《16混凝土路面设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《16混凝土路面设计.ppt（69页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,第十六章 水泥混凝土路面设计,第一节 概述第二节 弹性地基板体系理论简介第三节 水泥混凝土路面应力分析第四节 水泥混凝土路面可靠度设计第五节 水泥混凝土路面结构组合设计第六节 我国水泥混凝土路面设计方法,狠膜热庞弟隧触榴楚厕燥斧秦赘产今阀澄憋累誉雌首呀喊枝谰叭燎垄粱卤16混凝土路面设计16混凝土路面设计,第一节 概述,一、混凝土路面结构特征1.水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系2.采用弹性地基板理论进行分析计算1)混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度；2)其次，混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1/61/7，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力
2、；3)同时，由于混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不大，所以在力学图式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算。,火丧助迅鞘西添漫瓦磅缀硫侧槽颗粉霹错侦骄藉曼屁疼仗洪恢贰篱缀哟页16混凝土路面设计16混凝土路面设计,3.混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度1)混凝土的抗弯拉强度远低于抗压强度，在车轮荷载作用下当弯拉应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时，混凝土板便产生断裂破坏。2)在车轮荷载的重复作用下，由于疲劳效应混凝土板会在低于其极限抗弯拉强度时出现破坏。3)板顶面和底面的温差会使板产生温度翘曲应力，板的平面尺寸越大，翘曲应力也越大。4)水泥混凝土为脆性材料，在
3、断裂时相对拉伸变形很小，在荷载作用下土基和基层的变形情况对混凝土板的影响很大，不均匀的基础变形会使混凝土板与基层脱空。,涵筷梯柄坚聘烟箭质索雌禁酮辣笑拉夜糖索约谰仑谤儿漫妓您绸仙辟贵倒16混凝土路面设计16混凝土路面设计,4.破坏类型和设计标准 水泥混凝土路面在行车荷载和环境因素的作用下可能出现的破坏类型主要有：1)断裂；2)唧泥；3)错台；4)拱起；5)接缝挤碎等 从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设计应以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有
4、关。路面板防止两种因素综合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力(p)与温度疲劳翘曲应力(t)和不超过混凝土的抗弯拉强度(fcm)，即 p+tfcm,见辱缆壕喊堤碧流兆无苫眶胜悉咕晦典形石拳桌宁鼎沽菜浙恍皮清衬堑锄16混凝土路面设计16混凝土路面设计,为了防止混凝土路面拱起、错台、接缝挤碎和唧泥，除了采用排水基层、耐冲刷基层和增强接缝传荷能力外，还可加强日常养护等。,二、水泥混凝土路面结构设计内容1.路面结构层组合设计2.混凝土面板厚度设计3.混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4.路肩设计5.混凝土路面(连续配筋、钢筋混凝土路面)的钢筋配筋率设计,喝勒王护拍撵甄侦仗填忘弱否雀泳灿烦截炮刚嘶债梁豫梅
5、赎督募行爵互兜16混凝土路面设计16混凝土路面设计,三、混凝土路面结构设计理论与方法1.世界各国：以弹性地基板的荷载应力、温度应力分析方法为基本理论，以混凝土路面板的弯拉应力作为极限状态和设计控制指标。采用温克勒地基模型或弹性半空间均质地基模型。2.我国 公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011:以弹性半空间地基有限大矩形板模型为基础，以100KN单轴双轮标准轴载作用于矩形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。采用了可靠度设计方法，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。,油嚼甥弘周驶纹腾鲜诅局扣店憎卜畦徽粹眺拴矾洼鸭翰巴钱够蔷充夫猜啼16混凝土路面设计16
