路基路面13水泥设计

1、Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第十六章水泥混路面设计Portland Concrete Pavement Design东南大学交通学院路基路面工程教学小组huangxmseuTel:025-8379 5184Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.主要内容u第一节u第二节u第三节u第四节u第五节u第六节u第七节u第八节水泥路面设计概述水泥路面弹性地基板理论水泥路面的应力分析路面结

2、构的可靠度水泥路面的设计参数水泥路面结构组合设计我国水泥路面设计路面养护与评价School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述1、水泥混路面的力学及工作特点Ø1）水泥路面的力学特征ª混的强度及模量远大于基层和强度和模量；ª水泥混本身的抗压强度远大于抗折强度；ª板块厚度相对于平面较小，板块在荷载作用下的挠度（竖向位移）很

3、小；ª 混板在自然条件下，沿板厚方向的温度梯度，会产生翘曲现象，如受到约束，会在板内产生翘曲应力；ª 荷载重复、温度梯度反复变化，混School of Transportation Southeast University，板将出现疲劳破坏。东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述1、水泥混路面的力学及工作特点Øü2）水泥混路面的力学模式弹性地基上的小挠度薄板模型弹性地为混板下的基层与的应力应变很小，

4、不超过材料的弹性区域弹性板：因为板的模量高，应力承受能力强，一般受力不超过弹性比例极限应力；挠度与板厚相比很小。水泥混路面设计理论：弹性地基上的小挠度薄板理论School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述1、水泥混路面的力学及工作特点Øü3）水泥混路面的工作及设计特点抗弯拉强度低于抗压强度，决定路面板厚度的强度设计指标是抗弯拉强度；&#

5、252;ü车轮荷载作用主要的影响是疲劳效应；温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲劳特性；ü板的使用还受限于支承条件，不均匀支承及板底脱空对板内应力的分布影响极大。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述2、水泥路面的主要破坏类型与设计标准Ø1）水泥路面的主要破坏类型唧泥断裂唧泥错台拱起拱起接缝挤碎错台Sc

6、hool of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述u2）水泥路面的荷载作用p重载作用School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设

7、计概述u2）水泥路面的荷载作用p重载作用School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述Ø3）水泥路面的设计标准ü结构承载能力板不出现断裂，要求荷载应力与温度应力的疲劳综合作用满足材料的设计抗拉强度：lr (s p + s t ) £ fr即：ü行驶舒适性错台量，要求设置传（基层及结构布置满足）ü耐久性唧泥与

8、拱胀，要求基层水性好，板与基层联结。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述3、水泥路面结构设计的主要内容1）路面结构层组合设计；2）混路面板厚度设计；3）混面板的平面与接缝设计4）路肩设计；5）混路面的钢筋配筋率设计School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Genera

9、ted by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述4、水泥路面的轴载换算与交通分级Ø1）水泥路面的标准轴载及轴载换算单轴双轮组100kN(1 + g )tg-1365 Nh=sNeSchool of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科公路等级纵缝边缘处（临界荷位）高速公路、一级公路0.170.22、三级、四级公路行车道宽>7m0.340.39行车道宽7m0.540.62Generated by Foxit P

10、DF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第一节水泥路面设计概述Ø2）水泥路面的交通等级划分及设计基准期School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论5、小挠度弹性薄板假设üüüüü薄板：板厚度h远小于板中面的最小边中面：平分板厚

11、度h的平面；b(如b/8b/5)的板称为薄板；弹性曲面：薄板弯曲时，中面所弯成的曲面；挠度：中面内各点在横向的(即垂直于中面方向的)位移；小挠度弹性薄板：当板弯曲时因具有相当的弯曲，中间弹性曲面所产生的挠度远小于板厚度的弹性薄板即称为小挠度弹性薄板；小挠度弹性薄板的基本假设：ü研究弹性地基上无限时，以弹性薄板小挠度为力学模型描述板体，在弹性论中，对此有以下三点假设：（1）中面的法线上各点形变分量极其微小，可以忽略不计；（2）中面的法线在板弯曲前后保持直线且垂直于中面，即：zx=zy=0（3）中面上各点无平行于中面的位移，即：（U）z=0=（V）z=0=0School of Trans

