《路基路面工程》 課件 張軍輝 第8、9章 瀝青路面設(shè)計(jì)、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

第八章

瀝青路面設(shè)計(jì)11主要內(nèi)容2第一節(jié)

概述31、瀝青路面的基本特性42、對(duì)瀝青路面的基本要求53、瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容64、瀝青路面設(shè)計(jì)方法7第二節(jié)

瀝青路面的分類與特性81、瀝青路面的分類91、瀝青路面的分類10111213142、瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度特性152、瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度特性162、瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度特性172、瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度特性183、瀝青混合料的變形特性

193、瀝青混合料的變形特性

203、瀝青混合料的變形特性

214、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

224、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

234、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

244、瀝青混合料的強(qiáng)度特性

25第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)26第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)27第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)28車轍深度75mm29第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)3031第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)32第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)33第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)34第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)35第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)36第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)37第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)38第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)394041第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)42第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)43第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)4445第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)46第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)47第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)4849第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)50第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)51第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)52第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)53第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)54第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)55第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)56第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)57三、瀝青路面的水穩(wěn)定性第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)58第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)59第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)60第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)6162第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)63第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)64第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)65第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)66第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)676869第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)70第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)71第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)72第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)73第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)74第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)75第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)76第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)77第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)78第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)79第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)80第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)81828384第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)8586第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)8788第四節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)指標(biāo)8990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176v177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209側(cè)向應(yīng)力σ3（MPa）0.050.100.150.200.30極限豎向應(yīng)力σ1（MPa）1.261.511.872.172.721.瀝青路面是如何定義的？有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2.簡(jiǎn)述瀝青路面主要損壞類型及其成因？3.瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括哪些？4.瀝青混合料的典型組成結(jié)構(gòu)有哪幾類？各有何特點(diǎn)？5.瀝青路面有哪些分類方法？各是如何劃分的？6.瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度主要取決于什么？影響因素主要有哪些？7.某瀝青混合料在60℃條件下做三軸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。試求該混合料的黏結(jié)力c和內(nèi)摩阻角φ。（將強(qiáng)度包絡(luò)線近似看成直線）8.何為瀝青路面高溫穩(wěn)定性？如何評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性？如何提高瀝青混和料的高溫穩(wěn)定性？9.什么是車轍？有哪些類型？失穩(wěn)型車轍是如何形成的？10.什么是動(dòng)穩(wěn)定度？如何計(jì)算？11.瀝青路面低溫縮裂分哪兩種？其影響因素有哪些？如何評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能？減少低溫開裂的措施有哪些？思考與練習(xí)210思考與練習(xí)12. 瀝青路面水損壞是如何形成的？瀝青路面水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法有哪些？提高瀝青路穩(wěn)定性的措施有哪些？13. 何為疲勞？其產(chǎn)生的原因是什么？何為疲勞破壞、疲勞強(qiáng)度、疲勞極限、疲勞壽命？14. 什么是瀝青混合料疲勞試驗(yàn)的控制應(yīng)力法與控制應(yīng)變法？它們所測(cè)得的疲勞壽命有何差別？路面設(shè)計(jì)時(shí)如何選擇控制方式？15. 瀝青路面的老化分為哪些階段？老化對(duì)瀝青路面有何影響？如何評(píng)價(jià)瀝青和瀝青混合料抗老化性能？16. 瀝青路面使用性能分區(qū)有何意義？瀝青路面使用性能氣候分區(qū)中，如何確定其高溫指標(biāo)、低溫指標(biāo)和雨量指標(biāo)？17. 為什么可以將瀝青路面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為線性彈性體？18. 彈性層狀體系的基本假設(shè)包括哪些？19. 瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)有哪些？分別用什么指標(biāo)進(jìn)行控制？20. 簡(jiǎn)述我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法？21. 簡(jiǎn)述瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法？22. 路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算后，路基驗(yàn)收彎沉、路表竣工驗(yàn)收彎沉和代表彎沉如何確定？23. 瀝青路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)工作包括哪些內(nèi)容？24. 既有路面調(diào)查與分析的目的是什么？主要內(nèi)容包括哪些？25. 如何確定瀝青路面改建方案？26. 試簡(jiǎn)述既有路面破損狀況不同時(shí)，改建路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算如何考慮？211第九章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)212主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)水泥混凝土路面的分類、構(gòu)造及設(shè)計(jì)內(nèi)容第三節(jié)水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析第四節(jié)水泥混凝土路面溫度應(yīng)力分析第五節(jié)混凝土路面的破壞及設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論第七節(jié)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第八節(jié)水泥混凝土路面厚度設(shè)計(jì)第九節(jié)特殊水泥混凝土路面設(shè)計(jì)2131）水泥混凝土路面的定義是指由水泥混凝土面板和基層或底基層所組成的路面，也稱剛性路面，包括普通混凝土路面（JPCP）、鋼筋混凝土路面（JRCP）、連續(xù)配筋混凝土路面（CRCP）、鋼纖維混凝土路面（SFCP）、預(yù)應(yīng)力混凝土路面、裝配式混凝土路面等。2）普通水泥混凝土路面由普通混凝土面層板和基層或底基層所組成的路面，是除接縫區(qū)和局部范圍（邊緣及角隅）外，不配置鋼筋的混凝土路面。有時(shí)也被稱為白色路面。第一節(jié)概述214第一節(jié)概述TheAutobahn1930sFromDHChenFromDHChen2153）普通混凝土路面的優(yōu)點(diǎn)（1）強(qiáng)度高（抗壓強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度）（2）穩(wěn)定性好（3）耐久性好（疲勞性能使用20～40年或更長(zhǎng)）（4）夜間行車效果好（5）使用初期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少（但是后期可能比較高）第一節(jié)概述2164）普通混凝土路面的缺點(diǎn)（1）對(duì)水泥和水需求量大，總體污染（水泥生產(chǎn)）；（2）有接縫（受力薄弱、行車舒適性差、易進(jìn)水）；（3）修筑周期長(zhǎng)，開放交通遲（維修交通影響大）；（4）修復(fù)困難；（5）對(duì)路基支承均勻性要求高。第一節(jié)概述217第二節(jié)水泥混凝土路面的分類、構(gòu)造及設(shè)計(jì)內(nèi)容核心內(nèi)容水泥混凝土路面分類水泥混凝土路面構(gòu)造水泥混凝土路面設(shè)計(jì)內(nèi)容2181、水泥混凝土路面分類種類普通混凝土（JPCP）鋼筋混凝土（JRCP）連續(xù)配筋混凝土（CRCP）鋼纖維混凝土