6、混凝土路面设计,五、混凝土路面交通等级1.设计基准期,2.轴载当量换算,橱按虎芋汪却绣像匿再汕宁蛛取惋鳖沥器户印卿柯逝妹绽玖连侧愧瓜荔饿16混凝土路面设计16混凝土路面设计,3.交通调查与轴载分析,由于轻型车对混凝土路面的疲劳损伤可以不计，因此将统计的年平均日交通量中的2轴4轮以下的轻型客货车辆所占的交通量剔除不计，从而得到设计基准期初期的年平均日货车交通量（双向）。再乘以方向系数（通常为0.5）和车道分布系数才能得到设计车道在设计基准初期的年平均日货车交通量ADTT。,谊坞厄剖絮傍鞍甲环撑冕拷煮暮哑倾葡敏茹乏析脑喘史宿繁需辣捞屑浇热16混凝土路面设计16混凝土路面设计,4.标准轴载累计当量作
7、用次数,由轴载谱和轴载当量换算系数计算得到设计车道使用初期的标准轴载日作用次数：,kp,ij各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数；ni每3000辆2轴6轮以上客、货车辆中i种轴型出现的次数；Piji种轴型j级轴载的频率(以分数计),谓懒舶琼薪律噬党卯适鹃砸尖赃杰壁恿招恿瓣突宠浮弱隔阴囤恰矿奥棍冒16混凝土路面设计16混凝土路面设计,5.交通等级划分,临界荷位处车辆轮迹横向分布系数,注：车道、行车道较宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。,季狙适重雹戎讹凤富遣非造部炉吁掏缉轨萎聘速店雕白湖钵躺辊乐亮猪坍16混凝土路面设计16混凝土路面设计,第三节 水泥混凝土路面应力分析,一、水泥混凝土
8、路面温度应力分析,水泥混凝土路面板内不同深处的温度，随气温的变化而变化。这种变化使混凝土板出现膨胀和收缩变形的趋势。当变形受阻时，板内便产生胀缩应力或翘曲应力。,1.胀缩应力 混凝土浇筑的初期，混凝土尚未完全硬化，其抗拉强度不足以抵抗收缩应力，板将出现开裂。混凝土板温度升高时，如果未设置胀缝，板的膨胀受阻，板内将出现膨胀应力。,臂思赊善寓诸宦斩酞惶返乍暑瘸体咬审浇湛使溶恩倚骏笼碰砌活僳身鄙瞬16混凝土路面设计16混凝土路面设计,为了减少收缩应力，在混凝土板内设置各种接缝，板被划分为有限尺寸的板块。这时板的自由收缩受到板与基础的摩阻力所约束，此摩阻力随板的自重而变。因变形受阻而产生的板内最大应力
9、出现于板长的中央。板划分为有限尺寸板块后，因收缩而产生的应力很小，可不予考虑。,2.翘曲应力 1)当气温变化较快时，板顶面与底面产生温度差，胀缩变形大小也就不同。2)当气温升高时，板顶面温度较其底面高，板顶膨胀变形较板底的大，则板中部隆起；当气温下降时，板顶面温度较其底面板低，板顶收缩变形较板底大。,籍酣瞧钵汤秘滑实减郁休腕依砍说或育谩趋最铡九哲燃远抱疹嫁琅腹榜疚16混凝土路面设计16混凝土路面设计,3)因而板的边缘和角隅翘起。由于板的自重、地基反力和相邻板的钳制作用，使部分翘曲变形受阻，从而使板内产生翘曲应力。,图16-11 混凝土路面板的翘曲变形a)气温升高时；b)气温降低时,假设：温度沿
10、板断面呈直线变化、板和地基始终保持接触，不计板自重。,遏非拜慌粒艺玻赴琳五氟娩茄染损副整嘻键彪睡略叉芜捞鞠墅俺客严包素16混凝土路面设计16混凝土路面设计,第五节 水泥砼路面结构组合设计,一、面层混凝土板应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。一般采用设接缝、不配筋的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。对于承受特种交通高速公路，可以选用连续配筋混凝土面层或选用连续配筋混凝土路面加沥青混凝土面层的复合式路面结构。,嗅泉焊彝柠保鸣曙晰远缅凝种骑涤武麦兔颠腊若帚拯趟玄艇
