第十六章水泥溷凝土路面设计.pptVIP

第十六章 水泥混凝土路面设计 主要内容 第一节水泥路面设计概述 ??第二节水泥路面弹性地基板理论 ??第三节水泥路面的应力分析 ??第四节水泥路面的可靠度设计 ??第五节水泥路面结构组合设计 ??第六节我国水泥路面设计方法 ??第七节水泥混凝土路面养护方法 第一节水泥路面设计概述 1、水泥混凝土路面的力学及工作特点 ??1）水泥路面的力学特征 ?? 混凝土的强度及模量远大于基层和土基强度和模量； ?? 水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度； ?? 基层表面与路面板间摩擦力及位移较小，滑动较容易； ?? 板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度（竖向位移）很小； ?? 混凝土板在自然条件下，存在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； ?? 荷载多次重复作用，温度梯度也反复变化，混凝土板有疲劳现象。 第一节水泥路面设计概述 2）水泥混凝土路面的力学模式 弹性地基板模型 弹性地基：因为混凝土板下的基层与土基的应力应变很小，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。 水泥混凝土路面设计理论：弹性地基上的小挠度薄板理论 第一节水泥路面设计概述 3）水泥混凝土路面的工作及设计特点 ①抗弯拉强度低于抗压强度，决定其板块尺寸的设计强度指标是抗弯拉强度； ②车轮荷载作用对其有疲劳效应； ③温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，且也有疲劳特性； ④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。 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 1）水泥路面的主要破坏类型 第一节水泥路面设计概述 第一节水泥路面设计概述 3）水泥路面的设计标准 ??①结构承载能力 控制板不出现断裂，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： 即： ?? ②行驶舒适性 控制错台量，要求设置传力杆 ??③稳定耐久性 控制唧泥与拱胀，要求基层水稳定性好，板与基层联结。 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）混凝土路面的钢筋配筋率设计 2）交通分级、设计使用年限和累计作用次数 交通分级与设计使用年限及初估板厚 按下式确定设计使用年限内设计车道的标准轴载累积作用次数 ： 式中： Ns—使用初期设计车道的标准轴载作用次数； —由调查确定的交通量年平均增长率，%； —设计使用年限； —车轮轮迹横向分布系数，它由路面横断面上某一宽度范围内 实际受到的轴载作用次数占通过该车道断面的总轴载数的比例。 第二节水泥路面弹性地基板理论 1、小挠度弹性薄板假设 薄板：板厚度h远小于板中面的最小边尺寸b(如b/8～b/5)的板称为薄板 中面：平分板厚度h的平面 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刚度，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： 研究弹性地基上无限大板时，以弹性薄板小挠度问题为力学模型描述板体，在弹性力学理论中，对此有以下三点假设： （1）中面的法线上各点无压缩，即竖向位移W仅是平面坐标的函数 （2）中面的法线在板弯曲前后保持直线且垂直于中面，即：γzx=γzy =0 （3）中面上各点无平行于中面的位移，即：（U）z=0=（V）z=0 =0 第二节水泥路面弹性地基板理论 2、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； 第二节水泥路面弹性地基板理论 3、板与地基接触的假设 完全接触假设：始终接触吻合，且可自由滑动（是在刚度差异大、板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。 没有摩擦假设：板和地基之间没有摩擦，可以自由活动。 4、地基模型假定 弹性半空间地基假定； 文克勒地基假设。 第二节水泥路面弹性地基板理论 5、弹性曲面的微分方程 5、弹性曲面的微分方程 第二节水泥路面弹性地基板理论 5）砼路面薄板的弹性曲面微分方程 第三节水泥路面的应力