12、portation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论6、三点假设的结论假设（1）：垂直于中面方向形变分量极其微小，可以略去不计；即：中面的任意一根法线上，薄板全厚度内的所有点均具有相同的挠度假设（2）：垂直于中面的法线，在弯曲变形前后均保持直线，并垂直于中面，无横向剪切应变假设（3）：薄板中面内的各点都没有平行于中面的位移School of Transportation Southea

13、st University，东南大学道路与铁道工程重点学科u= v= 0z=0z=0v = -z ¶ w¶ yu = -z ¶ w¶ xv = -z ¶ w + f ( x, y)¶ y2¶u = - ¶ w , ¶v = - ¶ w¶z¶ x ¶z¶ yu = -z ¶ w + f (x, y)¶ x1即：w = w(x, y)e = ¶ w = 0z ¶ zGenerated by Foxit PDF Creat

14、or © Foxit SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论7、板与地基接触的假设Ø 完全接触假设：始终接触吻合，且可滑动（是在差异平面变形微小情况下的近似），即接触面不脱空且剪应力视为零。Ø 没有摩擦假设：板和地基之间没有摩擦，可以8、地基模型假定Ø 弹性半空间地基假定；活动。Ø 文地基假设。School of Transportation Southeast University，C东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxi

15、t SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论9、弹性曲面的微分 1）几何： 2）物理：（用挠度表示）¶2WEc z1 + m¶2W¶ 2W¶2W¶ 2WEc z1 - mEc z1 - mt= -s x+ mc= -)s y¶t+ mc= -( ¶x2( ¶y 2)xy¶x¶y2¶y 22¶x22ccc¶s¶¶t¶=-ZXXYX¶ z 3）平衡微分：xy¶t¶s&

16、#182;¶t¶=-ZYYXY¶ zyx¶s¶ z¶t¶¶t¶=-ZYZXZyxSchool of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科g = ¶v + ¶u = - ¶ 2wxy¶x ¶y2 ¶x¶y ze = ¶v = -¶ 2wy¶y¶y2 ze¶u¶ 2 wx = ¶x = - ¶x

17、2 zGenerated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论9、弹性曲面的微分School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第二节水泥路面弹性地基板理论4）薄板截面上的弯矩、扭矩和剪力¶¶ yh / 2òtQ =dx =- D

18、09;2 wyyz- h / 2= 12M y= 12M xz ö2ææ 1z össs zz= -2qç - ÷ ç1+ ÷2 hhzxyh3h3èø èø= 6Qy= 12M xy2( h= 6Qx2( httt= t- z 2 )- z 2 )zxzyzxyyxh3h34h34School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Q =t dx = - D ¶ Ñ 2 wh / 2x

19、ò- h / 2xz¶ xh / 2h / 2¶ 2 w= ò t= - E ¶ 2 w ò2= - ( - m )M xyxy zdz1 + m ¶x¶yz dzD 1¶x ¶y- h / 2- h / 2h / 2E æ ¶ 2 w¶ 2 wö h / 2 2æ ¶ 2 w¶ 2 w öM y = ò-h / 2 zs y dz = - 1 - m 2 ç ¶y 2 + m 

20、2;x 2 ÷ò-h / z dz = -Dç ¶y 2 + m ¶x 2 ÷èø2èøh / 2E æ ¶ 2 w¶ 2 wö h / 2 2æ ¶ 2 w¶ 2 wöM x = ò-h / 2 zs x dz = - 1 - m 2 ç ¶x 2 + m ¶y 2 ÷ò-h / 2dz = -Dç ¶x2 + m ¶y 2

21、÷zèøèøGenerated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.åM x= 0第二节水泥路面弹性地基板理论9、弹性曲面的微分5）砼路面薄板的弹性曲面微分写出z方向的力的平衡，简化以后，略去微量，得到：DÑ2Ñ2W(x, y) = p(x, y) - q(x, y)一个，两个未知数，要求解，必须建立地基反力与薄板挠度间的，因此，必须对地基变形进行假设。School of Transportation Southeast Uni