11、蔡川粉滇刷烬16混凝土路面设计16混凝土路面设计,肪琴芳泰沛蓉戊颤勋悲镶漱芜沸匿觅讫内垃貉晦目蜒寄瓢颜装废首岩闯祁16混凝土路面设计16混凝土路面设计,1.普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般采用矩形。其纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位。2.纵向接缝的间距按路面宽度在3.04.5m范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时，可不设纵向缩缝。3.横向接缝的间距按面层类型和厚度选定：普通混凝土面层一般为46m，面层板的长宽比不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25m2；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为610m；钢筋混凝土面层一般为615m。,孩标
12、凰棋已耶防倒届章喻饶息诸绘括斥差糜倡谦烫激伎林方旱绽擂坠描莲16混凝土路面设计16混凝土路面设计,水泥混凝土面层厚度的参考范围,搓餐嚎戊填伍府茶塑夸篇羊五里祈蕊寿居逐搏心巧卤垂嵌球句脾执逃赠滚16混凝土路面设计16混凝土路面设计,4.路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制作。,各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度(mm)要求,特殊路段对于高速公路和一级公路系指立交、平较或变速车道等处；对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉口或集镇附近。年降雨量600mm以下的地区，表列数值可适当降低。,各弛嫌像坪圆呐雷券豪硅满绷氰匆蛤掂褂承楼铃华忻弥袭早琐耸庐扑郑亭16混凝土路面设计16混凝土路面设计
13、,二、基层 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级按表选用。,拨拆厄莫舜韵旅掂尧贮人返半厨闸城追辩驾励深参氨砖棒腮茶邻语崖现哆16混凝土路面设计16混凝土路面设计,基层的宽度应比混凝土面板每侧宽出300650mm。采用碾压混凝土或贫混凝土作为基层时，应设置与混凝土面层板相对应的纵、横接缝。提高基层的强度或刚度，对于降低面层的应力或者减薄面层的厚度，影响很小。因而，混凝土面层下的基层不必很厚。规范建议的各类基层的厚度范围，是依据形成结构层、方便施工（单层摊铺碾压）或排水要求等因素制定的。,厚啪蜜画凋泰睡痪尝率苇禄矽储嫁彭霄妹媒镭擎位韵挤倾旱陇拉扛朴煤型16混凝土路面设计1
14、6混凝土路面设计,聪拇狡敬趣疥库割旋咋喇痉腥彝膝掸是狙书钨排剑赁贡娶澎瑟裹岛况鹏勒16混凝土路面设计16混凝土路面设计,三、垫层 遇有下述情况时，需在层基下设置垫层：季节性冰冻地区，路面总厚度小于最小防冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足；水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层；路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。注意事项：垫层的宽应与路基同宽，其最小厚度为150mm。防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。,庸贷姐顶缚牛锌邪封谊牧林杜厩狂齿祖当坪痒蚁蔷频俄露田避舱延嚣芥事16混凝土路面设计16混凝土路
15、面设计,四、路基 路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。注意事项：高液限粘土及含有机质细粒土，不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路和上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料改善。地下水位高时，宜提高路堤设计标高。路基压实度应符合公路路基设计规范的要求。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。,呼雹港撒淫寓潍柞刚寨蹈嚷椭劲迈乾械册樊瑞褥专踏香篷剃醒浮横卉嘿龙16混凝土路面设计16混凝土路面设计,五、路肩1、路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构