預(yù)應(yīng)力維混凝土

碾壓混凝土

混凝土預(yù)制塊

復(fù)合式路面219（1）路基性能要求：路基的支承要求主要是保證基層的穩(wěn)定性（尤其是水穩(wěn)定性和路基穩(wěn)定性），特別是不出現(xiàn)不均勻的支承，從而保證水泥混凝土板處于均勻面支承的受力狀態(tài)。路基要求密實(shí)、穩(wěn)定和均勻，路基處于干燥或中濕狀態(tài)，沉降穩(wěn)定（盡可能少的不均勻沉降）。1）路基2、水泥混凝土路面構(gòu)造220（2）引起路基不均勻支承的可能原因

1）不均勻沉陷：壓實(shí)不均勻、填挖結(jié)合處理不佳、地基未充分固結(jié)（施工期沉降不穩(wěn)定）；

2）不均勻凍脹：含水量在等溫面分布不均勻、土質(zhì)不均勻；

特殊土質(zhì)：膨脹土、濕陷性黃土等，加上含水量變化。（3）處治方法

土質(zhì)摻配均勻、控制壓實(shí)含水量、排水加固及設(shè)墊層2、水泥混凝土路面構(gòu)造221（1）需設(shè)置墊層的情況①季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面結(jié)構(gòu)百度小于最小防凍厚度要求時(shí)（防凍墊層）②水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路基土濕度較大時(shí)（排水墊層）2）墊層2222、水泥混凝土路面構(gòu)造（1）基層的要求①足夠的抗沖刷能力、適當(dāng)?shù)暮穸确乐箾_刷、唧泥、板底脫空和錯(cuò)臺(tái)等病害②提高基層的剛度，有利于改善接縫的傳荷能力基層未受沖刷前提下才能得到保證，效果不如傳力桿可能增加翹曲應(yīng)力（不一定能減薄面層厚度）3）基層2232、水泥混凝土路面構(gòu)造2、水泥混凝土路面構(gòu)造1、有接縫的普通混凝土路面有或無(wú)傳力桿的橫縫有或無(wú)傳力桿的橫縫有拉桿的縱縫2、有接縫的鋼筋混凝土路面鋼絲網(wǎng)連續(xù)配筋3、連續(xù)配筋混凝土路面4、預(yù)應(yīng)力混凝土路面鋼筋絲（1）面層的幾種類型4）水泥混凝土面層2242、水泥混凝土路面構(gòu)造FromDHChen2252、水泥混凝土路面構(gòu)造（2）水泥混凝土路面的形狀要求普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫應(yīng)垂直相交

,縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯(cuò)位。（3）水泥混凝土路面的材料要求新拌混凝土的施工和易性-易于施工操作的性能→質(zhì)量均勻、密實(shí)成型硬化后混凝土的強(qiáng)度-抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度、模量混凝土的變形特性-彈性變形、徐變變形、溫度變形、干燥收縮變形耐久性-混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用而保持其形狀、質(zhì)量和適用性的能力

226設(shè)置目的①水泥混凝土硬化過(guò)程中的收縮；②施工過(guò)程應(yīng)設(shè)置橫向工作縫和縱向工作縫；③混凝土面板的熱脹冷縮溫度均勻變化時(shí)：水平拉伸或水平壓縮溫度不均勻變化時(shí)：白天，板表面溫度高于板底溫度，水泥砼板中部有向上隆起的趨勢(shì)，受阻后，頂面受壓、板底受拉；夜晚相反，板邊有翹起趨勢(shì)，頂面受拉、板底受壓2、水泥混凝土路面構(gòu)造5）接縫的構(gòu)造與布置227垂直于行車方向的接縫：

包括縮縫、脹縫和工作縫①縮縫：保證板因溫度和濕度的降低而收縮時(shí)沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。②脹縫：保證板在溫度升高時(shí)能部分伸張，從而避免產(chǎn)生路面板在熱天的拱脹和折斷破壞，同時(shí)脹縫也能起到縮縫的作用。③施工縫：因施工不連續(xù)，暫時(shí)停止施工時(shí)要設(shè)置施工縫。常設(shè)置在縮縫、脹縫位置處，必須添加傳力鋼筋，保證縱向整體性。2、水泥混凝土路面構(gòu)造（1）橫向接縫228

①脹縫的構(gòu)造

脹縫是貫通接縫、縫寬達(dá)到20mm左右、雖然設(shè)置傳力桿，但是由于不斷的伸長(zhǎng)與收縮，再加上荷載的作用，是水泥混凝土最薄弱的環(huán)節(jié)。目前只在結(jié)構(gòu)物位置設(shè)置脹逢，設(shè)置脹逢的數(shù)量與水泥混凝土路面長(zhǎng)度沒(méi)有關(guān)系。2、水泥混凝土路面構(gòu)造（2）橫縫的構(gòu)造與設(shè)置229縮縫間距一般4～6m，同板長(zhǎng)，根據(jù)氣溫狀況、地質(zhì)水文情況選擇。如：5m×4m的板塊，按5m固定間距設(shè)置縮縫。2、水泥混凝土路面構(gòu)造

②縮縫的構(gòu)造假縫型假縫+傳力桿230

施工縫一般盡量選擇在脹縫、縮縫處設(shè)置，構(gòu)造與重交通的縮縫構(gòu)造（b）相似。2、水泥混凝土路面構(gòu)造

③施工縫的構(gòu)造淺槽構(gòu)造圖-施工縫與縮縫2312、水泥混凝土路面構(gòu)造（3）橫向接縫的間距按面層類型和厚度選定普通混凝土面層一般4-6m，面板的長(zhǎng)寬比不宜超過(guò)1.30，平面尺寸不宜大于25m2；碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層一般6-10m；鋼筋混凝土面層一般6-15m2321）縱縫的構(gòu)造與設(shè)置縱縫：平行于行車方向的接縫，用來(lái)控制路面板因翹曲應(yīng)力與荷載應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫。原因：①混凝土攤鋪機(jī)僅能攤鋪一個(gè)車道寬度，縱縫做成真縫形式（平頭縫）②混凝土攤鋪機(jī)全路幅攤鋪，攤鋪寬度兩側(cè)做成真縫；攤鋪寬度范圍內(nèi)按照車道寬度設(shè)置縱縫，做成假縫或者企口縫；2、水泥混凝土路面構(gòu)造（4）水泥混凝土路面的縱向接縫233①根據(jù)路面設(shè)計(jì)寬度，按3～4.5m設(shè)置，一般等間距。②一般選擇在車道標(biāo)線處；靠近中央分隔帶的內(nèi)側(cè)車道，路緣帶與車道間不另設(shè)縱縫；外側(cè)車道，縱縫外移路緣帶寬度；①拉桿：指用于縱縫，以保證板塊間沿道路橫向的聯(lián)系為主要目的設(shè)置的鋼筋。一般采用長(zhǎng)度50-70cm、直徑18-20mm、間距1.0-1.5m螺紋筋。②拉桿設(shè)置要求：一般縱縫應(yīng)設(shè)拉桿。2、水泥混凝土路面構(gòu)造2）縱縫的位置3）拉桿的設(shè)置234分別是什么縫？？？2、水泥混凝土路面構(gòu)造bac2352、水泥混凝土路面構(gòu)造①交角：縱縫與橫縫一般垂直正交，縱縫兩旁的橫縫一般成一條直線。在交叉口、匝道位置處，盡量使得縱橫縫的夾角為鈍角；②橫縫間距：4-6m（縮縫），我國(guó)縮縫間距一般5m；③縱縫間距：3-4.5m，我國(guó)車道寬3.25~3.75m；4）縱橫縫的布置2366）邊緣鋼筋一般設(shè)置在縱向，橫向只在脹縫兩側(cè)或起終點(diǎn)處設(shè)置。采用兩根直徑12-16mm的鋼筋，用直徑6mm的鋼筋固定，端部應(yīng)彎起，放置在板厚下1/4-1/3處，并保證離板邊緣5cm的凈距。2、水泥混凝土路面構(gòu)造2377）角隅鋼筋

