路基路面課程設(shè)計(jì)

2024/8/51《路基路面工程課程》設(shè)計(jì)2024/8/52◆1.瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容

結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)材料組成設(shè)計(jì)厚度設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)方案比選一、瀝青路面設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法2024/8/532.瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法種類(lèi)

經(jīng)驗(yàn)法：AASHTO法；CBR法。

依據(jù)調(diào)查或大型試驗(yàn)總結(jié)得到的設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是符合試驗(yàn)地的實(shí)際，但是不能結(jié)合不同地方的實(shí)際。力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法（M-E）：AI法；SHELL法；我國(guó)設(shè)計(jì)方法。

依據(jù)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行參數(shù)的確定，其特點(diǎn)是理論聯(lián)系實(shí)際，是目前設(shè)計(jì)方法發(fā)展的總趨勢(shì)。典型結(jié)構(gòu)法：法國(guó)方法；中國(guó)八·五研究成果。

通過(guò)調(diào)查，總結(jié)得到的與交通量等參數(shù)有關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，特點(diǎn)是減少了設(shè)計(jì)的隨意性，具有結(jié)構(gòu)使用性能明確，結(jié)構(gòu)圖統(tǒng)一。

優(yōu)化設(shè)計(jì)法

通過(guò)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化，使其具有性能與費(fèi)用的最優(yōu)性，但尚不成熟。2024/8/54瀝青路面設(shè)計(jì)基本理論－層狀彈性體系理論◆3.層狀彈性體系理論的圖式2024/8/551）各層連續(xù)、彎曲彈性、均質(zhì)、各向同性，位移、形變微小；2）結(jié)構(gòu)層厚度有限，最下一層（路基）水平和垂直方向無(wú)限大，水平方向無(wú)限；3）各層在水平方向無(wú)限遠(yuǎn)處，及最下層向下無(wú)限深處，應(yīng)力、形變、位移為零；4）層間接觸情況：或完全連續(xù)（連續(xù)體系）

或僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無(wú)摩阻力（滑動(dòng)體系）；5）不計(jì)自重?！?.層狀彈性體系理論的假定2024/8/565.瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)瀝青路面的破壞路面破壞與設(shè)計(jì)指標(biāo)主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求我國(guó)瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求路面彎沉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2024/8/57

①路基表面的垂直壓應(yīng)變或垂直壓應(yīng)力反映路基在重復(fù)荷載作用下的永久變形，主要原因是路面結(jié)構(gòu)土基承載能力低引起土基的較大垂直塑性變形。要求：σz0≤[σz0]或εz0≤[εz0]②結(jié)構(gòu)殘余變形的累積（車(chē)轍）：要求：RDre≤[RDre]

6.瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)◆主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求2024/8/58③結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂（整體性材料結(jié)構(gòu)層的疲勞開(kāi)裂）：要求：εr≤［εR

］或σr≤［σR］④面層抗剪切推移：要求：τmax≤［τR］（應(yīng)使用高溫時(shí)的彈模）⑤結(jié)構(gòu)低溫縮裂：要求：σrt≤［σtR

］（應(yīng)使用低溫時(shí)的彈模）⑥路面彎沉：要求：ls≤ld

2024/8/597.我國(guó)瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求

我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。對(duì)瀝青混凝土面層和整體性材料的基層、底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算，城市道路尚須進(jìn)行瀝青面層的剪應(yīng)力驗(yàn)算。設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算指標(biāo)必須小于其極限標(biāo)準(zhǔn)。τmax≤τR2024/8/510①路面總變形表征路面各結(jié)構(gòu)層的變形與路基頂面變形之和，反映了路面整體剛度的強(qiáng)弱。當(dāng)路面在車(chē)輛荷載反復(fù)作用下不斷地彎曲使變形積累、增大到某種程度時(shí)，路面結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，從而可在一定程度上建立起路面損壞與彎沉、彎沉與軸載作用次數(shù)間的關(guān)系。②路表彎沉值可以簡(jiǎn)單地量測(cè)，操作簡(jiǎn)便；壓應(yīng)變、拉應(yīng)變指標(biāo)測(cè)試較困難。彎沉指標(biāo)既可作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，又可以作為質(zhì)量檢驗(yàn)、路面養(yǎng)護(hù)的評(píng)價(jià)手段。8.以彎沉作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的原因2024/8/5119.瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)瀝青面層結(jié)構(gòu)瀝青路面基層結(jié)構(gòu)瀝青路面墊層結(jié)構(gòu)瀝青路面層間結(jié)合2024/8/512◆瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本原則①總原則：面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定

