水泥混凝土路面结构设计课件

水泥混凝土路面结构水泥混凝土路面结构层层认知认知1ppt课件水泥混凝土路面结构层认知1ppt课件普通混凝土路面普通混凝土路面钢筋混凝土路面钢筋混凝土路面连续配筋混凝土路面连续配筋混凝土路面预应力混凝土路面预应力混凝土路面装配式混凝土路面装配式混凝土路面钢纤维混凝土路面钢纤维混凝土路面碾压混凝土路面碾压混凝土路面裸石露石混凝土路面裸石露石混凝土路面水泥混凝土路面分类水泥混凝土路面分类2ppt课件水泥混凝土路面分类2ppt课件水泥混凝土路面：水泥混凝土路面：包包括括普普通通混混凝凝土土、钢钢筋筋混混凝凝土土、连连续续配配筋筋混混凝凝土土、预预应应力力混混凝凝土土、装装配配式式混混凝凝土土和和钢钢纤纤维维混混凝凝土等面层板和基（垫）层所组成的路面。土等面层板和基（垫）层所组成的路面。普通混凝土路面：普通混凝土路面：是是指指除除接接缝缝区区和和局局部部范范围围（边边缘缘和和角角隅隅）外外不配置钢筋的混凝土路面。不配置钢筋的混凝土路面。基本概念基本概念3ppt课件水泥混凝土路面：基本概念3ppt课件钢筋混凝土路面简介钢筋混凝土路面简介适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不均匀沉降或板下埋有地下设施时。均匀沉降或板下埋有地下设施时。特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝隙的张开量；隙的张开量；配筋计算，每延米的配筋量配筋计算，每延米的配筋量：A=3.2 Ls hf sy注意：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长注意：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长度应为直径的度应为直径的24倍以上，钢筋保护层厚度大于倍以上，钢筋保护层厚度大于5cm；板长一般板长一般10-20m，不超过，不超过30m。424ppt课件钢筋混凝土路面简介A=3.2 Ls h注意：钢筋最小间距大装配式混凝土路面简介装配式混凝土路面简介(Prefabricated&assembling)特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体性差，易颠簸。适用于城市道路性差，易颠簸。适用于城市道路/停车场停车场/堆场，不适堆场，不适用于一般公路。用于一般公路。形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。混凝土小块铺砌路面简介混凝土小块铺砌路面简介特点：小尺寸（一般小于特点：小尺寸（一般小于0.03m2），抗压强度高），抗压强度高（60MPa），在基层上设置），在基层上设置3cm左右的整平层，然后进左右的整平层，然后进行拼装。行拼装。优点：便于维修，耐压优点：便于维修，耐压适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。5ppt课件装配式混凝土路面简介(Prefabricated&ass连续配筋水泥混凝土路面（连续配筋水泥混凝土路面（CRCP）简介）简介(Continuously Reinforced Concrete Pavement)CRCP是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝土路面板纵向收缩产生的裂缝，从而可以在路面纵向不设接缝土路面板纵向收缩产生的裂缝，从而可以在路面纵向不设接缝的混凝土路面。的混凝土路面。纵向钢筋，横向裂缝处滑支CRCP横向裂缝CRCPAC加铺层横向钢筋基层土基 