水泥混凝土路面结构设计精.ppt

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1、水泥混凝土路面结构设计第1页，本讲稿共23页水泥混凝土路面结构设计l设计理论l设计依据l交通荷载分析l荷载疲劳应力l温度疲劳应力l防冻厚度设计第2页，本讲稿共23页设计理论l水泥混凝土路面设计采用弹性半无限地基理论和有限元发计算内力，以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳破坏为设计控制指标。l水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。第3页，本讲稿共23页设计依据l水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用式：l r可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级l p r行车荷载疲劳应力（MPa）l t r温度梯度疲劳应力

2、（M Pa）lfr水泥混凝土弯拉强度标准值 第4页，本讲稿共23页设计依据可靠度系数 r可靠度设计标准可靠度设计标准第5页，本讲稿共23页设计依据可靠度系数 r变异系数变异系数cv的变化范围的变化范围 变异水平等级 低 中高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量 cv 0.100.10 cv 0.15 0.15 cv0.20基层顶面当量回弹模量 cv 0.250.25 cv 0.35 0.35 cv 0.55 水泥混凝土面层厚度 cv 0.040.04 cv 0.06 0.06 cv 0.08 第6页，本讲稿共23页设计依据可靠度系数 r可靠度系数取值可靠度系数取值第7页，本讲稿共23页设计依据水泥

3、混凝土弯拉强度标准值fr 水泥混凝土完拉强度标准值水泥混凝土完拉强度标准值交通分级交通分级第8页，本讲稿共23页交通荷载分析l水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴-轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi轴载的总重（KN）；n轴载类型Ni各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数第9页，本讲稿共23页交通荷载分析轴-轮型系数单轴-双轮组时，=1；单轴-单轮时，按式（1）计算；双 轴-双轮组时，按式（2）计算；三轴-双轮组时，按式(3)计算。（1）（2）（3）第10页，本讲稿共23页交通荷载分析累计

4、当量轴次l设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数，可按下式计算确定。Ne标准轴载累计作用次数；t设计基准期；gr交通量年平均增长率；临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数。第11页，本讲稿共23页交通荷载分析累计当量轴次车辆轮迹横向分布系数车辆轮迹横向分布系数 第12页，本讲稿共23页荷载疲劳应力l临界荷位：选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的 位置。l地基（基层顶面）的当量回弹模量：l新建公路的基层顶面当量回弹模量 方法一：查图法（94年规范）方法二：公式计算法（2002年规范）l原柔性路面加铺水泥混凝土路面的当量回弹模量第13页，本讲稿共2

5、3页新建公路的基层顶面当量回弹模量 方法二Et基层顶面的当量回弹模量(MPa)E0路床顶面的回弹模量(MPa)；Ex基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa)；E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)；hx基层和底基层或垫层的当量厚度(m)；Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m)；h1、h2基层和底基层或垫层的厚度(m)；a、b与ExE0有关的回归系数，第14页，本讲稿共23页原柔性路面加铺水泥混凝土路面的当量回弹模量l在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土面层时，原柔性路面顶面的当量回弹模量可 按下式计算确定。W0以后轴重100kN的车辆进行弯沉测定，经统计整理后得到的原路面计算回弹

6、弯沉值(001mm)。第15页，本讲稿共23页荷载疲劳应力l标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按下式确定。式中：pr标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(MPa)；ps标准轴载PS在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力(MPa)；lkr 考虑接缝传荷能力的应力折减系数；lkf 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数；lkc考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。第16页，本讲稿共23页荷载疲劳应力l 标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力按下式计算。ps标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)；r 混凝土板的相对刚度半径(m)；h

7、混凝土板的厚度(m)；Ec水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)；Et基层顶面当量回弹模量(MPa)，第17页，本讲稿共23页温度疲劳应力l在临界荷位处的温度疲劳应力按下式确定。l式中：ltr临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)；ltm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；lkt考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。第18页，本讲稿共23页温度疲劳应力温度翘曲应力l最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力按下式计算。ltm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；lc混凝土的线膨胀系数(1)，通常可取为110-5；lTg最大温度梯度，查表取用；lBx综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按Lr和h查用图确定；l L板长，即横缝间距(m)。r板相对刚度半径 第19页，本讲稿共23页温度疲劳应力最大温度梯度Tg，查表 最大温度梯度标准值最大温度梯度标准值Tg 第20页，本讲稿共23页温度疲劳应力综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数Bx温度应力系数温度应力系数Bx第21页，本讲稿共23页温度疲劳应力疲劳应力系数ktl温度疲劳应力系数可按下式计算确定。第22页，本讲稿共23页防冻厚度设计 在季节性冰冻地区，路面的总厚度不应小于下表规定的最小防冻厚度 水泥混凝土路面最小防冻厚度（水泥混凝土路面最小防冻厚度（m）第23页，本讲稿共23页