②具體要求：1）適應(yīng)行車(chē)荷載作用的要求從上至下，從壓到拉，從抗車(chē)轍到抗疲勞，表層抗滑、抗磨耗2）在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好具有很好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性3）考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)上下層匹配，總體上強(qiáng)度足夠而不過(guò)多浪費(fèi)4）考慮防凍、防水要求2024/8/5132024/8/514穩(wěn)定基層穩(wěn)定底基層面層

路基

StructureⅠ路面類(lèi)型瀝青穩(wěn)定基層

穩(wěn)定類(lèi)底基層面層路基級(jí)配碎石StructureⅢ穩(wěn)定底基層面層路基StructureⅡ?yàn)r青穩(wěn)定基層

瀝青層厚度=16-20cm瀝青層厚度=20-22cm瀝青層厚度=28-30cm2024/8/515彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)組合的彎拉應(yīng)力分布2024/8/516合理的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)（重載不均勻沉降等）瀝青穩(wěn)定基層

穩(wěn)定類(lèi)（底）基層瀝青面層路基級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)瀝青疲勞層2024/8/5172024/8/518面層：?jiǎn)螌印㈦p層或三層瀝青面層基層：柔性、半剛性、剛性或組合式墊層：排水、防凍、防水、防污等粒料或穩(wěn)定土土基：密實(shí)、穩(wěn)固、不透水或透水層間結(jié)合：牢固、耐久◆瀝青路面結(jié)構(gòu)組合2024/8/5192024/8/520瀝青層最小厚度要求2024/8/521◆基層最小厚度和適宜厚度要求2024/8/52210.我國(guó)瀝青路面厚度設(shè)計(jì)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求新建路面厚度設(shè)計(jì)新建瀝青路面厚度計(jì)算實(shí)例路面交工驗(yàn)收指標(biāo)未來(lái)基于使用性能的設(shè)計(jì)方法2024/8/523b、設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求：輪隙中間路表面（A點(diǎn)）計(jì)算彎沉值小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值

輪隙中心下（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力

(CEG)ccpEn=E0rAAE1E2En-1hn-1h2h1B1）我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)a、設(shè)計(jì)理論-層狀彈性體系理論●●●●DEFGBDF2024/8/524①回彈彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生垂直變形，卸載后能恢復(fù)的那一部分變形。②殘余彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生的卸載后不能恢復(fù)的那一部分變形。③總彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生的總垂直變形（回彈彎沉+殘余彎沉）。④容許彎沉：路面設(shè)計(jì)使用期末不利季節(jié),標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下雙輪輪隙中間容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。（代表值嗎？）⑤設(shè)計(jì)彎沉：是指路面竣工驗(yàn)收時(shí)、不利季節(jié)、在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下,標(biāo)準(zhǔn)軸載雙輪輪隙中間的最大彎沉值。（代表值嗎？）◆彎沉概念2024/8/525——

路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa);——

瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)；——

抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對(duì)瀝青混凝土的極限劈裂強(qiáng)度，系指15℃時(shí)的極限劈裂強(qiáng)度；對(duì)水泥穩(wěn)定類(lèi)材料齡期為90d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)；對(duì)二灰穩(wěn)定類(lèi)、石灰穩(wěn)定類(lèi)材料系指齡期為180d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)，水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)120d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)

。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類(lèi)：瀝青混凝土層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類(lèi)：◆容許彎拉應(yīng)力2024/8/526彎沉修正系數(shù)彈性層狀理論是在一定假設(shè)條件下（半無(wú)限空間體、材料各向同性、均質(zhì)體且不計(jì)自重）經(jīng)過(guò)復(fù)雜的力學(xué)、數(shù)學(xué)推演的理論體系，假設(shè)條件與路面實(shí)際不完全相符合，這是導(dǎo)致理論與實(shí)際不一致的原因。因此引入彎沉修正系數(shù)F，將理論彎沉值進(jìn)行修正，使計(jì)算彎沉與實(shí)測(cè)彎沉值趨于接近。

2)路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求◆路面結(jié)構(gòu)的彎沉計(jì)算2024/8/5272024/8/528理論最大拉應(yīng)力系數(shù)：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，該值通過(guò)程序計(jì)算得到?！袈访娼Y(jié)構(gòu)層低的彎拉應(yīng)力計(jì)算2024/8/5291）設(shè)計(jì)要求：交通量已知，各層材料模量、泊松比、抗拉應(yīng)力已知，除待設(shè)計(jì)層外各層厚度已知，需計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度：2）設(shè)計(jì)過(guò)程：①根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)層材料，確定設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算公式中各參數(shù)，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值；②目標(biāo)：交工驗(yàn)收時(shí)輪隙中心實(shí)測(cè)路表彎沉小于等于設(shè)計(jì)彎沉；③通過(guò)諾模圖或電算程序，查圖或電算求出待設(shè)計(jì)層的厚度；④通過(guò)彎拉應(yīng)力驗(yàn)算；⑤抗凍層厚度驗(yàn)算⑥技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較11.新建路面的厚度設(shè)計(jì)2024/8/5303）新建路面的厚度設(shè)計(jì)程序2024/8/5314）新建路面的厚度設(shè)計(jì)2024/8/532

