水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究-毕业论文

1、毕业设计论文相关材料题 目 水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究 专 业 工程力学 班 级 05级1班 学 生 周静 指导教师 卢波 重庆交通大学 2021 年目 录第一局部: 毕业设计任务书第二局部: 开 题 报 告第三局部: 文 献 综 述第四局部: 外 文 翻 译 毕业设计论文任务书题 目 水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究 任务起止日期 2021 年 1 月 6 日 2021 年 6 月6 日学 院 土建学院 专 业 工程力学 学生姓名 周静 学 号 05980102 指导教师 卢波 系主任 陈世民 院 领 导 向中富 课题内容： 2.不同温度梯度情况下，对水泥混凝土路面结构应力

2、的影响 3.改变结构层材料参数，在同一温度分布情况下应力的比照分析 课题任务要求： 1写作要求:中心突出、结构合理、论据充分、资料详实、结论准确；2字数要求12000以上；3文献检索10篇以上。4严禁“复制他人之作；主要参考文献： 1 唐伯明, 蒙华等. 欧美水泥混凝土路面设计使用现状综述J . 公路, 2003 , 10 :37 - 39 2 张笑冬, 王杰, 李国峰等. 高速公路开展综述J . 东北林业大学学报, 2001 , 29(4) :77 - 79 3 黄志义. 路基路面工程M . 浙江科学技术出版社, 2002 :249 - 381. 4 Concrete Pavement fo

3、r General - Aviation , Busi2ness and Commuter Aircraft. American Concrete Pave2ment Association , 2002 :1 - 12 5 The Benefits of Concrete Highways. ConcreteRoads for the Long Haul , 2000 :2 - 7 6 甄占红, 贾学民. 高速公路的开展现状J .经济论坛, 2000 , 18 :38 7 Peter Zrymiak , Gerry Roberts. Partnering to Develop Concret

4、e Pavements in Western Canada. The Canadian Experience Session Of the Annual Conference of the Transportation Association of Canada Halifax ,Nova Scotia , 2001 毕业设计论文开题报告题 目 水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究 专 业 工程力学 班 级 05级1班 学 生 周静 指导教师 卢波 重庆交通大学2021年 一、选题目的的理论价值和现实意义交通运输是国民经济的大动脉，是国民经济开展的物质根底。一个完整的交通运输体系由铁路、道路

5、、航空、水路等运输方式组成，它们各具特点，承当各自的运输任务，又相互补充，形成综合的运输能力。道路运输以其机动灵活性大、普及面广、适应性强、速度快、造价底、运量大等特点在综合运输体系中占有一席之地。概括地说，道路具有交通、形成国土结构、营造公共空间、防灾和繁荣经济等方面的功能。近几十年来，我国的公路交通事业及其科学技术虽有很大的开展，但我国公路不仅数量少、标准底、质量差，而且公路的密度及铺装率远远底于兴旺国家水平，离国民经济开展的需要还很远。我国公路交通面貌鱼待改善。路面是在地基上用各种筑路材料铺筑的供汽车行驶的结构层。设置路面的目的是加固行车局部，使之在行车和各种自然因素作用下有一定的强度和

6、稳定性保证，满足行车的平安、迅速、经济、舒适的需要。为了保证道路全年通车，提高行车速度、平安性和舒适性，降低运输本钱和延长道路使用年限，路面应具有下述一系列性能:(1)强度和刚度;( 2)水温稳定性:(3)耐久性:(4)外表平整度:(S)外表抗滑性能;(6)少尘性;(7)噪声底。路面是道路直接承受行车作用的局部，它下面受到路基的支撑作用，两侧受到路肩的支撑和保护。路面结构层一般由面层、基层和垫层组成。按面层的使用品质、材料组成类型以及强度和稳定性的不同，可将路面分成四个等级:(1)高级路面;(2)次高级路面;(3)中级路面;(4)低级路面。从路面力学性能出发，一般把路面分成柔性路面和刚性路面两

7、种结构类型，柔性路面指粒料为主的沥青路面及一般的粒料路面.;刚性路面指水泥混凝土路面，因其具有较高的强度和弹性模量，在荷载作用下变形小而得此名。水泥混凝土路面是以水泥和水合成的水泥浆为结合料，碎(砾)石为骨料，沙为填充料，按适当的配合比例，经加水搅拌、摊铺、.振捣、整平和养护而筑成，除了在接缝区和局部范围(边缘和角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。其特点为强度和刚度高，稳定性好，使用寿命长，能适应较繁重的交通量，平整无尘，能保证高速行车。水泥混凝土路面初次修筑于1876年的法国，距今己有100 多年的历史。由于水泥混凝土路面能适应现代化交通重载、繁忙而快速的运输要求，而且经久耐用，因而在城市道路，

