水泥路面设计同济大学交通运输工程学院首页.pptx

第九章 水泥路面设计;一、引 言;二、损坏模式与设计标准 ;错台:接缝或裂缝两侧出现高程差。 原因：唧泥等的存在是出现错台的主要原因：行车造成的水压使泥灰浆从后载板向先载板迁移，造成先载高、后载板低的现 象，一般是有规律的出现；未设置传力杆。 拱起:温度引起的屈曲失稳而向上隆起的现象，一般伴有横向裂缝。 原因：温度太高；胀缝间距太大；接缝、尤其是胀缝内填满了杂物而失效；胀缝设置工艺不当而使其无法伸缩。 ; 上述各类损坏在设计中均需考虑。断裂类损坏主要由厚度设计解决，材料设计和平面设计予以保证，设计标准是板底最大疲劳应力；唧泥、错台主要通过材料设计和排水设计予以解决；拱起主要通过平面设计和构造设计解决；接缝损坏靠接缝设计解决。 设计标准可以写为： 式中： 为标准轴载作用下产生的最大荷载应力； 为等效疲劳温度梯度下产生的温度翘曲应力； 为混凝土的疲劳强度。 ;式中： 为疲劳应力，即考虑荷载重复作用的应力； 为疲劳温度翘曲应力； 为混凝土的抗弯拉强度。 通过限制板的尺寸限制温度翘曲应力，板厚度设计时仅考虑荷载应力 ???? 除了上述三个标准中选一个外，对高等级公路，可以补充板边或板角挠度指标以限制唧泥和错台 ;三、结构组合设计; 作用 为面层提供均匀的基础支撑，为面层施工提供稳定、坚实的工作面 防止冲刷、唧泥和错台的产生 控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对路面的影响。 常用基层材料 细集料含量应严格控制 贫混凝土、沥青稳定粒料、水泥稳定粒料 级配碎石 基层刚度要求 为了限制混凝土板的挠度量，减少唧泥、错台等病害，基层应具备一定的刚度，如P201表12－1所示。 ; 对于水泥路面而言，由于混凝土板强度高、抗力大、对变形适应性小（敏感），所以不要求路基有很高的强度，但对不均匀变形要求较高 减小路基的不均匀变形是混凝土路面中路基设计的主要内容。 路表水的排除 渗入路面结构内部水的排除，内部排水系统 ;四、构造设计; 纵缝处需要设拉杆，以防???纵缝因车辆震动而拉开。 拉杆：螺旋钢筋，两端无需涂覆沥青，应保持与混凝土的握裹。 纵缝形式： 平缝＋拉杆；企口缝＋拉杆；假缝＋拉杆。 贯穿板厚度的平缝，接缝应有一定宽度。设传力杆。P215图 12-11。 填缝板，填缝料。;五、结构厚度和平面尺寸设计; 临界荷位可能在两个位置，一是轴载一侧作用于横缝边缘中部，一是单、双轴荷载作用于纵缝边缘。从绝对数值上说，荷载作用于纵缝边缘时的应力大于横缝边缘，但横缝边缘的荷载作用次数多。综合疲劳损耗，纵缝边缘的消耗更大，所以目前将临界荷位定在纵缝边缘。具体组合可参见表12－5，P205。P206中图12－6中的应力计算图即为临界荷位的应力图。 考虑1）应力大小，2）荷载作用次数 ; 根据优先尺寸板的有限元分析结果，按照P206图12－6诺谟图或P204式12－7计算。 式中，P为轴重，h为板厚度，A、m、n为回归系数，见P152，表8－7 ; 集料的嵌锁作用、传力杆的设置使得接缝具有传递荷载的作用，从而减小了板内的应力。 定义 ：可以按照接缝两侧不同指标的比值定义接缝传荷能力。一是按照挠度比，一是按照应力比。 按照挠度： 按照应力： ; 关系和设计考虑 在进行应力计算时，采用应力比的后一个表达式比较方便，但现场测试时，采用挠度比比较方便，所以需建立二者之间的关系，如式P207式12－15、12－16，设计时参照P208表12－7采用。;式（5－12）的疲劳方程形式为： 为了方便，改写为如下形式： 这里 为低应力，指温度应力，此时 即为荷载应力 ， 即为强度储备。 ; ;采用横向分布系数计算累计的断面最大荷载作用次数。注意，这里采用的是横向分布系数P155表8-8，与沥青路面的车道系数不同，应予注意。 混凝土板模量：一般在20000－50000MPA中取值，见P209表12－9。 计算地基模量：值得注意的是，混凝土板下的地基模量不能按照实测模量取值。由于板底变形很小，所以模量要大得多。应该按照实测模量或按照第四、第五章中方法确定得模量，乘以一个放大系数，即换算为计算回弹模量： ; 温度疲劳应力采用最大温度翘曲应力 乘以等效温度疲劳