設(shè)置在脹縫兩側(cè)板的角隅處，采用兩根直徑12-14mm，長(zhǎng)度2.4m的螺紋鋼筋，設(shè)在板的上部，并離板頂留有5cm以上凈距，距板縱、橫邊緣各10cm。當(dāng)交叉口或斜橋處，出現(xiàn)板塊銳角時(shí)，應(yīng)增加雙層補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，以直徑6mm鋼筋，10cm間距斜交平行排列，設(shè)在距板頂、底5-7cm處。2、水泥混凝土路面構(gòu)造為什么設(shè)在上部？238①一般橋梁

設(shè)置橋頭搭板，一端放置于橋臺(tái)上，設(shè)置防滑錨固鋼筋。②斜交橋梁

設(shè)置漸變板，斜角大于70o設(shè)置一塊，45o-70o設(shè)置兩塊，小于45o設(shè)置至少三塊，并要求漸變板短邊不小于5m。長(zhǎng)邊不大于10m。角隅處要設(shè)置鋼筋網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)。③漸變板和搭板均應(yīng)按計(jì)算配筋量設(shè)置鋼筋。2、水泥混凝土路面構(gòu)造8）砼路面與橋梁相接的處理2392、水泥混凝土路面構(gòu)造③漸變板和搭板2402、水泥混凝土路面構(gòu)造9）水泥砼路面瀝青路面相接時(shí)的處理水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面相接時(shí)的處理2411）結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

2）平面尺寸、接縫及路肩設(shè)計(jì)

3）配筋設(shè)計(jì)（如果需要）

4）材料組成設(shè)計(jì)

5）路面厚度設(shè)計(jì)6）排水設(shè)計(jì)3、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)內(nèi)容242第三節(jié)水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析核心內(nèi)容彈性地基板理論簡(jiǎn)介溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析彈性半空間地基板的荷載應(yīng)力分析彈性半空間地基雙層板混凝土路面荷載應(yīng)力分析2431）彈性地基上的小撓度薄板模型

彈性地基：因?yàn)榛炷涟逑碌幕鶎优c土基的作用的應(yīng)力應(yīng)變很小，不超過(guò)材料的彈性區(qū)域小撓度彈性薄板：板模量大，抗壓強(qiáng)度高（30-40Mpa），一般受荷載應(yīng)力（0.4-1.0Mpa）相比較小，不超過(guò)彈性比例極限，屬于彈性板；同時(shí)板的撓度較小，與板厚相比很小。水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論：彈性地基上的小撓度薄板理論1、彈性地基板體系理論簡(jiǎn)介2441、彈性地基板體系理論簡(jiǎn)介245完全接觸假設(shè)：始終接觸吻合，且可自由滑動(dòng)（是在剛度差異大、板平面變形微小情況下的近似），即接觸面不脫空且剪應(yīng)力視為零。沒(méi)有摩擦假設(shè)：板和地基之間沒(méi)有摩擦，可以自由活動(dòng)?！?）板與地基接觸的假設(shè)