8、厂矿道路、机场道路和停车场上常常被采用，我国干线公路上也将大力推广水泥混凝土路面。与其它类型的路面相比，水泥混凝土路面具有以下优点: (1)刚度大、强度高、板体性好;(2)耐久性好;(3)稳定性好:(4)平整度和粗糙度好;(5)养护费用少，运输本钱底;(7)色泽鲜明，反光能力强，有利于夜间行车。当然，它也有诸如挖掘和修补困难、对水泥和水需求量大、噪声大等缺点。环境对水泥混凝土路面的影响很大。如路基湿度状况的变化将影响路面结构强度、刚度和稳定性，而大气降水和蒸发、地面水的渗透、地下水等因素都能在一定程度上影响路基的湿度状况;冰冻与融冻会严重影响路面的整体刚度，有时甚至出现中断交通的严重后果。影响

9、水泥混凝土路面温度状况的因素也很多，其中最主要的是气温和太阳辐射。大气温度在一年四季出现周期性的变化，每一天的昼夜气温变化也呈现一定幅度的周期性。水泥混凝土路面直接暴露在大气之中，经受着这些变化的影响，特别是面层材料所受影响最大。水泥混凝土路面顶面的温度变化与大气温度变化大致是同步的，但是由于局部太，阳辐射热被水泥混凝土路面吸收，所以在夏天烈日照射下的水泥混凝土路面顶面温度略高于大气温度，有时会高出气温达之多。水泥混凝土面层结构不同深度处的温度也同样随着大气温度产生周期性变化，但是变化的幅度随着深度的增加而减小。道路使用的长期实践使人们逐渐认识到水泥混凝土路面温度状况可能对水泥混凝土路面结构的

10、强度和使用效果带来严重的危害。从力学上分析，由于水泥混凝土路面·结构内的不稳定热流，路面结构的每一局部都将随着温度的升高或降低而趋于膨胀或收缩，这将使混凝土产生变形，如果这种变形y到约束，水泥混凝土路面中就会在出现应力，称之为温度应力。例如，当气温上升时，路面板的长度便欲随之伸长，但板受到前后板的制约以及板底与基层的摩擦力的制约而不能自由伸长，于是在板内便产生一定的内压应力;相反，在气温下降时，路面板有随之缩短的趋势，受到制约后，便会在板内产生受拉的内应力。在某些情况下，温度应力(或和其它荷载产生的应力共同作用)能导致路面板的破坏。因此，对水泥混凝土路面温度应力的研究意义重大。二、本

11、课题在国内外的研究状况及开展趋势水泥混凝土路面受温度变化的影响，将产生变形。温度变化所引起的变形如果受到约束，将会产生温度应力，有时温度应力甚至会大到超过荷载引起的应力，使路面遭到破坏。例如，由于混凝土路面板顶部和底部的温差，使面板白天隆起夜晚下凹，称为温度翘曲。温度翘曲变形如果受到约束也将导致面板产生应力，称为温度翘曲应力。所以说温度应力是促使路面板破坏的直接原因之一。因而，研究水泥混凝土路面的温度应力具有重要的工程意义。进行水泥混凝土路面结构设计，必须对温度变化在路面板内产生的应力进行分析，以了解应力的最大值及出现的位置。有关水泥混凝土路面温度应力的研究，早在本世纪二十年代就己经引起人们的

12、重视。1920年，C.Olde:和A.T.Goldbeck根据材料力学原理，提出了最早的水泥混凝土路面荷载应力计算和厚度设计方法，但当时并未考虑温度应力的影响 1927年，Westergaard提出了混凝土路面由于温度变化引起的应力分析方法，1938年，Bradbury根据Westergaard温度应力计算公式绘制了温度应力系数曲线，使计算方法得到简化。水泥混凝土路面翘曲应力的分析方法，目前被广泛采用的仍然是Westergaard于1927年提出，后经Bradbury开展的计算理论。这一理论，采用Winkler地基模型，假设板同地基始终保持接触(即使板向上翘曲变形也如此)，温度沿板厚呈直线变化