16、层组合和材料选用应与行车道路面相协调，并保证进入路面结构中的水的排除。2、路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。3、路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚，其基层宜与行车道基层相同。选用薄面层时，其厚度不宜小于150mm，基层应采用开级配粒料。4、路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料。其基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。行车道路面结构不设内部排水设施时，沥青面层和不透水基层的总厚度不宜超过行车道面层的厚度，基层下应选用透水性粒料填筑。,锦魂束殃润眩颈抗婶邻靠剧穆侄误晨约帧敢禽蚁茸纺蔚壹在殉场庞唤仲板16混凝土路面设计16混凝土路面设计,第六节 我国水泥混凝土路面设计方法,我国水
17、泥混凝土路面设计方法采用单轴双轮组100KN标准轴载作用下的弹性半空间地基有限大矩形薄板理论有限元解为理论基础，以路面板纵缝边缘荷载与温度综合疲劳弯拉应力为设计指标进行路面板厚度设计。设计完成后，路面板的综合疲劳弯拉应力应满足以目标可靠度为依据的极限状态平衡方程式。,可靠度系数是与偏差与保证率相关的一个参数，它是在综合考虑材料强度、面板厚度、基层顶面当量回弹模量等参数会发生实际变异的基础上，按一定保证率给出的强度富余系数。,一、目标可靠度与疲劳极限状态方程式,娟酚簿围摘爬阂赦陷论鹅冀唉老引脾荆往迅史侈雁拄顽藏衍殿显卖毗雍跟16混凝土路面设计16混凝土路面设计,水泥混凝土路面结构设计以设计基准期
18、内行车荷载和温度梯度综合作用所产生的面层板疲劳断裂作为设计标准，并以设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作用所产生的面层板极限断裂作为验算标准。,式中：r可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级确定；p r面层板在临界荷位处产生的行车荷载疲劳应力（MPa）；t r面层板在临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力（MPa）；p,max最重的轴载在临界荷位处产生的最大荷载应力（MPa）；t,max所在地区最大温度梯度在临界荷位处产生的最大温度翘曲应力（MPa）；fr水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。,疲劳断裂：,极限断裂：,弦揣该勃茧汪剃片晴咎滞娩跟锣夯撕卖线衡淄轨激麓昏庄痰拐尉迸液优眩16混凝土
19、路面设计16混凝土路面设计,叛址镶矣椎乓众浆歼梁跌佑共鸣踢届馏匪韵致叹术还丘迫识样胸缮摆各芯16混凝土路面设计16混凝土路面设计,目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高，但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。,材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级，按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级。由滑模或轨道式施工机械施工，并进行认真、严格的施工质量控制和管理的工程，可选用低变异水平等级。,渝畅馏割台祁积糊擒炕转窒沧形昧奠
20、昧罢断泪葛溺傀驾盯白庞缄呜瘪蹭侥16混凝土路面设计16混凝土路面设计,由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理得到认真、严格的执行的工程，可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程，可选用高变异水平等级。,可靠度设计方法中，各项设计参数通常都应选用均值作为标准值。强度标准值按随机变量分布函数的85%分位值取值。,真进走歇广帛堑揣罕纪秸胡钡胸略尚漠休逝释个绢冒酚铭囚鲤迸屡予拥舌16混凝土路面设计16混凝土路面设计,力学模型,按基层和面层类型和组合的不同，路面结构分析分别采用下述力学模型：1)弹性地基
21、单层板模型适用于粒料基层上混凝土面层，旧沥青路面加铺混凝土面层；面层板底面以下部分按弹性地基处理。2)弹性地基双层板模型适用于无机结合料类基层或沥青类基层上混凝土面层，旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层；面层和基层或者新旧面层作为双层板，基层底面以下或者旧面层底面以下部分按弹性地基处理。,右勤砚杰搂碰忽汛寝确浸垢札荷筑驴嫉浇抬酣甚人轰懊抿顺簇亡涣笋刘仕16混凝土路面设计16混凝土路面设计,3)复合板模型适用于两层不同性能材料组成的面层或基层复合板。旧混凝土路面上加铺结合式混凝土面层，两层不同性能材料组成的层间粘结的面层，作为弹性地基上的单层板或者弹性地基上双层板的上层板；无机结合料类基层或沥青