22、versity，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析1、文地基板荷载应力分析（公式）了解Ø1）文地基以反应模量K表征的弹性地基，它假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其他点无关，即地基相当于由互不相的弹簧组成，它因首先由捷克工程提出而得名，也称为K地基、弹簧地基。q(x, y) = Kw(x, y)师文School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工

23、程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析2）三个车轮荷位3）最大弯拉应力位置上School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科æ D ö1/ 4æEh3ö1/ 4x1 = 2 d1l ,d1 = 2R, 相对刚性半径l = ç k ÷ = ç 12(1 - m 2 )k ÷èøè

24、;ø 荷载中心处板底； 荷位下板底； 板表面距板角点x1的分角线Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析4）早期应力计算公式板中荷位：2= PllPs= 1.1(1 + mc )(lg R + 0.2673) h2 ; wii8D当荷载圆半径较小，与板厚相差不大时，板受力接近厚板，需，即：R<0.5h时，用当量计算半径b代替R，b =1.6R2 + h2 - 0.675h 板边荷位lR+ 0.08975) P ; w1Ps= 2.116(1 + 0.5

25、4m )(lg(1 + 0.4m )=ecech 2Kl 26板角荷位2RP2R)Psd l ;d= 31 - (; x = 2= (1.1 - 0.880.6) 2R; wc111ch2Kl 2重点学科llSchool of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析5）公式的试验公式角隅公式是理论推导得来的，与实际情况有出入。美国1930年在阿灵顿进行了试验路，对公式进行了

26、。板体与地基紧密接触时，不，理论值近似于实测值；板底脱空时，实测比计算大30%50%，需，Kelly提出板角式:RPs= 31 - ( ) lh2'c1.2板边板与地基保持接触时，不；而与地基脱空时，Kelly式：= 2.116(1 + 0.54m )(lg l + 1 lgRPs'e)ch2R42.54School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路

27、面的应力分析5）公式的试验公式板中实测板中应力小于理论值，说明地基全符合文地基的假定；æö PE h3lL(1+ m ) lgs çC÷- 54.54(20.275 cRb4)ç÷2hèø应力表达通式文地基计算结果与地基的承载能力的取值有关School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科s = C Ph 2Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation on

28、ly.第三节水泥路面的应力分析2、弹性半空间体地基板的荷载应力分析*了解1）弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基，假设地基为一各向同性的弹性体，在荷载作用下其顶面上任一点的挠度不仅同该点的有关，也同其它各点的有关。根据Hogg理论：无限大圆板上作用轴对称竖向荷载q(r)时，竖向位移表：School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科2(1 - m 2 ) ¥ w(r) = s ò q(x )J 0 (x r )d xEs0q( x, y) = f w( x, y)DÑ 2

29、9; 2w = p - f (w)Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析2）弹性半空间地基上薄板的理论解轴对称条件下的径向、切向弯矩表荷载在板中时，圆形均布荷载下，板在宽度内产生的最大弯矩：= CP(1 + mc ) = MM = MPrt2paR0School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科æ d2 m d öM = -Dç+ c ÷ w(r)r2

30、è drr dr øæ 1 dd2 öMt = -Dç r dr + mc dr2 ÷ w(r)èø2(1 - m 2 ) ¥ p(x ) J (x r ) w(r ) =Eò 1 + a -3x 3d xs0s0= - æ d2 m d öMrDç 2 +÷ w(r) cè drr dr øæ 1 dd2 öMt = -Dç r dr + mc dr2 ÷ w(r)èøGen

31、erated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析2）弹性半空间地基上薄板的理论解荷载圆离计算点一定距离时，可将其视为作用在圆心的集中力，其弯矩解：Mt = ( A + mc B)P = Mt PMr = (B + mc A)P = M r P经过计算，形成表格，查表16-5和表16-6。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator ©

32、Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析3）多轮荷载作用下板的应力计算 对于单后轴汽车： 对于多轴汽车：一般取荷载最大的作为计算点。中心å Mx+ Mr 3 cos b2+ Mt 3 sin b + M )2t 4= ( M01+ Mr 2å MSchool of Transportation Southeast University，+ Mr 3 sin b2+ Mt 3 cos b + M )2r 4= ( M01+ Mt 2y东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator

33、© Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析4）弹性半空间地基有限板ü 弹性半空间地基有限板，荷载作用在板边、板角时（上述计算荷载在板中，且认为板远大于荷载）；6 ´ 1.5Mis 6 Mis h = 1.23h1.5eiü 弹性地基上有限板的解答；ü 规范中设计有限元计算给出的计算采用了有限元计算，是一种数值。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator

34、© Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析3、水泥路面板的荷载应力有限元分析1）水泥混路面荷载应力的有限元分析特点ü 可以按板块的实际大小求解有限假设所带来的误差；板，从而消除无限大半的ü 可以考虑各种荷载状况（荷载组合和荷载位置）；ü 可以考虑板的实际边界条件，如接缝的传荷能力、板和地基的脱空。ü 可以得到整个板体的应力和位移场，从而全面了解板的受力。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated

35、 by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析2）水泥混路面荷载应力的有限元分析结果School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析4、弹性地基双层板的荷载应力分析E h3E h31）上下层完全分离D1 =1 1()D = 2 212(1- m )- m

36、212 12212D = D1 + D22）上下层完全结合E h2 + 2E h h + E h2h0 =1 11 1 22 2)(+ E2h22 E1h1School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析5、水泥混路面的温度应力分析Ø1）胀缩应力：温度均匀变化时产生Ø2）无限的翘曲应力 板内任一点在温差影响下的应变： 板中部受到地基摩阻

37、力作用，板中心点不产生平面位移，x=y=0，因此： 板纵向边缘中部或窄长板，x= 0，y=0，因此 ：s x = - E c a D t School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科s = s = - EaDtxy1- me = 1 (s - ms ) +aDtx E xye = 1 (s - ms ) +aDty E yxGenerated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析Ø3）有限板的翘曲

38、应力ü当气温变化较快时，由于混板导热性能差，在板内产生温度差，当气温升高时板中部有隆起趋势，当气温降低时板边缘和角隅有趋势。由于板的自重、地基反力和相邻板的约束作用，使部分翘曲变形受阻，从而使板内产生应力，这种应力即称为水泥混板的翘曲应力。ü对文地基的作进一步假定来计算温度应力：1) 温度沿板断面呈线性变化；2） 板与地基始终保持接触；3）不计板自重。ü有限板，沿板长和板宽方向上的翘曲应力解答（板长L，板宽B）：School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Fox

39、it PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析Ø4）温度线性分布时翘曲应力温度沿板断面呈线性变化板边中点：弹性半空间体地基时：School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科E (1 - m 2 )3l =hcs6E (1 - m 2 )tccs = EcaDt ×Cx2xs = EcaDt × Cx + mcCyx21- m2cs = EcaDt × Cy + mcCx y21- m2cC

40、或C = 1- 2 cos l cosh l (tgl + thl)xysin 2l + sinh 2l计算C 时，l = L ，计算C 时，l = Bxl 8yl 8Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析Ø5）温度非线性分布时翘曲应力计算对于较厚的板，采用温度沿板断面呈直线分布的假设，即按板顶和板底的温度差确定的温度梯度计算的温度翘曲应力，会得到偏大的温度翘曲应力值。为此，应考虑由于温度的非线性分布而引起的内应力。我国规范的温度应力计算：= ac Ech

41、TgsBtmx2School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第三节水泥路面的应力分析Ø5）温度非线性分布时翘曲应力计算School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluati

42、on only.第四节 路面结构的可靠度了解u1、结构的极限状态p整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某能的极限状态。能要求，此特定状态称为该功u2、结构的极限状态分类p（1）承载力极限状态：结构或结构构件达到最大承 载力，出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形。p（2）正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor eva

43、luation only.第四节 路面结构的可靠度u3、结构可靠性的含义p结构可靠性是指结构在规定时间(设计基准期)内、规定条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)完成预定功能的能力。p其功能要求为: (1)安全性 ；(2)适用性；(3)耐久性。p当结构或构件超过承载能力极限状态，就可能产生以下后果（1）由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏；（2）产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失；（3）结构转变为机动体系。超过这一极限状态，结构或其构件就不能满足其预定的安全性要求。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁

44、道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度结构应能承受在正常施工和正常使用的情况下可能出现的各种作安全性用，在设计规定的偶然发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体性，不致发生倒塌。结构在正常使用期间应具有良好的工作性能。如，不发生过大变形、振幅、过宽裂缝等，以免影响正常使用。适用性结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能，以保证结构能够正常使用到预定的设计使用期限。耐久性School of Transportation Southeast Uni

45、versity，东南大学道路与铁道工程重点学科结构的功能要求Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度不能满足功能要求能够满足功能要求可靠失效可靠度极限状态特定状态School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科正常使用极限状态承载能力极限状态 结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值时的状态 结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形时的状态Generated by Foxit

46、 PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度u4、正态分布概率密度曲线有三个数字特征p1）平均值2）标准差nnåxi i=1;nå(m - xi )2平均值：m =标准差：s = i=1n -1p3）变异系数= s变异系数：CmvSchool of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation onl

47、y.第四节 路面结构的可靠度p4）正态分布的概念ü正态分布的概率密度函数：-(x - m)22s 21f (x) = N(m,s ) =exp2psü 越大，曲线越扁平，随量分布越分散。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度使结构或构件产生效应(内力、变形等)的5、结构上的“作用”各种的总称是指能够引起结构外加变形和约束变形，

48、从而产生内力直接作用间接作用效应的各种。是指直接以力的不同集结形式（集中力或均布力）施加在结构上的作用，通常也称为荷载。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度在结构设计基准期内， 其作用量值不随时间变化，或其变化幅度与平均值相比可以忽略不计的荷载。荷载(恒荷载)在结构设计基准期内，其作用量值随时间而变化，其变化幅度与平均值相比不可忽略不计的荷载

49、。可变荷载(活荷载)在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的荷载。偶然荷载School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科()随时间的变异性分类荷载的分类Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节 路面结构的可靠度u6、作用与作用效应的不确定性p恒载：材料密度变化，施工偏差引起构件p活载：大小和位置均变化（超载、减载）。u7、结构抗力的不确定性变化。p（1）结构材料性能的变异性，是影响结构

50、抗力的主要因素；p（2）结构构件的几何参数的变异性；p（3）结构构件抗力计算模式的不确定性。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节路面结构的可靠度u8、结构可靠性引入结构的功能函数Z = R - S = 抗力作用则也服从正态分布，并有以下计算式子成立：mZ = mR- mSs= s+ s22SZR0òp = P(Z < 0) =f (z)dfz-&

51、#165;School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科p失效概率（用f 表示）Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节路面结构的可靠度mZ= bs Z即令则 b = mZmR- mS=s Zs+ s2R2S越大，失效概率Pf就越小越小，Pf就越大，结构越不可靠。Z图2-4 功能函数目标可靠指标（object）用b 表示的概率密度曲线为使结构设计安全可靠，合理，应对不同情况下的可靠指标作一规定，来作为设计的依据

52、 。School of Transportation Southeast University，东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节路面结构的可靠度u9、可靠度的几何解释和计算p两个正态变量R和S的标准差相等，则为平均值点到失效边界上的最短距离。p当极限状态中包含多个正态分布随量时，根据由两个随量情形得出的定义，此时求得可靠度指标是新坐标体系中原点到极限状态曲面的法线距离。p计算：MonteCarlo法、一次法、JC法等东南大学道路与铁道工程Schoo

53、l of Transportation Southeast University，重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节路面结构的可靠度u10、水泥混路面可靠度的定义p定义：在规定的设计使用年限内，在环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其预期功能的概率。p我国水泥混路面设计：路面板的车辆荷载疲劳应力的极限抗折强度。及温度疲劳应力之和小于混g r (s p +st ) £ frp公式左边三项分别代表：可靠度系数、荷载疲劳应力和温度疲劳应力；右边是水泥混School of Transportation Southeast University，面板材料的极限抗折强度。东南大学道路与铁道工程重点学科Generated by Foxit PDF Creator © Foxit SoftwareFor evaluation only.第四节路面结构的可靠度11、水泥混路面可靠度的概念R = P(Z = NR- Ne ³ 0)路设计面年结f构限的内累疲劳计当寿命量标准R = P(NR ³ Ne )fR = P( f - g s + s ) ³ 0)NeNR