13、以及地基反力为唯一约束。这些假设同路面板在温度梯度影响下的实际情况不太吻合，因而计算结果有较大出入(特别是在板的长度较短时) 1940年，Thomlinson假设路顶面温度随时间呈正弦变化，根据Timoshenk。的温度应力公式，导出了温度沿板厚呈非线性变化时，可分别计算伸缩变形完全受约束，翘曲变形完全受约束以及两者完全受约束的温度应力计算公式。而后，Ghosh在1960年提出了一种新的计算方法，考虑Winkler地基上的矩形板在正温度梯度(顶面温度高于底面)作用下中部拱起时，由于板的自重约束所引起的翘曲应力也于1971年提出了类似的方法，采用刚性地基上圆板的假设，导出了正温度梯度作用下因自重

14、约束而产生的翘曲应力计算公式1993年，Fwa和Tan利用经典薄板理论，得出了Pasternak地基上水泥混凝土板的温度应力解，研究说明Winkler地基上的解只是 Pasternak地基上解的特例，且后者的假定比前者更符合实际情况。六十年代中期以来，有限乖法的应用使水泥混凝土路面应力分析与设计计算有了新的开展。与此同时，水泥混凝土路面温度应力的分析也出现了新的转机。1972年，姚祖康应用有限元法分析了Winkler地基和半无限地基上混凝土路面的温度翘曲应力，分析时考虑了半自重约束和板同地基局部脱空的影响。为了验证温度翘曲应力分析结果，同济大学和安徽省公路勘测设计院等单位在1983年合作进行了

15、不同长度混凝土路面板温度翘曲应力的实验测定工作。在此根底上，严作人和王士林分别探讨了温度沿板厚非线性分布及混凝土板和地基的徐变特性对翘曲应力的影响。高博和王秉纲于1987年利用Laplace变换和近似反演方法导出了粘弹性Winkler地基板温度翘曲应力的计算公式。其结果说明，板和地基的粘弹性可减小板的温度翘曲应力。周虎鑫、陈荣琪和何兆益于1995年对Westergaard计算温度翘曲应力方法与有限元法进行了比拟，一并编制了相应程序，计算了水泥混凝土路面的温度翘曲应力，得出了温度翘曲应力与水.泥混凝土路面的基层材料参数间的关系。 1998年，周虎鑫、陈荣生和齐诚以有限元初应变增量法为根底，对水泥

16、混凝土路面温度翘曲应力进行了分析，并编制了相应程序，但其中的某些假定与实际情况有一定出入。综合上述研究可以看出，几十年来，在各国学者的研究之下，水泥混凝土路面温度应力的分析方法和计算理论日在不断开展，但仍然存在不少问题。一方面，大局部研究都集中于水泥混凝土路面温度翘曲应力方面，对水泥混凝土路面板中温度分布的非线性考虑缺乏，更谈不上对水泥混凝土路面温度应力的全面分析。另一方面，许多学者都把研究重点集中于某一特定参数或某一特定环境，从而使研究的结论缺乏普适性。 三、研究重点 计算温度应力,需要分析路面温度场,对于路面而言,存在三种热量传递模式,即对流、辐射、传导。对于辐射,太阳辐射能中有一局部被路

17、面吸收,有一局部被反射,还有透过路面,而路面本身也辐射能量,其辐射能力与物体绝对温度的四次方成正比。温度翘曲应力来源于路面温度差异产生翘曲变形且受到变形约束,包括板的自重、相邻板的约束、面板与基层的摩阻等。另根据他人的现场调查,温度梯度在路面结构中逐渐减小,在一般厚度的砼面层,其下基层和土基温度变化很小,即使在面层温度变化较大的6、7 月,基层日温度变化也只有24 ,而土基的温度变化在2 以下。在一般厚度的砼面层,气温下降较快, 可按最大温度梯度计算。由于日温度的周期性变化,在基层和底基层中,温度梯度明显减小,在土基中那么更小。根据?公路水泥混凝土路面设计标准?(JTGD40- 2002) ,

18、选取砼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。在进行热与结构的耦合分析中,主要考虑温度相对稳定时的翘曲应力,将各层接触面温度作为约束条件,不考虑空气的对流和路面的辐射,通过计算可求得各节点的温度分布,另外也可以输入辐射量、对流系数等参数直接求出温度分布,但需考虑一天中温度近似于正弦分布,较复杂,可操作性不强。ANSYS 软件中对于热应力分析问题推荐采用顺序耦合分析,先进行热分析计算,将热分析所得的节点温度施加到结构单元的节点上,再求解温度应力,施加汽车荷载后可单独求汽车荷载应力或汽车和温度共同作用下产生的应力。为便于与标准计算值对照,先用ANSYS 分别求出温度应力、