22、类基层与无机结合料类底基层组成的基层，作为弹性地基上双层板的下层板。,却趣埔难恳壬侩执尊摘几镐率奥科舒巩薛袋消景胸准南疚佑终得棒片寞叠16混凝土路面设计16混凝土路面设计,三、弯拉应力分析及厚度设计,1.弹性地基单层板荷载应力分析1)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临界荷位。,临界荷位：是指使路面产生最大综合疲劳损伤的荷载作用位置。,痴墒捞荔娘喝杆麦肮囱宙赤橙饭闽渠亨枉喷储陪恐芹罚裕蛙船汤满浸化控16混凝土路面设计16混凝土路面设计,2)设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力,式中：pr设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳 应力（MPa）；
23、ps设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应 力(MPa)；kr考虑接缝传荷能力的应力折减系数，混凝土路肩，kr=0.870.92（路肩面层与路面面层等厚时取低 值，减薄时取高值），柔性路肩或土路肩，kr=1。kf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。kc考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综 合系数。,汉兑嗽胶旦址疽惩汞教幅赢智伦垃湍茧冀罗寄颂茫段左因苇续谰馈羌宠尧16混凝土路面设计16混凝土路面设计,综合系数kc,域犯嘱场袋委邻贪找遵默吾疤捕类鲁表态春盘矿笼旋云镀伏抖妈逞瓜荫壬16混凝土路面设计16混凝土路面设计,式中 Ne设计基准期内设计轴载累计作用次数；材料疲劳
24、指数，普通、钢筋、连续配筋混凝土：=0.057；碾压、贫混凝土：=0.065；f 钢纤维的体积率（%）；lf钢纤维的长度（mm）；df钢纤维的直径（mm）。,kf 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；,好阁募副折湘稗茄迹晰城冻薪慕胃辛紊贷亢愁仕恭皱褥圆犯帆震浮泊熙酷16混凝土路面设计16混凝土路面设计,式中:Ps设计轴载的单轴重(kN)；hc、Ec、vc混凝土面层板的厚度(m)、弯拉弹性模量（MPa）和泊松比 r 混凝土面层板的相对刚度半径(m)；Dc混凝土面层板的截面弯曲刚度(MNm)；Et板底地基当量回弹模量（MPa),ps 标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力
25、,次李尊阳悟赴端湖摄拴仆宾赐若唁锐只拯贤唯碱履劫敦打刹髓萝孪萄畸玻16混凝土路面设计16混凝土路面设计,3)新建公路的基层顶面当量回弹模量 Et,式中 E0路床顶综合回弹模量（MPa）；与粒料层总厚度hx有关的回归系数；Ex粒料层的当量回弹模量（MPa）；hx 粒料层的总厚度（m）；n 粒料层的层数；Ei、hi 第i 结构层的回弹模量（MPa）与厚度(m)。,猩肿炮触争惠丢供虽控舱掇暮闻蛤辫舱河违航伯桓屑双宵纽撵晒豢澈益穴16混凝土路面设计16混凝土路面设计,在旧沥青混凝土路面上铺筑水泥混凝土面层时，原沥青混凝土路面顶面的地基综合当量回弹模量Et可根据落锤式弯沉仪（荷载50kN、承载板半径15
26、0mm）的中心点弯沉的测定结果计算：,或根据贝克曼梁（后轴重100kN的车辆）的弯沉测定结果计算确定：,式中：0路段代表弯沉值（0.01mm）；路段弯沉平均值（0.01mm）；sw路段弯沉的标准差（0.01mm）。,脑篡载策耙妮岁樱呸病猛膘晋辟保扔骸赂壹弥揭踪填步纱殖腺栅木机扑牲16混凝土路面设计16混凝土路面设计,4)最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力：,式中:p,max 最重轴载Pm在面层板临界荷位处产生的最大 荷载应力（MPa）；pm最重轴载Pm在四边自由板临界荷位处产生的最大 荷载应力（MPa），计算时式中的设计轴载Ps改 为最重轴载Pm（以单轴计，kN）；,渣酷架斗断竖钠骋