纵向钢筋，横向裂缝处滑支CRCP横向裂缝AC加铺层横向钢筋6ppt课件连续配筋水泥混凝土路面（CRCP）简介纵向钢筋，横向裂缝477ppt课件477ppt课件板厚设计方法板厚设计方法板厚设计同普通的水泥混凝土路面；板厚设计同普通的水泥混凝土路面；配筋设计方法配筋设计方法纵向钢筋设计准则纵向钢筋设计准则裂缝间距裂缝间距1.02.5m；裂缝宽度裂缝宽度1mm，一般应控制在，一般应控制在0.50.7mm；钢筋应力钢筋应力硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥普通水泥矿渣水泥；矿渣水泥；水泥的安定性、收缩性，对混凝土路面的抗折强度有重大影响，严格控制水泥的安定性、收缩性，对混凝土路面的抗折强度有重大影响，严格控制氧化镁、三氧化硫含量；氧化镁、三氧化硫含量；粗集料：粗集料：粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径，碎石定为粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径，碎石定为30mm，砾石为，砾石为20mm。粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于12%，最大不应大于，最大不应大于20%。粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于10%；集料的含土集料的含土(泥泥)量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，收缩变大；量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，收缩变大；14ppt课件影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）水泥类型及性质：14pp影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）细集料细集料：细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压强度均略有细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压强度均略有增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献逐渐增强，而嵌锁力提增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献逐渐增强，而嵌锁力提高必然带来抗折强度的增大。高必然带来抗折强度的增大。含泥量的影响：含泥量的影响：单位水泥用量：随着水泥用量的增大，混凝土抗折强度增大。单位水泥用量增大随着水泥用量的增大，混凝土抗折强度增大。单位水泥用量增大100kg/m3时，抗压强度可提高时，抗压强度可提高35%左右，砾石混凝土抗折强度仅增加左右，砾石混凝土抗折强度仅增加5%，碎石混凝土，碎石混凝土增加增加12%左右。左右。水灰比：相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压强度则下降较快。相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压强度则下降较快。同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度有较明显的提高。同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度有较明显的提高。3815ppt课件影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）细集料：细度模数的影响：断裂；断裂；唧泥；唧泥；拱起；拱起；错台；错台；接缝挤碎等。接缝挤碎等。9.1 混凝土路面的损坏模式和设计要求混凝土路面的损坏模式和设计要求一、损坏模式一、损坏模式16ppt课件 断裂；唧泥；拱起；错台；接缝挤碎等。9.水泥混凝土路面的损坏模式水泥混凝土路面的损坏模式(1)断裂断裂现象：现象：路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、斜向或板角的拉断和折断裂缝，严重时，裂缝交叉而使路斜向或板角的拉断和折断裂缝，严重时，裂缝交叉而使路面板破裂成碎块面板破裂成碎块(称破碎板称破碎板)。原因：原因：板太薄或轮载过重和作用次数过多，板太薄或轮载过重和作用次数过多，板的平面尺寸板的平面尺寸大大大大(使温度应力过大使温度应力过大)，地基过量或不均匀下沉使板底脱，地基过量或不均匀下沉使板底脱空失去支承，施工养生期间空失去支承，施工养生期间收缩应力过大收缩应力过大或混凝土或混凝土强度不强度不足足，等等。