19、荷载应力,再探讨温度场和行车荷载对路面所形成的复合应力。热分析1) 首先选定单元类型,本分析建立的是三维模型,土基、底基层、基层的热单元选用Thermal solid70 ,面层选用Thermal solid 90。2) 在材料参数设置时,将材料的回弹模量、泊松比、密度及导热系数输入。3) 三维模型中层间采用完全连续,用体(vol2ume) 与体的粘结(glue) 。4) 把材料属性施加到体上, 然后划分网格(mesh) ,该模型中采用自由网格。5) 按温度梯度施加温度荷载。按正温度梯度设置,即板顶温度比板底温度高,板边向下翘曲,板底面受拉应力。6) 求解,可得各节点的温度分布。利用大型有限元

20、软件ANSYS ,通过层面温度约束可方便快捷地求出结构层各节点的温度分布,通过其耦合功能,可求出最大温度应力及其位置。在施加汽车荷载作用下,可单独求出最大汽车荷载应力或汽车和温度场的复合应力,并分析不同的因素对应力的影响效应。利用ANSYS 的强大后处理功能,可直观一定横截面上的应力分布图。四、主要参考文献1 JTGD40 - 2002 ,公路水泥混凝土路面设计标准 S .2 胡长顺,王秉纲. 复合式路面设计原理与施工技术M . 北京:人民交通出版社,1999.3 姚祖康. 水泥混凝土路面设计M . 合肥:安徽科学出版社,1999.4 龚曙光. ANSYS 工程应用实例解析M . 北京:机械工

21、业出版社,2003.5 刘银生,杨东援. 刚性路面有限元分析新见解J . 中南公路工程,1999 6 周虎鑫,陈荣生,何兆益. 水泥混凝土路面板的温度翘曲应力分析J . 重庆交通学院学报,1995 ,14 (4) : 282357 谈至明,周玉民,刘伯莹. 水泥混凝土路面板温度翘曲应力J . 公路,2004 ,11 (11) : 63267.8 李恩林，陈斌生.微机接口300 例.北京：机械工业出版社.20039 曾繁泰，陈美金.VHDL程序设计.北京.清华大学出版社.200110 潘松，黄继业 曾毓.SOPC技术实用教程. 北京.清华大学出版社.200511 马忠梅，李善平，康慨，叶楠. A

22、RM &Linux 嵌入式系统教程.北京：北京航空航天大学出版社.200412 魏立伟.计算机硬件开放式实践教学初探.高等工程教育研究五、指导教师意见 指导教师： 六、学院毕业设计论文指导小组意见 负责人： 毕业设计论文文献综述题 目 水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究 专 业 工程力学 班 级 05级1班 学 生 周静 指导教师 卢波 重庆交通大学2021年内容摘要：分析水泥混凝土路面结构的意义和目的，水泥混凝土路面结构现状和开展前景关键字:水泥混凝土路面 结构层 力学性能1水泥混凝土路面结构性能水泥混凝土路面是一种复合结构。行车荷载和环境因素作用下，其使用性能的衰变速率主要与路

23、面结构的物理性质有关，其中就包括复合结构的组合性质。路面是由不同结构层次组成的复合结构，从上到下依次为面层、基层、垫层，各结构层在整个体系中具有不同的功能，发挥着各自的作用，从而满足行车使用要求。路面结构除了为行车提供舒适性和平安性以外，其主要功能是承受汽车荷载及环境影响，并将荷载自上而下扩散到地基。由于扩散的作用，路面结构中的应力自上而下逐渐减小，各个结构层的强度和刚度也随之降低。水泥混凝土路面板具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形小，混凝土板通常工作在弹性阶段，也就是说，在汽车荷载作用下，板内产生的最大应力不超过水泥混凝土的比例极限应力。当水泥混凝土板工作在弹性阶段时，基层和土基所承受

24、的荷载及产生的变形也很小，因此也工作在弹性阶段，从力学分析来看水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。水泥混凝土面层直接承受重复的车辆荷载和环境因素温度和湿度的共同作用，所以要求其具有较强的抗弯拉强度和耐久性以及良好的外表特性，如耐磨、抗滑、平整、低噪声等。面层通常采用等厚断面，其厚度一般为180320mm。资料说明，当面层厚度由200230mm 增加到250mm 以上时，路面的使用性能可以得到显著提高，而当厚度增加到300mm 以上时，面层厚度的增加对使用性能的影响就不再明显。基层位于混凝土面层下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层和土基中，因此，对基层材料的要求是应具有足够的抗