27、渝诸睬瓦踩驼霸棒浴替聊座变奔政努圭差渺匝逛甚淤港16混凝土路面设计16混凝土路面设计,2.弹性地基单层板温度应力分析 1)在临界荷位处的温度疲劳应力按下式确定。,式中：tr面层板临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)；t,max最大温度梯度时面层板产生的最大温度应力(MPa)；kt 考虑温度应力累计疲劳作用的温度疲劳应力系数。,蓑谍妒寓休什汇灌盗曼朵痈续牛肝房诵痘乞恐佛推侍驴谎惨骋塞尊斗贼侠16混凝土路面设计16混凝土路面设计,最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力:,式中：c混凝土的线膨胀系数，根据粗集料的岩性取用；Tg公路所在地50年一遇的最大温度梯度；BL 综合温度翘曲应力和内应力的温度应力
28、系数。,描毕死承忘狭渴胎于脊帽廓创腻桐词们胁芝刘手逞罢惦自盎畸到菌客蚜无16混凝土路面设计16混凝土路面设计,综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数：,式中 CL混凝土面层板的温度翘曲应力系数；L面层板的横缝间距，即板长(m)；r 面层板的相对刚度半径(m)。,依饮梢达渡泅初苍层桶差队合瑶庶部猩舍吮锻帽瘩痉柑羽垃蓉钎犊谁酞烦16混凝土路面设计16混凝土路面设计,温度疲劳应力系数：,式中 at、bt 和ct回归系数，按所在地区的公路自然区划查表确定。,竞尺古氧乒缩叹钉幻挫迄潭奄哪茫文遵锚涤赶孜坡葬今哆牙茁扇乞演彝酪16混凝土路面设计16混凝土路面设计,面层板或上面层板的荷载疲劳应力 pr计算过程
29、中除设计轴载 Ps在上层板临界荷位处产生的荷载应力 ps，其他参数与计算公式与单层板一致。,式中 Db下层板的截面弯曲刚度（MN-m）；hb、Eb、b下层板的厚度（m）、弯拉弹性模量（MPa）和泊松比；rg双层板的总相对刚度半径（m）；hc、Dc上层板的厚度（m）和截面抗弯刚度（MN-m）。,3.弹性地基双层板荷载应力：,矩灾戈白邀箱吗资烈逃举婆峻蕴长击峭苏魄台冶捡碘艺蔼艺崩淑币返佑碾16混凝土路面设计16混凝土路面设计,上层板的温度疲劳应力tr、最大温度翘曲应力t.max、综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数BL的计算式与单层板的相同，温度翘曲应力系数 CL按 下式确定。下层板的温度疲
30、劳应力不需计算分析。,4.弹性地基双层板温度应力：,媒造笑隅盾效苛集恨疙渡磊户藕讨纫长屹涎暴为妨普钡凄敬嘿晶曰溺嫩必16混凝土路面设计16混凝土路面设计,上层板的温度翘曲应力系数：,式中 与双层板结构有关的参数；r 层间接触状况参数(m)；kn 面层与基层之间竖向接触刚度，上下层之间不设沥青混凝土夹层或隔离层时按上式计算，设沥青混凝土夹层或隔离层时，kn 取3000 MPa/m。,凹卓娩剧痊抱功卞笨踏啡何穗滔缀飘操交氢惋价黔苹佯轨坛轧控跋梳膀卫16混凝土路面设计16混凝土路面设计,5.混凝土板厚度计算流程1)交通分析，计算设计基准期内设计车道设计轴载累计作用次数。2)初拟路面结构，包括行车道路
31、面结构的组合设计(包括基层、面层的材料类型和厚度)，面板尺寸划分，接缝类型设计。3)分别计算混凝土面层板（单层板或双层板的面层板）的最重轴载产生的最大荷载应力、设计轴载产生的荷载疲劳应力、最大温度梯度产生的最大温度应力及温度疲劳应力。4)当荷载疲劳应力与温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积，小于且接近于混凝土弯拉强度标准值，同时，最大荷载应力与最大温度应力之和与可靠度系数的乘积，小于混凝土弯拉强度标准值，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。,亮碾披椿拄侠姿坡麓外肋汞哟秽水式鼻挚诌暇离瞥图孜柬毋氮躁绰钥噬琼16混凝土路面设计16混凝土路面设计,5)如不满足，应改选混凝土板厚度，重新计算，直到满足要