，等等。17ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式(1)断裂17ppt课件18ppt课件18ppt课件 挤碎挤碎现象：现象：在接缝在接缝(主要是胀缝主要是胀缝)附近数十厘米范围内的板因受附近数十厘米范围内的板因受挤压而碎裂。挤压而碎裂。原因：原因：胀缝内的胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能正常滑动，滑动传力杆排列不正或不能正常滑动，缝缝隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的伸张伸张受到阻碍，受到阻碍，在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂成碎决。成碎决。水泥混凝土路面的损坏模式水泥混凝土路面的损坏模式19ppt课件 挤碎水泥混凝土路面的损坏模式19ppt课件420ppt课件420ppt课件721ppt课件721ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式水泥混凝土路面的损坏模式拱起拱起现象：现象：混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然向上拱起。向上拱起。原因：原因：板收缩时板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌满缝接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌满缝隙，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这隙，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种纵向屈曲失稳现象。种纵向屈曲失稳现象。采用膨胀性较大的石料采用膨胀性较大的石料(如硅质岩如硅质岩石等石等)作粗集料，容易引起板块拱起。作粗集料，容易引起板块拱起。22ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式拱起22ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式水泥混凝土路面的损坏模式 唧泥唧泥现现象象：车车辆辆行行经经接接缝缝或或裂裂缝缝时时，由由缝缝内内喷喷溅溅出出稀稀泥泥浆浆的的现象。现象。原原因因：在在轮轮载载的的频频繁繁作作用用下下，基基层层(地地基基)产产生生塑塑性性变变形形累累积积面面同同混混凝凝土土板板脱脱离离接接触触，水水分分沿沿缝缝隙隙下下渗渗而而积积聚聚在在脱脱空空的的间间隙隙内内，又又在在轮轮载载作作用用下下积积水水变变成成有有压压水水，并并同同基基层层内内浸浸湿湿的的细细料料混混搅搅成成泥泥浆浆，再再沿沿缝缝隙隙喷喷溅溅出出来来，唧唧泥泥会使路面板边缘和角隅部分逐步失去支撑，而导致断裂。会使路面板边缘和角隅部分逐步失去支撑，而导致断裂。23ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式 唧泥23ppt课件524ppt课件524ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式水泥混凝土路面的损坏模式原因：原因：横缝处横缝处传荷能力传荷能力不足，车轮经过时相邻板端部会出现不足，车轮经过时相邻板端部会出现挠度差，使沿缝隙下渗的水带着基层被冲蚀的碎屑向后方板挠度差，使沿缝隙下渗的水带着基层被冲蚀的碎屑向后方板下运动，把该板抬起。下运动，把该板抬起。胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀持压过程使缝旁两板在伸胀持压过程中，会上下错位而形成错台。当交通量或地基承载力中，会上下错位而形成错台。当交通量或地基承载力在横向在横向各块板之间不一致各块板之间不一致时，纵缝止也会产生错台现象。