以在力學(xué)圖式上可把水泥混凝士路面結(jié)構(gòu)看作是彈性地基板,用彈性地基板理論進(jìn)行分析計(jì)算3.混凝土板必須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度1)混凝土的抗彎拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度,在車輪荷載作用下當(dāng)彎拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí),混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞2)在車輪荷載的重復(fù)作用下,由于疲勞效應(yīng)混凝土板會(huì)在低于其極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)破壞。3)板頂面和底面的溫差會(huì)使板產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力,板的平面尺寸越大,翹曲應(yīng)力也越大4)水泥混凝土為脆性材料,在斷裂時(shí)相對(duì)拉伸變形很小在荷載作用下土基和基層的變形情況對(duì)混凝土板的影響很大,不枃勻的基礎(chǔ)變形會(huì)使混凝土板與基層脫空4.破壞類型和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)水泥混凝土路面在行車荷載和環(huán)境因素的作用下可能出現(xiàn)的破壞類型主要有1)斷裂;2)唧泥;3)錯(cuò)臺(tái);4)拱起;5)接縫擠碎等從保證路面結(jié)構(gòu)承載能力的角度,混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以防止面層板斷裂為主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);從保證汽車行駛性能的角度應(yīng)嚴(yán)格控制接縫兩側(cè)的錯(cuò)臺(tái)量?；炷刘勖姘宓钠谄茐牟粌H與荷載重復(fù)次數(shù)有關(guān),而且與溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力重復(fù)作用有關(guān)路面板防止兩種因素綜合作用產(chǎn)生的疲勞開裂,必須使荷載疲勞應(yīng)力例)與溫度疲勞翹曲應(yīng)力()和不超過(guò)混凝土的抗彎拉強(qiáng)度(。)即為了防止混凝土路面拱起、錯(cuò)臺(tái)、接縫擠碎和唧泥,除了采用排水基層、耐沖刷基層和增強(qiáng)接縫傳荷能力外,還可加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)等。二、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容1.路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)2.混凝土面板厚度設(shè)計(jì)3混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計(jì)4.路肩設(shè)計(jì)5.混凝士踣面(連續(xù)配筋、鋼筋混凝土踣面)的鋼筋配筋率設(shè)計(jì)三、混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法1.世界各國(guó):以彈性地基板的荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力分析方法為基本理論,以混凝土路面板的彎拉應(yīng)力作為極限狀態(tài)和設(shè)計(jì)控制指標(biāo)釆用溫克勒地基模型或彈性半空間均質(zhì)地基模型。2.我國(guó)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD40-201以彈性半空間地基有限大矩形板模型為基礎(chǔ),以100KN單軸雙輪標(biāo)準(zhǔn)軸報(bào)作用于矩形板縱向邊緣中部產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力控制設(shè)計(jì)。采用了可靠度設(shè)計(jì)方法,以行車荷載和溫度梯度綜合作用生的腹勞斷裂作為設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)。五、混凝土路面交通等級(jí)1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期表30.1可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)公路等級(jí)高級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)安全等級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(a)1510目標(biāo)可靠度(%)目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.522.軸載當(dāng)量換算=∑N3.交通調(diào)查與軸載分析由于輕型車對(duì)混凝土路面的疲勞損傷可以不計(jì),因此將統(tǒng)計(jì)的年平均日交通量中的2軸4輪以下的輕型客貨車輛所占的交通量剔除不計(jì),從而得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期初期的年平均日貨車交通量(雙向)。再乘以方向系數(shù)(通常為05)和車道分布系數(shù)才能得到設(shè)計(jì)車道在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)初期的年平均日貨車交通量ADT表A.1.32軸6輪及以上車輛交通量的車道分配系數(shù)單向車道數(shù)高速公路0.70~0.850.45-0.600.40-0.50車道分配系數(shù)其他等級(jí)公路0.50-0.0.50-0.75注:*交通受非機(jī)動(dòng)車和行人影響較嚴(yán)重的取低限,反之取高限由軸載譜和軸載當(dāng)量換算系數(shù)計(jì)算得到設(shè)計(jì)車道使用初期的標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)ADTTN3000∑n∑(,xP)各種軸型不同軸載級(jí)位的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量換算系數(shù)n1每30002軸6輪以上客、貨車輛中種軸型出現(xiàn)的次數(shù)Pi種軸型級(jí)軸載的頻率(以分?jǐn)?shù)計(jì))4標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù)Nx[(+g,)-1×365×7臨界荷位處車輛輪迦橫向布系數(shù)q公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路0.170.22二級(jí)、二級(jí)以行車道寬>7m0.34-0.39下公路行車道寬<7m0.54-0.62注:車道、行車道較寬或者交通量較大時(shí),取高值;反之,取低值。5交通等級(jí)劃分表4.0.7交通荷載分級(jí)交通荷載等級(jí)極重特重重中等輕設(shè)計(jì)車道設(shè)計(jì)軸載(100kN)>1×1