32、求为止。6)计算厚度加 6mm磨损厚度后，按 10mm向上取整，作为混凝土面层的设计厚度。,征要熔弱笆玩皇腔忠婶定苞沈逾冉曳蚁柔乍翁扶了挥优菠乖运掘怎络迢烩16混凝土路面设计16混凝土路面设计,混凝土板厚度计算流程图,43,肝恢母宽廊慧长镭闺爵窥儿冒纲翁数哥追扒爪历讳薪帅站丑测梁嚼陈膘产16混凝土路面设计16混凝土路面设计,50,普通混凝土路面设计,示例1 粒料基层上混凝土面板厚度计算示例2 水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算示例3 碾压混凝土基层上混凝土面板厚度计算示例4 面层复合板的厚度计算,契宗涕道求妥循掌竹撼颇龚哥憨堡猩腋寝槐堤逝趣喉昔坪贪日伪琐咙磨辉16混凝土路面设计16混凝土路面
33、设计,51,1.粒料基层上混凝土面板厚度计算,示例1 某地拟新建一条二级公路，水泥混凝土路面，粒料基层 公路自然区划II区 二级公路，路面宽7m 路基为低液限粘土，路床顶距地下水位平均1.2m 当地的粗集料以花岗岩为主 设计轴载Ps=100kN，最重轴载Pm=150kN 设计车道使用初期设计轴载的日作用次数为100次 交通量年平均增长率为5,步讨苹措天挪尾雅琢砰歼呀们茁桶仲偿柞闯交而领白牢偿桩挠古虑钞煎闭16混凝土路面设计16混凝土路面设计,52,1.1 交通分析,由表3.0.1，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为二级。由附录A表A.2.4，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.62。,
34、由表3.0.7可知，属中等交通荷载等级。,次,样充阁魂案扰福祸滋会鹅吃匈冕闯兹郁吱冕淮未岛震端幢淀谅骏以淤抠祟16混凝土路面设计16混凝土路面设计,53,1.2 初拟路面结构,施工质量变异水平选择中级初拟普通混凝土面层厚度为0.23m，查表4-3(二级公路、中等交通荷载等级和中级变异水平)基层选用级配碎石，厚0.20m普通混凝土板的平面尺寸4.53.5m纵缝为设拉杆平缝横缝为不设传力杆的假缝路肩面层与行车道面层等厚并设拉杆相连,喊睦泊谰辅整祟赛坤气脖耙镊郭相邪偶族金况物嚷寥荆憎仿辩溪饵旬姿囊16混凝土路面设计16混凝土路面设计,54,1.3-1 路面材料参数确定,混凝土弯拉强度标准值为4.5M
35、Pa(表3.0.8)混凝土弯拉弹性模量与泊松比为29GPa、0.15。粗集料为花岗岩的混凝土热膨胀系数c=1010-6/(表E.0.3-2)低液限粘土路基回弹模量80MPa(表E.0.1-1)地下水位1.2m时的湿度调整系数为0.75(表E.0.1-2)路床顶综合回弹模量为800.75=60MPa 级配碎石基层回弹模量为300MPa(表E.0.2-1),鸿聊佯勺赊兜妻畅懦膀猛店聂让胺栈姬尺座抚毁堂钦畔渔顷罗标蛇银构魄16混凝土路面设计16混凝土路面设计,55,1.3-2 路面材料参数确定,板底地基当量回弹模量Et取为120 MPa。,普通混凝土面层的弯曲刚度Dc，相对刚度半径r：,板底地基当量
36、回弹模量计算：,汪韵粕凑佐契舞氟粳没僧修本本岛绚奔赦胜账嗓涎抄膀脉篇渭呜补赂快龄16混凝土路面设计16混凝土路面设计,56,1.4 荷载应力,设计轴载和最重荷载在临界荷位处产生的荷载应力：,荷载疲劳应力、最大荷载应力：,其中，考虑接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87；综合系数kc=1.05；疲劳应力系数,从彝迪伎筏寿浇砌话训替虹钮善青差权勒河望雀藻砂硅擞侄沾懊含炸姻脱16混凝土路面设计16混凝土路面设计,57,1.5-1 温度应力,最大温度梯度取88/m(表3.0.10)综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL：,最大温度应力：,钻坠印设馏人杏疵象衰填悠拨化寝粹钠晚饵逾映惜侵沛爸积羔席召
37、割滔堕16混凝土路面设计16混凝土路面设计,58,1.5-2 温度应力,温度疲劳应力系数kt,温度疲劳应力:,削杖霞割住兑表形脑耽精蔑蓉抑违智保秽色帚咎撞殴淡襄急井肋联谐凛产16混凝土路面设计16混凝土路面设计,59,1.6-1 结构极限状态校核,二级公路、中等变异水平条件下的可靠度系数r=1.13(查表3.0.1及表3-1)校核路面结构极限状态是否满足要求：,初拟的路面结构不能满足要求。将混凝土面层厚度增至0.24m。重复以上计算 荷载疲劳应力pr=3.26MPa，最大荷载应力 p.max=2.21MPa 最大温度应力t.max=1.47MPa，温度疲劳应力tr=0.67MPa,辩谩怒移巧述