◆地基模型假定彈性半空間地基假定；文克勒地基假設(shè)。

2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析246一個(gè)方程，兩個(gè)未知數(shù)，要求解方程，必須建立地基反力與薄板撓度間的關(guān)系，因此，必須對(duì)地基變形進(jìn)行假設(shè)。砼路面薄板的彈性曲面微分方程◆3）彈性曲面的微分方程

寫出z方向的力的平衡方程，簡(jiǎn)化以后，略去微量，得到：

2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析247①文克勒地基以反應(yīng)模量K表征的彈性地基，它假設(shè)地基上任一點(diǎn)的反力僅同該點(diǎn)的撓度成正比，而與其他點(diǎn)無(wú)關(guān)，即地基相當(dāng)于由互不相聯(lián)系的彈簧組成，它因首先由捷克工程師文克勒提出而得名，也稱為K地基、彈簧地基。

◆4）文克勒地基板荷載應(yīng)力分析（威氏公式）＊＊了解2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析248②三個(gè)車輪荷位③最大彎拉應(yīng)力位置

荷載中心處板底；荷位下板底；板表面距板角點(diǎn)x1的分角線上2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析249①板中荷位：②板邊荷位③板角荷位當(dāng)荷載圓半徑較小，與板厚相差不大時(shí)，板受力接近厚板，需修正，即：R<0.5h時(shí)，用當(dāng)量計(jì)算半徑b代替R，

④威斯特卡德早期應(yīng)力計(jì)算公式2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析250①角隅修正

威氏公式是理論推導(dǎo)得來(lái)的，與實(shí)際情況有出入。美國(guó)1930年在阿靈頓進(jìn)行了試驗(yàn)路，對(duì)公式進(jìn)行了修正。板體與地基緊密接觸時(shí)，不修正，理論值近似于實(shí)測(cè)值；板底脫空時(shí)，實(shí)測(cè)比計(jì)算大30%~50%，需修正，Kelly提出板角修正式:②板邊修正板與地基保持接觸時(shí)，不修正；而與地基脫空時(shí)，Kelly修正式：⑤威斯特卡德公式的試驗(yàn)修正公式2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析251③板中修正實(shí)測(cè)板中應(yīng)力小于理論值，說(shuō)明地基不完全符合文克勒地基的假定；文克勒地基計(jì)算結(jié)果與地基的承載能力的取值有關(guān)④應(yīng)力表達(dá)通式2、溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析252水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點(diǎn)2溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析◆水泥路面板的荷載應(yīng)力有限元分析①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；②可以考慮各種荷載狀況（包括荷載組合和荷載位置）；③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。④可以得到整個(gè)板體的應(yīng)力和位移場(chǎng)，從而了解板的受力。2532溫克勒地基板的荷載應(yīng)力分析水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析結(jié)果254彈性半空間地基是以彈性模量和泊松比表征的彈性地基，假設(shè)地基為一各向同性的彈性半無(wú)限體，在荷載作用下其頂面上任一點(diǎn)的撓度不僅同該點(diǎn)的壓力有關(guān)，也同其它各點(diǎn)的壓力有關(guān)。根據(jù)Hogg理論：無(wú)限大圓板上作用軸對(duì)稱豎向荷載q(r)時(shí)，豎向位移表達(dá)式：

3彈性半空間地基板的荷載應(yīng)力分析255①上下層完全分離②上下層完全結(jié)合4彈性半空間地基雙層板混凝土路面荷載應(yīng)力分析256第四節(jié)水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析核心內(nèi)容脹縮應(yīng)力翹曲應(yīng)力257（1）脹縮應(yīng)力：溫度均勻變化時(shí)產(chǎn)生-脹縫、縮縫來(lái)解決（2）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)變：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，εx=εy=0，因此：

板縱向邊緣中部或窄長(zhǎng)板，εx=0，σy=0，因此

：第四節(jié)水泥混凝土路面溫度應(yīng)力分析258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)。由板內(nèi)溫度差產(chǎn)生的翹曲趨勢(shì)在自重、地基反力和相鄰板的約束作用下，使部分或全部翹曲變形受阻，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。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：1)溫度沿板斷面呈線性變化；2）板與地基始終保持接觸；3）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)力解答（板長(zhǎng)L，板寬B）：（3）有限尺寸板的翹曲應(yīng)力第四節(jié)水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析259板邊中點(diǎn)：彈性半空間體地基時(shí)：（4）溫度線性分布時(shí)的翹曲應(yīng)力溫度沿板斷面呈線性變化第四節(jié)水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析260