需要得到的設(shè)計(jì)參數(shù)：其中：是標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；

是土基的回彈模量和泊松比；其它參數(shù)為土基以上結(jié)構(gòu)層材料的模量和泊松比，其泊松比一般可取為0.25～0.35（強(qiáng)度高時(shí)取小值），彈性模量可取規(guī)范推薦值，或試驗(yàn)確定。規(guī)范要求：5）路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)2024/8/5336）土基回彈模量設(shè)計(jì)值的規(guī)定2024/8/534①現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法：承載板測(cè)試法：采用直徑30cm的剛性承載板，在現(xiàn)場(chǎng)土基表面，通過(guò)承載板對(duì)土基逐級(jí)加載、卸載的方法，測(cè)出每級(jí)荷載下相應(yīng)的土基回彈變形值，采用1mm線性歸納法按下式計(jì)算測(cè)點(diǎn)處路基回彈模量值：回彈彎沉測(cè)試：落錘式彎沉儀：9）土基回彈模量取值方法承載板測(cè)試法：2024/8/53510）土基回彈模量的參數(shù)2024/8/536

甲乙兩地之間計(jì)劃修建一條四車(chē)道的一級(jí)公路，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為10%。該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。預(yù)測(cè)該路竣工后第一年的交通組成如表所示，試進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。(看教材上的365頁(yè)例題)11.新建瀝青路面厚度計(jì)算示例◆1）新建路面的厚度設(shè)計(jì)實(shí)例2024/8/537注：軸載小于25KN的軸載作用可以不計(jì)。

①軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）◆2）交通分析2024/8/538注：軸載小于50KN的軸載作用可以不計(jì)。

②軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）◆2）交通分析2024/8/539◆2）交通分析③累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（累計(jì)當(dāng)量軸次）作彎沉計(jì)算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)

Ne1=1.09*107作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)

Ne2=9.9*1062024/8/540①設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車(chē)道上累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為900*105次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層用瀝青混凝土(18cm)，基層用水泥穩(wěn)定碎石（厚度取20cm），底基層用石灰土（厚度待定）。②采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土(厚度6cm)，下面層采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土(厚度8cm)。

◆3）初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取2024/8/541①查表得到各層材料的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度。抗壓回彈模量取20℃的模量，得到20℃的抗壓回彈模量：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1000MPa，水泥碎石為1500MPa，石灰土550MPa。②拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)抗壓回彈模量（瀝青層取15℃的值），分別為2000MPa、1800MPa、1200MPa、3550MPa、1480MPa。

③各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.0MPa，粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為0.8MPa，水泥碎石為0.5MPa，石灰土0.225MPa。◆4）各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度2024/8/542該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，查表“二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)”得土基回彈模量為40MPa。本公路為一級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類(lèi)型系數(shù)取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類(lèi)型系數(shù)取1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：Ld=0.6*AC*AS*AB/Ne10.2=0.0235cm◆5）土基回彈模量的確定◆6）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-設(shè)計(jì)彎沉值2024/8/543細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土；σR=σSP/

(0.09*Ne10.22/AC)=0.4402Mpa中粒式密級(jí)配瀝青混凝土；σR=σSP/

(

0.09*Ne10.22/AC)=0.3144Mpa粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土；

σR=σSP/

(

0.09*Ne10.22/AC)=0.2515Mpa◆7）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力σR=σSP/Ks2024/8/544水泥碎石：σR=σSP/(

0.35*Ne20.11/AC)=0.2429Mpa石灰土：

σR=σSP/(

0.35*Ne20.11/AC)=0.0850Mpa◆7）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力σR=σSP/Ks2024/8/545設(shè)計(jì)彎沉值為23.5（0.01mm）◆8）設(shè)計(jì)資料匯總2024/8/546通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，石灰土的厚度為40.29cm，實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測(cè)彎沉值為23.5(0.01mm)，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.2429MPa，石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.085MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求，底基層厚度40cm。◆8）設(shè)計(jì)資料匯總◆9）確定石灰土層厚度