25、压强度、密度、耐久性和扩散应力的能力。基层材料根据交通等级、地域条件及经济性等因素，一般选用贫混凝土、沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定工业废渣、级配碎石、级配砾石、石灰稳定土等，最常用的是水泥稳定粒料和石灰粉煤灰稳定粒料。基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300650mm，以满足立模和摊铺机械施工操作的要求。厚度一般为120230mm。垫层是底基层和土基之间的层次，它的主要作用是加强土基、改善基层的工作条件。在地下水位较高的地区铺设的能起隔水作用的垫层称隔离层；在冰冻较深地区铺设的能起防冻作用的垫层称防冻层。此外，垫层还能扩散由基层传下来的应力，以减小土基的应力和变形。所以当混凝土面层和基层

26、的厚度小于防冻最小厚度，或路基有不均匀沉降、不均匀变形，以及排水基层的下面，均应设置垫层。因此，路面结构设计成为混凝土路面设计中的一个最为主要的方面。而结构设计必须依赖于反映各设计因素与结构反响之间定量关系的模型，结构反响表现为结构在荷载或环境因素作用下的应力、应变和变形量。2水泥混凝土路面结构的破坏混凝土路面的结构性损坏，主要表现为断裂、唧泥和错台以及接缝碎裂。板块的断裂可以归结为由于板内的应力超过了混凝土的强度而引起。现行的设计理论说明，如果路面各层性能正常，层间界面完全接触，设计和施工良好的水泥混凝土路面，一般要经过长期使用且到达设计使用年限后，才会开裂破坏。然而，从实际调查来看，相当多

27、的水泥混凝土路面在远未到达设计使用年限前，就己经出现了不同程度的开裂，甚至断裂。因此，通过结构分析，建立更为精确的荷载与环境因素的作用与混凝土路面结构反响之间的定量关系，不仅有利于完善水泥混凝土路面设计计算理论，同时还可以减少混凝土路面的结构性损坏，降低路面管理和维护费用。3水泥混凝土路面结构在国内外的开展对水泥混凝土路面进行结构分析，是水泥混凝土路面研究人员从未停止过的工作。20 世纪20 年代至50 年代威斯特卡德H.M. Westergaard、霍格、舍赫捷尔O.IIIextep、波米斯特等人在混凝土路面应力分析和设计方法方面的奉献为当代混凝土路面设计方法奠定了根底，总的来说，目前世界各

28、国的混凝土路面设计方法都是以弹性地基板的荷载应力、温度应力分析方法为根本理论，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。但是其设计理论与方法的各主要组成局部，数十年来被不断的改良与完善，设计方法也更加符合工程实际。田波针对大量超重车辆的出现，应用有限元法分析了特重车辆对水泥混凝土路面荷载应力的影响，并对计算结果进行回归分析。黄立葵以弹性地基薄板有限元程序为工具，分析四类特种荷载作用下混凝土路面临界荷位及荷载应力，提出了荷载应力计算诺模图和显式化公式。谈至明介绍了普通混凝土路面结构(单层和双层)的荷载应力计算理论方法、车辆荷载和结构边界条件的处理，有限元计算结果的回归以及综合系数确实定

29、方法。毛成利用弹性层状理论，从三维数值分析的角度，分别从面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。水泥混凝土路面作为一种高级刚性路面结构形式, 其应用已超过百余年。水混混凝土路面以其抗压、抗弯、抗磨损、高稳定性等诸多优势, 在各级路面上得到广泛应用。在我国高等级公路中水混混凝土路面日渐增多, 加上一些地域的路基更适合水混路面, 使得水混凝土路面科学化施工的问题摆在许多施工单位面前。我国高速公路路面主要采用沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种形式, 相对来说, 水泥混凝土路面给社会的印象较差, 常见病害有: 唧泥、断板、开裂等, 有些甚至刚通车就开始修补