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：（5）溫度非線性分布時(shí)翹曲應(yīng)力計(jì)算第四節(jié)水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析261Cx和Bx關(guān)系曲線節(jié)尾第四節(jié)水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析262第五節(jié)混凝土路面的破壞及設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2631）擠碎：出現(xiàn)于橫向接縫（主要是脹縫）兩側(cè)數(shù)十厘米寬度內(nèi)，表現(xiàn)為板的伸長(zhǎng)受阻，板發(fā)生剪切擠碎。2）拱起：混凝土面板在受膨脹而受阻時(shí)，某一接縫兩側(cè)的板向上拱起，表現(xiàn)為縱向壓曲失穩(wěn)。3）錯(cuò)臺(tái)：橫向接縫兩側(cè)路面板出現(xiàn)的豎向相對(duì)位移。4）唧泥：汽車行經(jīng)接縫時(shí)，由縫內(nèi)噴濺出稀泥漿的現(xiàn)象。

1、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)（1）接縫破壞錯(cuò)臺(tái)示意圖唧泥示意圖264（2）面板破壞（斷裂）

表現(xiàn)為面板的斷裂和裂縫，主要是面板由于所受內(nèi)應(yīng)力超過(guò)了混凝土的強(qiáng)度而出現(xiàn)的橫向或縱向以及板角的斷裂和裂縫。斷裂裂縫可視為混凝土面層結(jié)構(gòu)破壞的臨界狀態(tài)。（3）表面損壞1、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)包括起皮、磨損、露骨、磨光等265唧泥2661、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)板塊斷裂、破碎2671、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)1、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)拱起FromDHChen268裂縫擠碎2691、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)表面剝落2701、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)1、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)橫向裂縫局部沉陷局部修補(bǔ)2711、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)FromDHChen2721、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)錯(cuò)臺(tái)FaultingFromDHChen2731、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)錯(cuò)臺(tái)FaultingFromDHChen2741、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)FromDHChen路面錯(cuò)臺(tái)Faulting2754-in.CoreLane2Lane3Broken#4TieBarBasepumped,formingvoid3inchesdeepby5incheswideYellowrepresentslayerofcleancoarseaggregateleftbehindafterpumpingFaultedasmuchas2inchesDetailatFaultedJoint5in.3in.FromDHChen接縫傳力桿破壞示意圖2761、水泥混凝土路面的破壞狀態(tài)2、設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)（1）可靠度相關(guān)指標(biāo)（2）材料強(qiáng)度與模量（3）交通量（4）氣候相關(guān)指標(biāo)277公路技術(shù)等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（年）30201510目標(biāo)可靠度（％）9590858070目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.840.52

可靠度設(shè)計(jì)指標(biāo)變異水平等級(jí)低中高水泥混凝土彎拉強(qiáng)度0.05

Cv

0.100.10<Cv

0.150.15<Cv

0.20基層頂面當(dāng)量回彈模量0.15

Cv<0.250.25<Cv

0.350.35<Cv

0.55水泥混凝土面層厚度0.02

Cv<0.040.04<Cv

0.060.06<Cv

0.08變異系數(shù)CV的變化范圍3、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則極限狀態(tài)：

①板在重復(fù)荷載（以100kN為標(biāo)準(zhǔn)換算的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次）作用下產(chǎn)生疲勞斷裂；②板在單次最重荷載（一次性作用，大于100kN）作用下產(chǎn)生突然斷裂。278第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論核心內(nèi)容水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)函數(shù)可靠度系數(shù)與可靠度指標(biāo)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠度路面結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)步驟279第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論1、結(jié)構(gòu)可靠性的含義結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)在規(guī)定時(shí)間(設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期)內(nèi)、規(guī)定條件(正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù))完成預(yù)定功能的能力。其功能要求為:(1)安全性；(2)適用性；(3)耐久性。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)承載能力極限狀態(tài)，就可能產(chǎn)生以下后果（1）由于材料強(qiáng)度不夠而破壞，或因疲勞而破壞；（2）產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定；（3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。超過(guò)這一極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件就不能滿足其預(yù)定的安全性要求。280第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論1、結(jié)構(gòu)可靠性的一些概念設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：為了確定可變作用（荷載）、與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值（模量、強(qiáng)度）而選用的時(shí)間參數(shù)，它不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)適用年限，也不等同于建筑物的使用壽命。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是一個(gè)基準(zhǔn)參數(shù)，它的確定不僅涉及到可變作用（荷載），還涉及到材料的性能，是在對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，一般情況下不能隨便改。安全等級(jí)：根據(jù)路面結(jié)構(gòu)的重要性和破壞可能產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度而劃分的設(shè)計(jì)等級(jí)。281第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論2、正態(tài)分布概率密度曲線有三個(gè)數(shù)字特征1）平均值和標(biāo)準(zhǔn)差2）變異系數(shù)2823）正態(tài)分布的概念正態(tài)分布的概率密度函數(shù)：σ