错台的出时，纵缝止也会产生错台现象。错台的出现，现，降低了行车的平稳性和舒适性。降低了行车的平稳性和舒适性。(5)错台错台现象：现象：接缝或裂缝两侧路面板端部接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移。出现的竖向相对位移。25ppt课件水泥混凝土路面的损坏模式原因：横缝处传荷能力不足，车轮经过626ppt课件626ppt课件露骨(polished aggregates)827ppt课件露骨(polished aggregates)827ppt课928ppt课件928ppt课件脱皮(Scaling)1029ppt课件脱皮(Scaling)1029ppt课件水泥路面的设计标准水泥路面的设计标准30ppt课件水泥路面的设计标准30ppt课件水泥路面结构设计的主要内容水泥路面结构设计的主要内容路面结构层组合设计路面结构层组合设计混凝土面板厚度设计混凝土面板厚度设计混凝土面板的平面尺寸与接缝设计混凝土面板的平面尺寸与接缝设计路肩设计路肩设计混凝土路面的钢筋配筋设计混凝土路面的钢筋配筋设计31ppt课件水泥路面结构设计的主要内容路面结构层组合设计31ppt课件2.轴载当量换算轴载当量换算混凝土路面交通等级混凝土路面交通等级1.设计基准期设计基准期32ppt课件2.轴载当量换算混凝土路面交通等级1.设计基准期32ppt课3.交通调查和轴载分析交通调查和轴载分析交通量车道分布系数交通量车道分布系数 交交通通量量调调查查可可获获得得公公路路设设计计基基准准期期初初期期的的年年平平均均日日交交通通量量（双双向向）和和车车辆辆组组成成数数据据，（轻轻型型车车对对混混凝凝土土路路面面的的疲疲劳劳损损伤伤可可以以忽忽略略不不计计）。考考虑虑车车辆辆在在横横断断面面上上分分布布不不均均匀匀，且且车道数不同，分布概率也不同。车道数不同，分布概率也不同。NS=N1 方向系数（一般为方向系数（一般为0.5）车道分配系数车道分配系数 NS基准初年年平均日交通量基准初年年平均日交通量AADT(单向单向)N1年平均日交通量（双向）年平均日交通量（双向）33ppt课件3.交通调查和轴载分析交通量车道分布系数 4.标准轴载累计当量作用次数标准轴载累计当量作用次数临界荷位车辆轮迹横向分布系数临界荷位车辆轮迹横向分布系数34ppt课件4.标准轴载累计当量作用次数临界荷位车辆轮迹横向分布系数34交通分级交通分级5.交通等级划分交通等级划分 水水泥泥混混凝凝土土路路面面所所承承受受的的轴轴载载作作用用，按按设设计计基基准准期期内内设设计计车车道道临临界界荷荷位位承承受受的的标标准准轴轴载载当当量量累累计计作作用用次次数数分分为下表所列四级。为下表所列四级。35ppt课件交通分级5.交通等级划分 水泥混凝土水泥混凝土路面的力学特性水泥混凝土路面的力学特性1、混凝土板的强度及模量、混凝土板的强度及模量基层和土基的基层和土基的强度及模量；强度及模量；2、水泥混凝土板本身的抗压强度、水泥混凝土板本身的抗压强度抗折强度；抗折强度；3、板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的绕、板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的绕 度很小；度很小；4、混凝土板在自然条件下，存在沿板厚方向的温度梯度，、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，如收到约束，会在板内产生翘曲应力；会产生翘曲现象，如收到约束，会在板内产生翘曲应力；5、荷载重复作用，温度梯度反复作用，混凝土板出现疲劳、荷载重复作用，温度梯度反复作用，混凝土板出现疲劳 破坏。破坏。9.2 弹性地基板的应力分析弹性地基板的应力分析36ppt课件水泥混凝土路面的力学特性1、混凝土板的强度及模量基层和土弹性地基上的小挠度薄板模型弹性地基上的小挠度薄板模型 弹性地基：弹性地基：因因为为混混凝凝土土板板下下的的基基层层与与土土基基的的应应力力应应变变很很小小，不超过材料的弹性区域不超过材料的弹性区域;弹性板：弹性板：因因为为板板的的模模量量高高，应应力力承承受受能能力力强强，一一般般受受力力不不超过弹性比例极限应力，挠度与板厚相比很小。