30、,质量不良状况特别严重, 极大的影响了行车的舒适性和平安性,在社会上造成了极大的影响。因此导致近年来国内在高等级路面上采用水泥混凝土路面越来越少。4参考文献 1 唐伯明, 蒙华等. 欧美水泥混凝土路面设计使用现状综述J . 公路, 2003 , 10 :37 - 39 2 张笑冬, 王杰, 李国峰等. 高速公路开展综述J . 东北林业大学学报, 2001 , 29(4) :77 - 79 3 黄志义. 路基路面工程M . 浙江科学技术出版社, 2002 :249 - 381. 4 Concrete Pavement for General - Aviation , Busi2ness and

31、Commuter Aircraft. American Concrete Pave2ment Association , 2002 :1 - 12 5 The Benefits of Concrete Highways. ConcreteRoads for the Long Haul , 2000 :2 - 7 6 甄占红, 贾学民. 高速公路的开展现状J .经济论坛, 2000 , 18 :38 7 Peter Zrymiak , Gerry Roberts. Partnering to Develop Concrete Pavements in Western Canada. The Ca

32、nadian Experience Session Of the Annual Conference of the Transportation Association of Canada Halifax ,Nova Scotia , 2001 8 Susan Tighe , Rico Fung , Tim Smith. Concrete Pavements in Canada :State - of - the - art Practice. 7th International Conference on Concrete Pavements - Orlando , Florida , US

33、A - September 9 - 13 , 20019 姚祖康. 水泥混凝土路面的温度翘曲应力J . 同济大学学报,1981 , (3) : 44254.10谈至明,周玉民,刘伯莹. 水泥混凝土路面板温度翘曲应力J . 公路,2004 ,11 (11) : 63267.毕业设计论文外文翻译题 目 水泥混凝土路面结构层温度力学影响的研究 专 业 工程力学 班 级 05级1班 学 生 周静 指导教师 卢波 重庆交通大学2021年A2B02: Committee on Rigid Pavement DesignA2B02:钢筋道路设计委员会Chair: Kathleen T. Hall主席：凯思林

34、关于钢筋道路设计技术与实践方面的陈述参谋：凯思林三种常用的钢筋水泥路面：1 平面连接水泥混凝土路面JPCP的横向连接点间隙少于5米而且在混凝土路面没有配筋梁。然而平面连接水泥混凝土路面可能含有钢钉条穿过横向连接点，钢条穿过纵向连接点。2 节钢筋混凝土路面JRCP)的横向连接点间隙在9至12米之间。在混凝土路面含有配筋梁。加固钢将混凝土路面中的所有裂缝都紧紧的固定在一起。在所有的横向连接点和纵向连接点中都各自用到了钢条。3 连续配筋混凝土路面CRCP)没有整齐的横向连接点间隙但是其钢筋量比平面连接水泥混凝土路面多。硬质钢在一定得间隙内能影响横向裂纹的大小。因此高质钢被用来将这些横向裂纹紧紧的连接

35、在一起。横向配筋钢被广泛应用。据1999年的一个调查得知：在美国，至少百分之七十得州级道路设计机构都使用平面连接水泥混凝土路面。大约有百分之二十的地区使用节钢筋混凝土路面，大约百分之六到百分之七的道路设计机构采用连续配筋混凝土路面。主要用于城市道路。有几个地区报告说，他们没有建立混凝土路面。混凝土路面设计方案使用最广泛的混凝土路面设计程序刊登在1986年和1993年由美国各州公路及交通工作者协会详细阐述的路面结构设计指南上注意：1993年版本的不同之处仅在于覆盖了1986年版设计的那一章一些国家利用1972年的美国各州公路及交通工作者协会 AASHO 的临时指南程序 4 ，波特兰水泥协会主成分

36、分析程序 5 ，或者是应用他们自己的经验或机械经验程序，或设计目录。混凝土路面厚度设计的主要参数以下各段描述了混凝土路面设计程序的关键输入参数。通车量较多的路面设计随着经济的增长当前卡车的重量和体积也随着增长，因此在预先设计道路的时候必须考虑到重型卡车车轴超负荷的数量。在美国国家公路官员协会所采取得方案中，其设计就预先考虑了车轴的超负荷量。新时代的交通运输系统 这一时期被叫着18硖单轴载荷时期。计算出来的负荷因素与某一指定类型的标准车轴说造成的破坏有关路基地基自然土壤和路底的路基反响系数K值可以通过板轴承试验测出。但通常是从土壤类型，土体强度的措施，如加州承载比 CBR的 ，或从现有的道路反挠