越大，曲線越扁平，隨機(jī)變量分布越分散。第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論2833、結(jié)構(gòu)可靠性失效概率（用表示）

引入結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)

則也服從正態(tài)分布，并有以下計(jì)算式子成立：第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論284

可靠指標(biāo)β與失效概率pf的對(duì)應(yīng)關(guān)系β2.73.23.74.2Pf3.47×10-36.87×10-41.08×10-51.33×10-6第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論β是失效概率和可靠概率的度量，β與Pf或Pr具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，β越大，則失效概率Pf越?。搓幱懊娣e越?。?，可靠概率越大。285設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論◆4、水泥混凝土路面可靠度的概念節(jié)尾286第七節(jié)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)核心內(nèi)容水泥混凝土路面板水泥混凝土路面基層和底基層水泥混凝土路面的墊層和路基水泥混凝土路面的路肩2871）面板要求2881、水泥混凝土路面板2）厚度要求2891、水泥混凝土路面板3）面板構(gòu)造深度要求縱向刻槽斜向刻槽刻槽刻槽2901、水泥混凝土路面板1）基層要求：

①剛度和穩(wěn)定性；②厚度要求；③基頂當(dāng)量回彈模量要求2）基層類型要求：2912、水泥混凝土路面基層（底基層）3）基層厚度要求2922、水泥混凝土路面基層（底基層）路基：1）干濕類型保證；2）填料；3）密實(shí)、穩(wěn)定和均勻3、水泥混凝土的墊層與路基◆墊層◆路基2934.水泥混凝土路面的路肩高速公路和一級(jí)公路以及承受極重、特重和重交通荷載等級(jí)的公路，路肩鋪面應(yīng)采用與行車道路面相同的結(jié)構(gòu)層組合和組成材料類型。其他等級(jí)公路，路肩鋪面的基層和底基層應(yīng)采用與行車道路面結(jié)構(gòu)相同的材料類型和厚度。路肩面層可選用水泥混凝土或?yàn)r青類材料。路肩面層選用瀝青類材料時(shí)，中等交通荷載以上等級(jí)公路，應(yīng)采用熱拌瀝青混合料；低等級(jí)公路和輕交通荷載等級(jí)公路，可采用瀝青表面處治。路肩基層為粒料類材料時(shí)，其細(xì)料（小于0.075mm）含量不應(yīng)超過(guò)6%。路肩混凝土面層與行車道面層應(yīng)設(shè)置拉桿相連，二者的橫向縮縫應(yīng)連通。行車道面層為連續(xù)配筋混凝土?xí)r，路肩混凝土面層的橫向縮縫間距應(yīng)為4.5m294第八節(jié)水泥混凝土路面厚度設(shè)計(jì)核心內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算模型和設(shè)計(jì)流程彈性地基的綜合回彈模量單層板模型的設(shè)計(jì)方法與實(shí)例分離式雙層板模型設(shè)計(jì)方法與實(shí)例復(fù)合板模型設(shè)計(jì)方法2951、設(shè)計(jì)計(jì)算模型和設(shè)計(jì)流程296基本假定①基層板與面層板的平面尺寸可以不相等；②荷載應(yīng)力應(yīng)用有限元法求解，基層板與面層板采用立方體彈性單元，層間水平光滑、豎向受壓連續(xù)但不承受拉力；③溫度翹曲應(yīng)力用近似解析法求解，基層板與面層板采用薄板假定，層間為豎向線性彈簧相連。1、設(shè)計(jì)計(jì)算模型和設(shè)計(jì)流程297路面結(jié)構(gòu)分析力學(xué)模型①?gòu)椥缘鼗鶈螌影迥Ｐ瓦m用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加鋪混凝土面層；面層板底面以下部分按彈性地基處理。②彈性地基雙層板模型適用于無(wú)機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層上混凝土面層，舊混凝土路面上加鋪分離式混凝土面層。③復(fù)合板模型適用于兩層不同性能材料組成的面層或基層復(fù)合板。1、設(shè)計(jì)計(jì)算模型和設(shè)計(jì)流程臨界荷位定義：水泥混凝土應(yīng)力分析中，最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞最大的位置混凝土面層板的臨界荷位為板縱縫邊緣中部。2981、路面厚度設(shè)計(jì)流程2992、彈性地基的綜合回彈模量1）綜合模量的計(jì)算假定①單層水泥混凝土路面板下，以粒料類材料作基層時(shí)，將粒料層及其以下層看作地基，包含粒料層本身；②單層水泥混凝土路面板下，以非粒料層為基層時(shí)，將基層（不含基層本身）以下各層看作地基；③結(jié)合式雙層板下，無(wú)論基層材料類型，將基層（包含基層本身）以下各層看作地基；④舊瀝青路面加鋪水泥混凝土路面板時(shí)，以舊路面頂測(cè)試的指標(biāo)換算出當(dāng)量回彈模量。3002、彈性地基的綜合回彈模量2）綜合模量Et的計(jì)算粒料基層單層板Et3012、彈性地基的綜合回彈模量2）綜合模量Et的計(jì)算舊瀝青路面加鋪的單層板Et3022、彈性地基的綜合回彈模量3）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)3032、彈性地基的綜合回彈模量3）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)3042、彈性地基的綜合回彈模量3）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)3053、單層板模型的設(shè)計(jì)方法1）荷載應(yīng)力3063、單層板模型的設(shè)計(jì)方法2）荷載疲勞應(yīng)力3073、單層板模型的設(shè)計(jì)方法3）集中荷載下的最大荷載應(yīng)力3083、單層板模型的設(shè)計(jì)方法4）面板臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力3094、分離式雙層板模型的設(shè)計(jì)方法1）雙層板的上層板的荷載應(yīng)力3104、分離式雙層板模型的設(shè)計(jì)方法2）雙層板的上層板的極重荷載的荷載應(yīng)力上面公式中荷載用極重值。3）雙層板的下層板的荷載應(yīng)力3114、分離式雙層板模型的設(shè)計(jì)方法4）雙層板的上層板的溫度應(yīng)力差異CL3125、復(fù)合板模型設(shè)計(jì)方法1）復(fù)合板的荷載應(yīng)力（與前面相同）3135、復(fù)合板模型設(shè)計(jì)方法2）復(fù)合板的溫度應(yīng)力3145、復(fù)合板模型設(shè)計(jì)方法3）基層復(fù)合板的彎曲剛度315核心內(nèi)容低噪音水泥混凝土路面高彎拉強(qiáng)度混凝土路面彩色水泥混凝土路面碾壓混凝土路面連續(xù)配筋混凝土路面板設(shè)計(jì)