超过弹性比例极限应力，挠度与板厚相比很小。水泥混凝土路面设计理论：水泥混凝土路面设计理论：弹性地基上的小挠度薄板理论弹性地基上的小挠度薄板理论水泥混凝土路面的力学模式水泥混凝土路面的力学模式37ppt课件弹性地基上的小挠度薄板模型水泥混凝土路面的力学模式37ppt水泥混凝土路面的工作及设计特点水泥混凝土路面的工作及设计特点1、抗弯拉强度、抗弯拉强度抗压强度，抗压强度，决定路面板厚度的强度设计指标决定路面板厚度的强度设计指标 是是抗弯拉强度抗弯拉强度；2、车轮荷载车轮荷载作用主要的影响是疲劳效应作用主要的影响是疲劳效应；3、温度差温度差造成板内有应力出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲造成板内有应力出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲 劳特性；劳特性；4、板的使用还受限于、板的使用还受限于支承条件支承条件，不均匀支承或板底脱空对板，不均匀支承或板底脱空对板 内应力的影响极大；内应力的影响极大；38ppt课件水泥混凝土路面的工作及设计特点1、抗弯拉强度抗压强度，决定设计要求：设计要求：1.路基和基层设计：路基和基层设计：要求密实、均匀、稳定和防冻厚度及要求密实、均匀、稳定和防冻厚度及E大于规定值。大于规定值。2.混凝土材料组成设计：混凝土材料组成设计：配合比及材料要达到高强、耐磨和抗冻。配合比及材料要达到高强、耐磨和抗冻。3.路面板几何尺寸设计：路面板几何尺寸设计：平面尺寸、板厚设计，以使强度（平面尺寸、板厚设计，以使强度（p,t）满足要求。）满足要求。4.接缝及配筋设计：接缝及配筋设计：选接缝类型、布置接缝位置、确定接缝构造，以提高接缝选接缝类型、布置接缝位置、确定接缝构造，以提高接缝传荷能力。传荷能力。39ppt课件设计要求：1.路基和基层设计：2.混凝土材料组成设计：3.路公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002:以以弹弹性性半半空空间间地地基基有有限限大大矩矩形形板板模模型型为为基基础础，以以100KN单单轴轴双双轮轮标标准准轴轴载载作作用用于于矩矩形形板板纵纵向向边边缘缘中中部部产产生生的的最最大大荷荷载载应应力力控制设计。控制设计。设计理论与方法设计理论与方法40ppt课件公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002:设计弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介基本概念：基本概念：在在弹弹性性力力学学里里，两两个个平平行行面面和和垂垂直直于于这这两两个个平平行行面面所所围围成成的的柱柱面面或或棱棱柱柱面面简简称称板板；两两个个板板面面之之间间的的距距离离h称称厚厚度度；平平分分厚厚度度h的的平平面面称称为为板板的的中中面面。如如果果板板的的厚厚度度h远远小小于于中中面面的的最最小小边边尺尺寸寸b（如如b/8b/5），这这种种板板称称薄薄板板。在在薄薄板板弯弯曲曲时时，中中面面所所形形成成的的称称为为薄薄板板弹弹性性曲曲面面，而而中中面面内内各点在垂直方向的位移称为各点在垂直方向的位移称为挠度挠度。41ppt课件弹性地基板体系理论简介基本概念：41ppt课件弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介薄板下的地基有两种：薄板下的地基有两种：文克勒地基文克勒地基弹性半无限地基弹性半无限地基 弹性地基小挠度薄板理论：弹性地基小挠度薄板理论：混混凝凝土土路路面面板板常常做做成成等等厚厚式式，其其厚厚度度不不到到平平面面尺尺寸寸的的1/10，在在轮轮载载作作用用下下的的竖竖向向位位移移(称称作作挠挠度度)又又比比厚厚度度小小两两个个数数量量级级，可可把把混混凝凝土土板板看看作作是是均均质质、各各向向同同性性、无无重重量量、等厚等厚的的小挠度弹性薄板小挠度弹性薄板。