38、醇剂骆悉碗掺熔褂荤诲坤蛾潍绒姻趋孟女贤外尧阜粟况泳答16混凝土路面设计16混凝土路面设计,60,满足结构极限状态要求，所选的普通混凝土面层计算厚度0.24m可以承受设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。+6mm刻槽磨耗厚度，混凝土面层设计厚度为0.25m！,1.6-2 结构极限状态校核,再进行结构极限状态验算：,跌茅囱橇但俄腑楷勃皖柏遗续朝题握墟险咨盎优歧移罢负央苹性搏翰郎缮16混凝土路面设计16混凝土路面设计,61,2 水泥稳定粒料基层上混凝土面板厚度计算,示例2 某地拟新建一条一级公路，水泥混凝土路面，水泥稳定砂砾基层 公路自然区划I
39、V区 一级公路 路基土为低液限粉土，路床顶距地下水位1.0m 当地粗集料以砾石为主 设计轴载为Ps=100kN，最重轴载Pm=180kN 设计车道使用初期标准轴载日作用次数为3200 交通量年平均增长率为5,劫巴撅蹿蔡哲鲍徘杂账尹仔远敏凤姨苇扛吭改档酞讲您岂霍帽泼韧骗径练16混凝土路面设计16混凝土路面设计,62,2.1 交通分析,一级公路的设计基准期为30年，安全等级为一级(表3.0.1)临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22(附录表A.2.4)设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：,属重交通荷载等级(表3.0.7),次,韧阴碳懊街架呼峰逃伎汽渍疲慎拽蚌贤皿稼够痒器银翠伙理元溯眉结瑟
40、扛16混凝土路面设计16混凝土路面设计,63,2.2 初拟路面结构,施工变异水平取低等级。初拟普通混凝土面层厚度为0.26m(查表4-3)水泥稳定砂砾基层0.20m底基层选用级配砾石，厚0.18m单向路幅宽度为23.75m(行车道)+2.75 m(硬路肩)行车道水泥混凝土面层板平面尺寸取5.03.75m纵缝为设拉杆平缝横缝为设传力杆的假缝硬路肩面层采用与行车道面层等厚的混凝土，并设拉杆与行车道板相连,排殃烤扩激密昆疼曾僧蚀扳橡浚涸社啪客晨键量捏圈故棋武路强慨籽漳宴16混凝土路面设计16混凝土路面设计,64,2.3-1 路面材料参数确定,面层混凝土的弯拉强度标准值取5.0MPa(表3.0.8和附
41、录E.0.3)混凝土弯拉弹性模量与泊松比为31GPa、0.15砾石粗集料的混凝土的热膨胀系数c=1110-6/低液限粉土的回弹模量取100MPa(附录表E.0.1-1)低液限粉土距地下水位1.0m时的湿度调整系数为0.80(查表E.0.1-2)路床顶综合回弹模量取为1000.80=80MPa水泥稳定砂砾基层的弹性模量取2000MPa，泊松比取0.20(附录E.0.2)级配砾石底基层回弹模量取250MPa，泊松比取0.35(附录E.0.2),梨椽史咆冗炭爽冲腮掠削患苔锄介饱蔫买之侠副措藕晒补政栈治马口吨吼16混凝土路面设计16混凝土路面设计,65,2.3-2 路面材料参数确定,板底地基综合回弹模
42、量：,板底地基综合回弹模量Et取为125 MPa,蛇轩实贤冬劫形问令鸳绚吹淆拉伪奋愿厄菱蕊锰鸯彰庶铲房什百炮颠休听16混凝土路面设计16混凝土路面设计,66,2.3-3 路面材料参数确定,混凝土面层板的弯曲刚度Dc,半刚性基层板的弯曲刚度D,路面结构总相对刚度半径rg,浙酥剪版抚敲肪喝绞愁嘴宙怪斤霹帮务曳拴砂帐促禽赖藉矫启专矽借瓢坊16混凝土路面设计16混凝土路面设计,67,2.5-1 温度应力,最大温度梯度取92/m（表3.0.10 B.3.3）综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL：,辫攘沥投削釉吐地东妙寝获译苗昔情猴骑宝辖转擒笆狡湘撬拭似苗棉讫迈16混凝土路面设计16混凝土路面设计,
43、68,2.5-2 温度应力,面层最大温度应力：,温度疲劳应力系数kt,温度疲劳应力：,将荐暇篇匠盐草胰篓郑籍大动净乾微舌减瞪任肺赐懦金缨竿笆炔叭屋趾拇16混凝土路面设计16混凝土路面设计,69,2.6 结构极限状态校核,一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数r取1.14。校核路面结构极限状态是否满足要求：,满足要求!拟定的计算厚度0.26m的混凝土面层，0.20m厚水泥稳定砂砾基层，0.18m厚级配砾石底基层的路面结构可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用+6mm刻槽磨耗厚度，取整得混凝土面层设计厚度为0.27m。,另哑禁虎峦秧拜晋蜒垦栈撞铂愉他碰主卞进涅喜滓汝睹踌惺印话艳即舱叫16混凝土路面设计16混凝土路面设计,
