水泥混凝土路面设计讲义.ppt

3）基层厚度要求 土基：1）干湿类型保证；2）填料；3）密实、稳定和均匀 ◆3、垫层 ◆4、路基 1、设计流程 第七节 我国水泥路面设计方法 2、荷载疲劳应力分析 1）临界荷位概念：最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏最大的位置-临界荷位。2）临界荷位位置：混凝土板的纵向边缘中部 3）荷载疲劳应力计算 －考虑接缝传荷能力的应力折减系数，即应力传荷系数； －考虑轴载累计作用次数的疲劳应力系数； —考虑偏载和动荷载等因素对路面疲劳损坏综合影响的系数； —标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力。 接缝传荷能力 ①各类接缝的传荷系数及规范取值 接缝类型 挠度传荷系数Ew（%） 应力传荷系数kj 设传力杆胀缝 ?60 ?0.82 不设传力杆胀缝 50~55 0.84~0.86 设传力杆缩缝 ?75 ?0.75 设拉杆平口纵缝 35~55 0.80~0.91 设拉杆企口纵缝 77~82 0.72~0.74 ②考虑轴载累计作用次数的疲劳应力系数 ③标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力 ④综合系数kc 1）新建公路：规范中采用三层体系，按等弯曲刚度原则换算回弹模量和厚度将基层和底基层换算为单层，公式为： 3、基层顶面当量回弹模量和计算回弹模量 2）旧路加铺：原有沥青路面加铺水泥混凝土路面时 3）路基和结构层参数 4、温度疲劳应力 临界荷位处的温度应力： 回归系数a、b、c： 5、设计标准 6、板的平面尺寸 纵缝间距 板块过宽易产生纵向断裂，特别是在旧路加宽或半填半挖的路段上，一般不超过4.5m。 纵缝间距通常按车道宽度确定。 带有路缘带的高速公路和一级公路，板宽可按车道和路缘带的宽度确定。 横缝间距 横缝间距大小直接影响板内温度应力、接缝缝隙宽度和接缝传荷能力。 一般取4～6m。 板越厚、基层顶面的回弹模量越小，横缝间距可较大。 板的平面形状 混凝土路面板的平面尺寸尽可能接近正方形，以改善其受力状况。一般将板宽和板长之比控制在1：1.3以内。 7、接缝设计 水泥混凝土路面板的接缝分为：横向缩缝、胀缝、横向施工缝和纵缝四种。 接缝设计主要内容是确定接缝的结构、布置、间距。 公路自然区划Ⅱ区拟新建一条二级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9m，经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为2100次，试设计该路面的厚度。 7、设计示例 ①交通分析 二级公路的设计基准期查表为20年，其可靠度设计标准的安全等级查表为三级。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数查表查表取0.39。取交通量年增长率为5％。设计基准期内的设计车道标准荷载累计作用次数按公式计算。 属重交通等级 ②初拟路面结构 相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平，初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5％），厚0.18m。底基层为0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝。 。 ③路面材料参数确定 取重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值查表为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值查参考值表为31GP 。 根据中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值表，取路基回弹模量为30MPa，根据底基层、基层材料回弹模量经验参考值表，取低剂量无机结合料稳定土底基层回弹模量为600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量为1300MPa。 ④计算基层顶面当量回弹模量 2）荷载应力 标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力： 3）修正系数确定 4）修正的荷载疲劳应力 1）普通混凝土面层的刚度半径 ⑤荷载疲劳应力 Ⅱ区最大温度梯度查表取88（℃/m）。板长5m，L/r=5/0.67=7.46，由查图得普通混凝土板厚h=0.22m，Bx＝0.71。按公式计算最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力： ⑦计算温度疲劳应力系数 ⑧计算温度疲劳应力 ⑥温度疲劳应力参数 ⑩判断结构是否满足要求 因而，所选普通混凝土面层厚度（0.22m）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。 ⑨可靠度系数 二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85％。由查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数： 配筋设计 自学！ 加铺层结构设计 国外水泥路面设计方法 ①AASHTO设计方法 ②美国波特兰水泥协会（PCA）设计方法 2）水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析结果 1）上下层完全分离 2）上下层完全结合 ◆4、弹性地基双层板的荷载应力分析 1）胀缩应力：温度均匀变化时产生 2）无限大板的翘曲应力 板内任一点在温差影响下的应变： 板中部受到地基摩阻力作用，板中心点不产生平面位移，εx=ε