2024/8/547二、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法2024/8/5481）水泥混凝土路面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(chēng)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(chēng)為白色路面。

1.水泥混凝土路面2024/8/5492024/8/5501）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)；

3）混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計(jì)

2.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)內(nèi)容2024/8/5513.彈性地基板經(jīng)典理論彈性地基板體系理論水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析2024/8/5521）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)域彈性板：因?yàn)榘宓哪Ａ扛?，?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2024/8/553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)。

2024/8/5544.水泥混凝土路面荷載應(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2024/8/5555.水泥混凝土路面溫度應(yīng)力脹縮應(yīng)力翹曲應(yīng)力2024/8/556（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

：2024/8/557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)。由于板的自重、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，這種應(yīng)力即稱(chēng)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2024/8/558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2024/8/559

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2024/8/560Cx和Bx關(guān)系曲線2024/8/5616.混凝土路面的破壞及設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)路面破壞的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則路面厚度設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)路面厚度設(shè)計(jì)流程2024/8/5621).路面破壞的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）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。（2）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限抗折強(qiáng)度。（3）公式左邊三項(xiàng)分別代表：可靠度系數(shù)、荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力、極重荷載應(yīng)力最大溫度應(yīng)力；

右邊：水泥混凝土面板材料的極限抗折強(qiáng)度。2024/8/5632024/8/5642)、路面厚度設(shè)計(jì)流程2024/8/5657.路面結(jié)構(gòu)的可靠度設(shè)計(jì)可靠度系數(shù)與可靠度指標(biāo)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)指標(biāo)2024/8/5661）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論a、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(chēng)為該功能的極限狀態(tài)。b、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。（2）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。2024/8/567c、結(jié)構(gòu)可靠性的含義結(jié)構(gòu)可靠性是結(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。2024/8/568適用性結(jié)構(gòu)在正常使用期間應(yīng)具有良好的工作性能。如，不發(fā)生過(guò)大變形、振幅、過(guò)寬裂縫等，以免影響正常使用。

安全性結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用的情況下可能出現(xiàn)的各種作用，在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，不致發(fā)生倒塌。

結(jié)構(gòu)的功能要求耐久性結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下應(yīng)具有足夠的耐久性能，以保證結(jié)構(gòu)能夠正常使用到預(yù)定的設(shè)計(jì)使用期限。

2024/8/5698、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)水泥混凝土路面板水泥混凝土路面基層水泥混凝土路面的墊層和路基2024/8/570面層類(lèi)型適用條件普通混凝土面層各級(jí)公路連續(xù)配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續(xù)配筋混凝土或橫縫設(shè)傳力桿的普通混凝土下面層組成的復(fù)合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級(jí)及二級(jí)以下公路、服務(wù)區(qū)停車(chē)場(chǎng)鋼纖維混凝土面層標(biāo)高受限路段、收費(fèi)站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異形混凝土預(yù)制塊面層服務(wù)區(qū)停車(chē)場(chǎng)、二級(jí)及以下公路橋頭引道沉降未穩(wěn)定段1).水泥混凝土路面板面板要求2024/8/571厚度要求2024/8/572A.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).水泥混凝土路面基層B.基層類(lèi)型要求：2024/8/573C.基層厚度要求2024/8/574路基：1）干濕類(lèi)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2024/8/5759.水泥混凝土路面厚度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算模型及選擇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2024/8/5761).設(shè)計(jì)計(jì)算模型及選擇基本假定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。2024/8/577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。2024/8/578a、設(shè)計(jì)計(jì)算模型及選擇臨界荷位定義：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。

2024/8/5792024/8/5802024/8/581b、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(lèi)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(lèi)型，將基層以下各層看作地基，包含基層本身；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。2024/8/5822）綜合模量Et的計(jì)算粒料基層單層板Et2024/8/5833）路基和結(jié)構(gòu)層參數(shù)2024/8/5844).單層板模型的設(shè)計(jì)方法2024/8/585A.荷載疲勞應(yīng)力2024/8/586集中荷載下的荷載應(yīng)力2024/8/587認(rèn)真看教材456頁(yè)上的例題2024/8/5882024/8/58910.水泥混凝土路面構(gòu)造1）水泥混凝土路面的接縫的設(shè)置2024/8/5902024/8/591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2024/8/592垂直于行車(chē)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。（1）橫向接縫2024/8/593垂直于行車(chē)方向的接縫：包括縮縫、脹縫和工作縫（1）橫向接縫2024/8/594

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）橫縫的構(gòu)造與設(shè)置2024/8/595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縮縫的構(gòu)造假縫型假縫+傳力桿企口