水泥混凝土路面設(shè)計

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，不超過材料的彈性區(qū)域。力應(yīng)變很小，不超過材料的彈性區(qū)域。 彈性板：板的模量高，應(yīng)力承受能力強，彈性板：板的模量高，應(yīng)力承受能力強， 一般受力不超過彈性比例極限應(yīng)力，撓度與一般受力不超過彈性比例極限應(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)計理論：彈性地基上的水泥混凝土路面設(shè)計理論：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)計特點）水泥混凝土路面的工作及

2、設(shè)計特點 抗彎拉強度低于抗壓強度，決定路面抗彎拉強度低于抗壓強度，決定路面 板厚度的強度設(shè)計指標是抗彎拉強度；板厚度的強度設(shè)計指標是抗彎拉強度； 車輪荷載作用主要的影響是疲勞效應(yīng)；車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 支承及板底脫空對板內(nèi)應(yīng)力的分布影響極大。支承及板底脫空對板內(nèi)應(yīng)力的分布影響極大。 2、水泥路面的荷載類型與設(shè)計標準、水泥路面的荷載類型與設(shè)計標準 1）水泥路面的荷載類型）水泥路面的荷載類型 重載

3、作用重載作用 2）水泥路面的設(shè)計標準）水泥路面的設(shè)計標準 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)計抗拉強度：的疲勞綜合作用滿足材料的設(shè)計抗拉強度： 即：即：r (p +t ) fr r 可靠度系數(shù)可靠度系數(shù) p 行車疲勞應(yīng)力行車疲勞應(yīng)力 t 溫度梯度疲勞應(yīng)力溫度梯度疲勞應(yīng)力 fr 水泥混凝土彎拉強度標準值水泥混凝土彎拉強度標準值 行駛舒適性行駛舒適性 控制錯臺量，要求設(shè)置傳力桿（基層及結(jié)構(gòu)布置控制錯臺量，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)計的主要內(nèi)容、水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容 1）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計；）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計； 2）混凝土路面板厚度設(shè)計；）混凝土路面板厚度設(shè)計； 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；計； 4）路肩設(shè)計；）路肩設(shè)計； 5）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計。）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計。 4、水泥路面的軸載換算與交通分級、水泥路面的軸載換算與交通分級 1）水泥路面的標準軸載及軸載換算）水泥路面的標準軸載及軸載換算 公路等級公路等級 縱縫邊緣處（臨界荷位）縱縫邊緣處（臨界荷位） 高速公

5、路、一級公路高速公路、一級公路 0.170.22 二級、三級、四級公路二級、三級、四級公路 行車道寬行車道寬7m 0.540.62 行車道寬行車道寬7m 0.340.39 Ne= *365Ns(1+ )t-1/ 車道系數(shù)車道系數(shù)取值取值 累計當量軸次累計當量軸次: 2）水泥路面的交通等級劃分及設(shè)計基準）水泥路面的交通等級劃分及設(shè)計基準 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遠小于板最小邊尺寸遠小于板最小邊尺寸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，中面所

6、彎成的曲面；彈性曲面：薄板彎曲時，中面所彎成的曲面； 撓度：中面內(nèi)各點在橫向的撓度：中面內(nèi)各點在橫向的(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：當板彎曲時因具有相當?shù)膹澢鷦傂隙葟椥员“澹寒敯鍙澢鷷r因具有相當?shù)膹澢鷦?度，中間彈性曲面所產(chǎn)生的撓度遠小于板厚度的彈度，中間彈性曲面所產(chǎn)生的撓度遠小于板厚度的彈 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）中面上各點無平行于中面的位移）中面上各點

7、無平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒有摩擦，可以自由活動。）板和基層之間沒有摩擦，可以自由活動。 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 1三個車輪荷位及最大彎拉應(yīng)力位置三個車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)力計算公式威斯特卡德早期應(yīng)力計算公式 3多輪荷載作用下板的應(yīng)力計算多輪荷載作用下板的應(yīng)力計算 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）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點 可以按板塊的實際大小求解有限尺寸板，可以按板塊的實際大小求解有限尺寸板， 從而消除無限大半的假設(shè)所帶來的誤差；從而消除無限大半的假設(shè)所帶來的誤差；

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）； 可以考慮板的實際邊界條件，如接縫的可以考慮板的實際邊界條件，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。 可以得到整個板體的應(yīng)力和位移場，從可以得到整個板體的應(yīng)力和位移場，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：溫度均勻變化時產(chǎn)生）脹縮應(yīng)力：溫度均勻變化時產(chǎn)生 2）無限大板的翹曲應(yīng)力）無限大板的翹曲應(yīng)力 板內(nèi)任一點在溫差影響下的應(yīng)