42ppt课件弹性地基板体系理论简介薄板下的地基有两种：42ppt课件采用此理论时三个基本假设：采用此理论时三个基本假设：垂直于中面方向的应变及其微小，可以忽略不计；垂直于中面方向的应变及其微小，可以忽略不计；垂直于中面的法线，在弯曲变形后均保持为直线并垂垂直于中面的法线，在弯曲变形后均保持为直线并垂直于中面，故无横向剪切应变；直于中面，故无横向剪切应变；中面上各点无平行于中面的位移。中面上各点无平行于中面的位移。板与基础之间始终保持接触，且面剪应力为零。板与基础之间始终保持接触，且面剪应力为零。弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介43ppt课件采用此理论时三个基本假设：弹性地基板体系理论简介43ppt课 基（垫）层、路基可看成弹性地基，它对路面只有向基（垫）层、路基可看成弹性地基，它对路面只有向上的竖向反力，且地基与板完全接触（不脱离），即挠度上的竖向反力，且地基与板完全接触（不脱离），即挠度相同。相同。在研究竖向荷载作用下的小挠度板问题时，常采用下列在研究竖向荷载作用下的小挠度板问题时，常采用下列三项基本假设：三项基本假设：1.z,z0,W为（为（x，y)的函数。的函数。2.无横向剪应变，无横向剪应变，xz=yz=0。3.中面上各点无中面上各点无x、y方向位移，方向位移，u=v=0,只有只有W。弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介44ppt课件 基（垫）层、路基可看成弹性地基，它对路面只有板挠曲面微分方程板挠曲面微分方程45ppt课件板挠曲面微分方程45ppt课件平衡方程：平衡方程：板挠曲面微分方程板挠曲面微分方程46ppt课件平衡方程：板挠曲面微分方程46ppt课件则板挠曲面微分方程为：则板挠曲面微分方程为：由几何方程和物理方程，得出应力由几何方程和物理方程，得出应力应变应变位移方程：位移方程：采用圆柱坐标时：采用圆柱坐标时：47ppt课件则板挠曲面微分方程为：由几何方程和物理方程，得出应力应变变变换换48ppt课件变换48ppt课件弯矩与扭矩弯矩与扭矩积分积分49ppt课件弯矩与扭矩积分49ppt课件推导得推导得同理同理50ppt课件推导得同理50ppt课件挠曲面微分方程推导：挠曲面微分方程推导：要求解方程，必须建立地基反力与薄板挠度间的关系，因此，要求解方程，必须建立地基反力与薄板挠度间的关系，因此，必须对地基变形进行假设。必须对地基变形进行假设。51ppt课件挠曲面微分方程推导：要求解方程，必须建立地一、文克勒地基一、文克勒地基假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比以反应模量以反应模量K表征表征的地基的地基 52ppt课件一、文克勒地基假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比以反2.Winkler地基解析解：地基解析解：1）板中受荷时：）板中受荷时：当当0.5h时，偏差较大，用时，偏差较大，用代替代替。2）板边部中受荷时：）板边部中受荷时：当当0.5h时，偏差较大，用时，偏差较大，用b代替代替。3）板角受荷时：）板角受荷时：当当板角脱开时：板角脱开时：下降。下降。在以上诸式中，在以上诸式中，l为板的相对刚度为板的相对刚度53ppt课件2.Winkler地基解析解：1）板中受荷时：当 M r 轮外弯矩：轮外弯矩：57ppt课件当荷载距计算点一定距离时求解方法：M t M r 轮外弯对称多轮载对称多轮载求解方法：求解方法：取荷载最大的轮迹中心取荷载最大的轮迹中心作为计算点，按圆形均布荷作为计算点，按圆形均布荷载计算板中最大弯矩；其它载计算板中最大弯矩；其它轮子按集中荷载计算其在主轮子按集中荷载计算其在主轮轮迹中心下成熟的附加弯轮轮迹中心下成熟的附加弯矩和切向弯矩，然后转换为矩和切向弯矩，然后转换为x和和y向弯矩后叠加。向弯矩后叠加。58ppt课件对称多轮载求解方法：58ppt课件弹性地基板的有限元解弹性地基板的有限元解 工工程程实实践践中中采采用用的的混混凝凝土土路路面面板板基基本本上上都都属属于于有有限限尺尺寸寸的的矩矩形形板板，并并非非无无限限大大板板。对对于于弹弹性性半半空空间间体体地地基基上上有有限限尺尺寸寸矩矩形形板板的的板板中中、板板边边和和板板角角作作用用车车轮轮荷荷载载时时，求求解解相相应应位位置置的的挠挠度度和和弯弯矩矩在在数数学学上上遇遇到到很很大大困困难难。