37、度测试中估算。自然环境1 温度和湿度的日变化和季节性变化都会在很多方面影响钢凝水泥路面，包括以下方面，水泥路面上温度随季节和时日的不断变化将会影响横向连接点的负载能力。2 日常温度周期性变换所引起路面坡度的上下变化。3 混泥土过硬，在施工期间常常路面会发生永久性的上翘，从而造成损耗高温度梯度路面，路面湿度季节性的变化而向上翘。4 人行道积水在雨季没有没排尽而腐蚀路基和根底材料，冻融消弱路基土。冻融破坏某些混泥土的混合比例。5 腐蚀铆钉或钢筋，甚至两者，特别是在沿海地带和冬天用来存放冰盐地方。虽然自从早期的混泥土路面设计试验中就证实了气候对混泥土性能的影响，但是最近的一些实地勘测和分析研究对更好

38、地了解和定量分析这些影响起到了重要作用，以致能在厚度设计中更充分地考虑气候因素。混凝土材料性质就路面厚度设计的目的来说，混凝土的特点在于抗弯强度和弹性模量。混凝土抗弯强度通常由梁的第三点荷载试验中28天的断裂模量决定，或可由抗压强度来判断。相应的弹性模量也能测得，但通常根据其强度资料估算。除了强度和刚度，混凝土混合料的耐久性对路面的长期性能也有重要影响。路基基层为混凝土板的建造提供稳定的平台，提高了路面结构中路面和排水系统施工时的平整度，且保护根底不受霜冻侵入的破坏。有些路基还能显著减小弯曲应力和路面的偏斜，并提高接头和裂缝处荷载的转移。在涉及混凝土路面支撑和浅地表排水性能时，路基的预计弹性模

39、量、侵蚀度对混凝土路面的潜在摩擦和联系，以及其排水能力等因素都应考虑。性能标准所有的路面厚度设计程序都会涉及到决定路面使用寿命的性能标准。在美国各州公路及交通工作者协会AASHTO指南中，性能标准就意味着交通荷载的累积破坏导致适用性行车舒适度的降低。局部控制通路法采用了疲劳裂纹标准和侵蚀标准。设计的可靠性路面设计的可靠度，既常说的平安系数，反响了业主所能接受的过早破坏的危险度。实用等级更高的设施和更大的交通量保证着设计中更高的平安系数。AASHTO指南中提到对交通的单轴等代荷载输入量作可靠性调整能保证平安性。调整额度是同AASHTO范本相联系的整体偏差标准的结果之一，分别反响了：1对各输入量估

40、计的失误，如单轴等代荷载，K级路基，混凝土强度及适用性等；2设计的配合等级基于的资料导致的误差；3复制失误相同条件下看似相同的路面截面之间性能的不同；照此对交通输入量作了可靠性调整后，材料投入应采取平均值k值，MR，E，也就是说其他平安因素都不应用于这些投入。在引入可靠性观点之前，混凝土路面厚度设计中保证平安的传统方法是对材料加固的混凝土提出平安系数要求如定量减少对材料的加固，使设计更传统。这种方法仍应用于素混凝土波特兰水泥协会程序。美国各州公路及交通工作者协会设计指南AASHO道路试验中的主要环节素混凝土接缝路面JPCP和钢筋混凝土接缝路面(JRCP)的截面性能经验模型可预测应用轴载的记录大

41、小为路面厚度，轴型单轴或双轴，重量及终极适用性的综合作用之一。这种独创模式只在AASHO道路试验的设计，交通条件，气候，路基及材料中使用。这种模式已被修改，并扩大到能够估计允许轴重应用，对混凝土强度，路基K值及与混凝土E等条件的一个给定终极适用度，且不同于AASHTO道路试验。AASHTO设计指南也被扩充，以适应转混合轴载重的改变，相当于负载相等因素使用中80千牛18千磅单轴等代荷载输入量。18-磅1ESALS通过使用等量负载因子。AASHO模型的An important aspect of the extended AASHO model is that the loss of servic

42、eabi一个重要方面是延长了适用损耗corresponds to a predicted number of axle load applications does not include对应的预测轴荷载应用，不包括任何可供参考的断层路面粗糙度，因为尽管AASHO的刚性路面道路试验没有得到很大支持，但它们没有错误。那个设计适用损耗的推定完全是由于楼板开裂。此外，它是一个外推的AASHTO模型，适用于能预测性能的柔性路面人行道，人行道与路面的接缝，节缝距路面以外的其他地方适用于AASHO道路试验，连续配筋混凝土路面或不同水泥混凝土路面在气候条件下，可能产生明显卷曲和翘曲压力不同于AASHO道路试

