混凝土路面设计教学课件

第十去章水泥混凝土路面被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i第一笮还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)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1/6~1/7,因决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力3)同时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士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,不枃匀的基础变形会使混凝土板与基层脱空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。混凝土踣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例)与温度疲劳翘曲应力()和不超过混凝土的抗弯拉强度(。)即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.混凝士踣面(连续配筋、钢筋混凝土踣面)的钢筋配筋率设计三、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釆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》JTGD40-201以弹性半空间地基有限大矩形板模型为基础,以100KN单轴双轮标准轴報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生的腹劳断裂作为设计的极限状态。五、混凝土路面交通等级1.设计基准期表30.1可靠度设计标准公路等级高级二级三级四级安全等级设计基准期(a)1510目标可靠度(%)目标可靠指标1.641.281.040.522.轴载当量换算=∑N3.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05)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ADT表A.1.32轴6轮及以上车辆交通量的车道分配系数单向车道数高速公路0.70~0.850.45-0.600.40-0.50车道分配系数其他等级公路0.50-0.0.50-0.75注:*交通受非机动车和行人影响较严重的取低限,反之取高限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ADTTN3000∑n∑(,xP)各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数n1每30002轴6轮以上客、货车辆中种轴型出现的次数Pi种轴型级轴載的频率(以分数计)4标准轴载累计当量作用次数Nx[(+g,)-1×365×7临界荷位处车辆轮迦横向布系数q公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路0.170.22二级、二级以行车道宽>7m0.34-0.39下公路行车道宽<7m0.54-0.62注:车道、行车道较宽或者交通量较大时,取高值;反之,取低值。5交通等级划分表4.0.7交通荷载分级交通荷载等级极重特重重中等轻设计车道设计轴载(100kN)>1×1