而而有有限限元元方方法法是是结结构和连续介质应力分析中的一种较有效的计算方法。构和连续介质应力分析中的一种较有效的计算方法。现现行行公公路路水水泥泥混混凝凝土土路路面面设设计计规规范范（JTG D402002）用用有有限限元元法法分分析析了了荷荷载载作作用用下下板板的的极极限限应应力力值值，由由此给出了应力计算此给出了应力计算诺漠图诺漠图。59ppt课件弹性地基板的有限元解 工程实践中采用的可分析可分析不规则板不规则板(交叉口的梯形板、三角板、缺口板交叉口的梯形板、三角板、缺口板)可计算可计算有限尺寸的板有限尺寸的板（使得板边、板角的分析成为可能）（使得板边、板角的分析成为可能）可考虑各种实际的可考虑各种实际的边界约束和支承边界约束和支承状况（如传力捍、脱空状况（如传力捍、脱空等，非均匀支承）等，非均匀支承）可分析可分析各种荷位和载荷组合各种荷位和载荷组合（找到最荷位及荷载组合）（找到最荷位及荷载组合）有限元法比解析解的优越性：有限元法比解析解的优越性：60ppt课件可分析不规则板(交叉口的梯形板、三角板、缺口板)有限元法比解弹性半空间地基板体系理论荷载应力分析（有限元法）弹性半空间地基板体系理论荷载应力分析（有限元法）一、临界荷位一、临界荷位 选取混凝土板的选取混凝土板的纵向边缘中部纵向边缘中部作为产生荷载应力和温度梯作为产生荷载应力和温度梯度综合疲劳损伤的临界荷位。度综合疲劳损伤的临界荷位。61ppt课件弹性半空间地基板体系理论荷载应力分析（有限元法）一、临界荷位二、荷载疲劳应力计算二、荷载疲劳应力计算 水泥混凝土板为四边自由板时，标准轴载在临界荷位处水泥混凝土板为四边自由板时，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力产生的荷载应力r 混凝土板的相对刚度半径(m)；h 混凝土板厚度(m)；Ec 水泥混凝土的弯拉弹性模量（MPa）Et 基层顶面当量回弹模量（MPa）单层水泥混凝土板路面荷载应力分析单层水泥混凝土板路面荷载应力分析62ppt课件二、荷载疲劳应力计算 水泥混凝土板为四边自由板时考虑纵向和横向接缝传荷能力，修正后的荷载疲劳应力：考虑纵向和横向接缝传荷能力，修正后的荷载疲劳应力：综合系数综合系数 kc 标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）；标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）；Kr 考虑接缝传荷能力的应力折减系数。纵缝为设拉杆的平缝或缩缝时，可取为0.870.92（刚性和半刚性基层取低 值，柔性基层取高值）；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，取为1.0；Kf 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，V 与混合料性质有关的指数 普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土取0.057；碾压混凝土和贫混凝土，取0.065。Kc 考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按下表取用。Kf=Nev 单层水泥混凝土板路面荷载应力分析单层水泥混凝土板路面荷载应力分析63ppt课件考虑纵向和横向接缝传荷能力，修正后的荷载疲劳应力：综合系数 双层混凝土板的临界荷位仍为双层混凝土板的临界荷位仍为纵向边缘中部纵向边缘中部，标准轴载，标准轴载Ps在在临界荷位处产生的上、下层混凝土板的荷载应力计算公式仍为：临界荷位处产生的上、下层混凝土板的荷载应力计算公式仍为：分离式双层板分别计算上、下层板的荷载应力，结合式双层分离式双层板分别计算上、下层板的荷载应力，结合式双层板仅需计算下层板的荷载应力板仅需计算下层板的荷载应力，Kr、Kf、Kc的确定方法，同单层的确定方法，同单层混凝土板完全相同。混凝土板完全相同。