10、變：板內(nèi)任一點在溫差影響下的應(yīng)變： 板縱向邊緣中部或窄長板，板縱向邊緣中部或窄長板，x= 0，y=0，因此：，因此： 板中部受到地基摩阻力作用，板中心點不產(chǎn)生平板中部受到地基摩阻力作用，板中心點不產(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 當氣溫變化較快時，由于混凝土板導(dǎo)熱性能當氣溫變化較快時，由于混凝土板導(dǎo)熱性能 差，在板內(nèi)產(chǎn)生溫度差，當氣溫升高時板中部有差，在板內(nèi)產(chǎn)生溫度差，當氣溫升高時板中部有 隆起趨勢，當氣溫降低時板邊緣和角隅有翹起趨隆起趨勢，當氣溫降低時板邊緣和角隅有翹起趨 勢。由于板的自重、地基反力和相鄰板的約束作勢。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。 威斯特卡德對文克勒地基的作進一步假定來威斯特卡德對文克勒地基的作進一步假定來 計算溫度應(yīng)力：計算溫度應(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）不計板自重。）不計板自重。 有限尺寸板，沿板長和板寬方向上的翹曲應(yīng)有限尺寸板，沿板長和板寬方向上的翹曲應(yīng) 力解答（板長力解答（板長L，板寬，板寬B）：）： 4）溫度線性分布時翹曲應(yīng)力）溫

12、度線性分布時翹曲應(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：板邊中點： 彈性半空間體地基：彈性半空間體地基： 5）溫度非線性分布時翹曲應(yīng)力計算）溫度非線性分布時翹曲應(yīng)力計算 對于較厚的板，采用溫度沿板斷面呈直線分對于較厚的板，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 溫度梯度計算的溫度翹曲應(yīng)力，會得到偏大溫度梯度計算的溫度翹曲應(yīng)力，會得到偏大 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。我國規(guī)范的的非線性分布而引起的內(nèi)應(yīng)力。我國規(guī)范的 溫度應(yīng)力計算：溫度

13、應(yīng)力計算： 1、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài) 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定 狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(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、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類 （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 達到最大承載力，出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼達到最大承載力，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) 件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。件達到

14、正常使用或耐久性能的某項規(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)計使用年限內(nèi)，在環(huán)境條件定義：在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(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。 我國水泥混凝土路面設(shè)計方法：路面板的車輛我國水泥混凝土路面設(shè)計方法：路面板的車輛 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 限抗折強度。限抗折強度。 公式左邊三項分別代表：可靠度系數(shù)、荷載公式左邊三項分別代表：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度。板材料的極限抗折強度。 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)計年限內(nèi)累計當量標準軸設(shè)計年限內(nèi)累計當量標準軸 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)分布的隨機變量的均值是服從正態(tài)分布的隨機變量的均值 是此隨機變量的方差是此隨機變量的方差 第五節(jié)水泥路面的設(shè)計參數(shù)第五節(jié)水泥路面的設(shè)計參數(shù) 1、設(shè)計基準期、目

16、標可靠度和目標可靠度指、設(shè)計基準期、目標可靠度和目標可靠度指 標標 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):標準差與均值的比值標準差與均值的比值 3、對應(yīng)于目標可靠度的可靠度系、對應(yīng)于目標可靠度的可靠度系 數(shù)數(shù) 4、交通分級指標、交通分級指標 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)計第六節(jié)水泥路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計 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；基頂當量回彈模量要求要求；基頂當量回彈模量要求 2）基層類型要求：）基層類型要求： 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）干濕類型保證；）干濕類型保證；2）填料；）填料；3）密實、）密實、 穩(wěn)定和均勻穩(wěn)定和均勻 第七節(jié)我國水泥路面設(shè)計方法第七節(jié)我國水泥路面設(shè)計方法 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)力計算）荷載疲勞應(yīng)力計算 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考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)；考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)； kc 考慮偏載和動荷載等因素對路面疲勞損考慮偏載和動荷載等因素對路面疲勞損 壞綜合影響的系數(shù)；壞綜合影響的系數(shù)； ps標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)標準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。 各類接縫的傳荷系數(shù)及規(guī)范取值各類接縫的傳荷系數(shù)及規(guī)范取值 接縫類型接縫類型 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 考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù) kf考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)；考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應(yīng)力系數(shù)； kf = (Ne) 式中：式中： Ne 設(shè)計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)；設(shè)計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(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計算；計算； f 鋼纖維的體積率（鋼纖維的體積率（%）；）； lf 鋼纖維的長度（鋼纖維的長度（mm）；）； df 鋼纖維的直徑（鋼纖維的直徑（mm）。）。 標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的標準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 標準荷載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生標準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）。按下式計算：）。按下式計算： ps = 0.077r0.60h2 ps = 0 . 537h(Ec/Et) 1/ 3 式中：式中： r混凝土板的相對剛度半徑（混凝土板的相對剛度半徑（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基層頂面當量回彈模量（基層頂面當量回彈模量（MPa） 標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的標準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、基層頂面當量回彈模量和計算回彈模量、基層頂面當量回彈模量和計算回彈模量 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原有瀝青路面加鋪水泥混凝土路面時 3）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù) 參見相應(yīng)規(guī)范參見相應(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)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系考慮溫度翹曲應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(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)計標準、設(shè)計標準 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 板塊過寬易產(chǎn)生縱向斷裂，特別是在舊路加板塊過寬易產(chǎn)生縱向斷裂，特別是在舊路加 寬或半填半挖的路段上，一般不超過寬或半填半挖的路段上，一般不超過4.5m。 縱縫間距通常按車道寬度確定?？v縫間距通常按車道寬度確定。 帶有路緣帶的高速公路和一級公路，板寬可帶有路緣帶的高速公路和一級公路，板寬可 按車道和路緣帶的寬度確定。按車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。縫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 長之比控制在長之比控制在1：1.3以內(nèi)。以內(nèi)。 6、接縫設(shè)計、接縫設(shè)計 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)計主要內(nèi)容是確定接縫的結(jié)構(gòu)、布接縫設(shè)計主要內(nèi)容是確定接縫的結(jié)構(gòu)、布 置、間距。置、間距。 7、設(shè)計示例、設(shè)計示例 公路