43、验区段。1986-1993 AASHTO指南 在1986-1993 AASHTO指南中包含了许多修改步骤，比方混凝土和沥青过程，但根本的设计模式还是保持以前的版本。在1986-1993步骤中主要修改了AASHTO混凝土路面设计方法如下： 增设排水调整因素Cd，乘数楼板厚度假定小于1.0的排水条件不如那些在AASHO道路试验大于1.0更好的排水条件; 确定设计K值作为函数的路基回弹模量，深入到刚性层，根底厚度和弹性模量，可蚀性的根底材料和季节变化在土壤中的支座; 介绍角落应力调整J -因子值随路面类型连接缝或连续配筋混凝土路面 ，负荷转移 doweled或累计联锁，承载类型 沥青或混凝土，以及可

44、靠性调整适用于设计ESAL投入，而不使用的一个存在平安隐患的破裂模量因素。1998年AASHTO补充指南用于混凝土路面修订后的AASHTO设计模型是在1998年AASHTO补充指南中提出的，是在NCHRP开发工程1-30中开发的并以LTPP 研究中的GPS - 3 ，GPS- 4 ，和GPS-5 JPCP ，JRCP和CRCP科的分析实地验证了的。NCHRP工程 研究的目的是为了评估和改善AASHTO指南的表征路基和基地支持。原版的AASHO实证模型是采用在颗粒基地上的荷载试验中的初次毛K值来校准的，而1986年指南用以确定设计K值的方法，是根据季节调整后按年率平均K值作为所谓的“复合 路基加

45、基地 K值的。一个关键的研究建议是，为了在现有的AASHTO机械经验方法下的混凝土路面设计，AASHO道路试验路基和刚性路面设计中的路基工程应被以季节调整的按年率平均静态弹性k值所定性。1998年AASHTO补编是在承载板试验，土壤类型和性质的相关性，CPR，或提供效劳的路面挠度测量础的根底上提出测定适当设计K值的指导方针的。1998年AASHTO的补充建议在混凝土路面性能的根底上的有益有害影响都应被考虑，不是在K值，而是在计算板应力对负载以及温度和水分梯度的反响。使用相同的过程，即延长于1961年的原版的AASHO道路试验实证模型，一个新的AASHTO设计模型推导以a符合建议表征设计k值和b

46、考虑在板中的基模，根底厚度，板和根底摩擦，联合间隔，边缘支持，温度和湿度梯度，交通负荷的应力的影响。应力分析利用了三维有限元模型，这是在路面中的AASHO道试验，阿灵顿道测试和进行主成分分析中的板挠度测量试验的应力比拟衡量株计算验证了的。回归方程后来开展到涉及设计因素的计算应力。三维有限元模型还用于建立一个用于为无夹缝连接路面的角落载入的设计检查。在早期版本的AASHTO刚性路面设计程序中，假设适用性的损失是由于只板开裂，那电脑板厚度需要支持预期的ESALs到选定的终端效劳能力水平。如果故障在路面上开展到大大有助于损失适用性的程度，路面本来应在设计中; 即它已早于预期到达了终端适用性。以适当的

47、方式来防止故障，不是增加板厚度，而是设计联合承载系统以致于故障讲不会开展到丧失适用性的程度。主成分分析法主成分分析中的公路街道混凝土路面设计程序评估候选的路面设计关于两个潜在的失效模式：疲劳和侵蚀。该程序的开发是利用应力的有限元分析的的结果，在混凝土路面上，这种应力是由联合，边缘和角落载入导致的。该分析考虑到一定程度的由夹缝或是累计连锁提供的负荷转移和一定程度的由混凝土承当提供的边缘支持优势。主成分分析的程序，如1986-1993 AASHTO程序，采用了“复合k 的概念设计，其中K是一种路基土壤k，根底厚，基地型颗粒状或水泥处理的功能。 疲劳分析包含的假设是大约百分之六的所有卡车荷载将通过充分靠近板边来产生一个重要拉应力。用于目前主成分分析的程序的疲劳模型原木允许负荷重复与应力的强度比与1966年所使用的的主成分分析的程序相同，除了在高负荷重复范围内对消除间断的改变。平安的一个因素是以减少MR的1个标准差引进了疲劳分析。量化分析是用车轮负荷作为板厚度的一个功能和基金会K值使板角落偏离并使板根底界面的压力得到估量来侵蚀能量工作率。额外的平安系数可以应用于轴重