第九節(jié)特殊水泥混凝土路面設(shè)計(jì)316為了降低輪胎和路面之間摩擦產(chǎn)生的噪音，目前國(guó)內(nèi)外采用了以下三種可減小噪音的混凝土路面：1.多孔水泥混凝土路面:多孔混凝土由最大粒徑為8～10mm的間斷級(jí)配碎石和1mm以下的砂組成，空隙率達(dá)20%~25%以上；通常還用在雙層式混凝土面層的上層，厚度在4～5mm以上。2.露石混凝土路面:將面層隨機(jī)凸起的粗集料外露所形成的非光滑表面的路面稱為露石混凝土路面，也有消聲水泥之稱，近年來(lái)得到許多國(guó)家的認(rèn)可，其技術(shù)也不斷被完善。3.無(wú)細(xì)集料混凝土路面：該路面是用水泥和水作結(jié)合料，將單一粒徑的粗集料粘結(jié)而形成混凝土。無(wú)細(xì)集料混凝土路面由開級(jí)配粗集料組成，它的結(jié)構(gòu)不同于通常的密級(jí)配或半密級(jí)配水泥混凝土，而屬于骨架空隙結(jié)構(gòu)的開級(jí)配，具有低噪聲、排水快的特點(diǎn)。1、低噪音水泥混凝土路面317高彎拉強(qiáng)度路面混凝土配合比設(shè)計(jì)在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí),應(yīng)滿足下列3項(xiàng)技術(shù)要求。

配合比設(shè)計(jì)方法2、高彎拉強(qiáng)度混凝土路面318

彩色水泥混凝土路面系由普通硅酸鹽水泥或白色硅酸鹽水泥+砂+碎石+顏料+外加劑（減水劑、分散劑）而形成的混合料，通過(guò)生產(chǎn)加工可制成色澤鮮艷、裝飾性好的彩色水泥混凝土路面。3、彩色水泥混凝土路面3194、碾壓混凝土路面

碾壓混