25、自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃區(qū)擬新建一條二級公路，路基為區(qū)擬新建一條二級公路，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)計車道使用初期標準軸載日作交通調(diào)查得知，設(shè)計車道使用初期標準軸載日作 用次數(shù)為用次數(shù)為2100次，試設(shè)計該路面的厚度。次，試設(shè)計該路面的厚度。 二級公路的設(shè)計基準期為二級公路的設(shè)計基準期為20年，其可靠度設(shè)計年，其可靠度設(shè)計 標準的安全等級為三級。臨界荷位處的車輛輪標準的安全等級為三級。臨界荷位處的車輛輪 跡橫向分布系數(shù)為跡橫向分布系數(shù)為0.39。取交通量年增長率為。取交通量年增長率為5 。設(shè)計基準期內(nèi)的設(shè)計車道標準荷載

26、累計作。設(shè)計基準期內(nèi)的設(shè)計車道標準荷載累計作 用次數(shù)，計算為用次數(shù)，計算為9.85x106次。屬重交通等級。次。屬重交通等級。 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)于安全等級三級的變異水平為中級。根據(jù)二級相應(yīng)于安全等級三級的變異水平為中級。根據(jù)二級 公路、重交通等級和中級變異水平，初擬普通混凝公路、重交通等級和中級變異水平，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低劑量無低劑量無 機結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺

27、寸為寬機結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4.5m，長，長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 取重交通等級的普通混凝土面層彎拉強度標準值取重交通等級的普通混凝土面層彎拉強度標準值 查表為查表為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值查參考值表，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值查參考值表 為為31GP 。 根據(jù)中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗參考值表，根據(jù)中濕路基路床頂面回彈模量經(jīng)驗參考值表， 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)驗參考值表，取低劑

28、量無機結(jié)合料穩(wěn)定土底基層模量經(jīng)驗參考值表，取低劑量無機結(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。 計算基層頂面當量回彈模量計算基層頂面當量回彈模量 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 標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：標準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)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)

29、力累計疲勞作用的疲勞考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞 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，查表得到考慮偏載和動載等因根據(jù)公路等級，查表得到考慮偏載和動載等因 素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)素對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 長長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。按公式計算最大溫度。

30、按公式計算最大溫度 梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力：梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力： 計算溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)計算溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) 計算溫度疲勞應(yīng)力計算溫度疲勞應(yīng)力 可靠度系數(shù)可靠度系數(shù) 二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)于三級安全二級公路的安全等級為三級，相應(yīng)于三級安全 等級的變異水平等級為中級，目標可靠度為等級的變異水平等級為中級，目標可靠度為85。 由查得的目標可靠度和變異水平等級，查表確定可由查得的目標可靠度和變異水平等級，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)計基

31、準期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲以承受設(shè)計基準期內(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??；）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）中面上各點無平行于中面的位移）中面上各點無平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒有摩擦，可以自由活動。）板和基層之間沒有摩擦，可以自由活動。 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）中面上各點無平行于中面的位移）中面上各點無平行于中面的位移 （4）板和基層始終接觸。）板和基層始終接觸。 （5）板和基層之間沒有摩擦，可以自由活動。）板和基層之間