双层水泥混凝土板路面荷载应力分析双层水泥混凝土板路面荷载应力分析 从力学模型考虑，弹性地基双层混凝土板按层间接触状态分从力学模型考虑，弹性地基双层混凝土板按层间接触状态分为两类：为两类：上、下层完全上、下层完全分离分离，接触面假定为完全光滑；，接触面假定为完全光滑；上、下层密切上、下层密切结合结合，接触面假定为完全连续；，接触面假定为完全连续；等刚度法等刚度法将不同接触状况的双层板转换为刚度相当的单层板，然后按弹将不同接触状况的双层板转换为刚度相当的单层板，然后按弹性地基上的当量单层板计算荷载应力，再根据上、下层板的刚度计算各层所分性地基上的当量单层板计算荷载应力，再根据上、下层板的刚度计算各层所分担的弯矩和应力。担的弯矩和应力。64ppt课件 双层混凝土板的临界荷位仍为纵向边缘中部，标准轴h01、h02 上下层混凝土板厚度(m)；Ec1、Ec2上下层混凝土板的弯拉弹性模量（MPa）Ku层间结合系数，分离式Ku=0，结合式Ku=1；双层水泥混凝土板路面荷载应力分析双层水泥混凝土板路面荷载应力分析 水泥混凝土板为四边自由板时，水泥混凝土板为四边自由板时，标准轴载标准轴载Ps在临界荷位在临界荷位处产生的荷载应力：分离式双层板上层处产生的荷载应力：分离式双层板上层 和下层和下层 ，或结合式双层板下层或结合式双层板下层 如下：如下：65ppt课件h01、h02 上下层混凝土板厚度(m)；双层水泥双层水泥混凝土板路面荷载应力分析双层水泥混凝土板路面荷载应力分析Dg 双层混凝土板的截面总刚度(MN-m)；hx 下层板中面至结合式双层板中性面的距离(m)；rg 双层混凝土板的相对刚度半径；66ppt课件双层水泥混凝土板路面荷载应力分析Dg 双层混凝土板的基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量Et 混混凝凝土土面面板板下下的的地地基基包包括括路路基基和和根根据据需需要要设设置置的的垫垫层层与与基基层层，其其整整体体路路面面结结构构为为弹弹性性多多层层体体系系。分分析析板板内内荷荷载载应应力力时时，应应将将多多层层体体系系换换算算为半无限体为半无限体，以其顶面的当量回弹模量作为半无限地基的模量值。，以其顶面的当量回弹模量作为半无限地基的模量值。1）新建公路新建公路基层顶面的当量回弹模量值基层顶面的当量回弹模量值67ppt课件基层顶面的当量回弹模量Et 混凝土面板下的地基包括基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量2）原有柔性路面顶面的当量回弹模量值）原有柔性路面顶面的当量回弹模量值 在在原原有有柔柔性性路路面面上上铺铺筑筑水水泥泥混混凝凝土土路路面面时时，应应通通过过承承载载板板试试验验确确定定原原有有柔柔性性路路面面顶顶面面的的当当量量回回弹弹模模量量Et；如如用用汽汽车车实实测测路路段段的的回回弹弹弯弯沉沉值值，可可按按柔柔性性路路面面旧旧路路补补强强法法中中的的计计算算方方法法确确定计算回弹弯沉值定计算回弹弯沉值l0后，确定其基层顶面的当量回弹模量后，确定其基层顶面的当量回弹模量Et：l0以后轴重以后轴重100kN的车辆测得的计算回弹弯沉值（的车辆测得的计算回弹弯沉值（1/100mm）。）。68ppt课件基层顶面的当量回弹模量2）原有柔性路面顶面的当量回弹模量值 1.胀缩应力胀缩应力1)膨胀：膨胀：当当气气温温缓缓慢慢变变化化时时，板板内内温温度度均均匀匀升升降降，则则面面板板沿沿断断面面的的深深度度均均匀匀胀胀缩缩。由由于于板板与与基基层层之之间间的的摩摩阻阻约约束束，在在温温度度升升降降时时板板中中部部不不能能移移动动，得得面面板板胀胀缩缩完完全全受受阻阻时时所所产产生的应力为：生的应力为：对于板边缘中部或窄长板对于板边缘中部或窄长板对于板边缘中部或窄长板对于板边缘中部或窄长板 ：2)2)收缩：收缩：收缩：收缩：板划分为有限尺寸块后，因收缩而产生的板划分为有限尺寸块后，因收缩而产生的板划分为有限尺寸块后，因收缩而产生的板划分为有限尺寸块后，因收缩而产生的应力很小，可不予考虑。应力很小，可不予考虑。应力很小，可不予考虑。应力很小，可不予考虑。三、温度应力三、温度应力三、温度应力三、温度应力69ppt课件1.胀缩应力对于板边缘中部或窄长板：2)收缩：三、温度应产生原因：产生原因：1.1.由由于于板板的的自自重重、地地基基反反力力和和相相邻邻板板的的钳钳制制作作用用，使使部部分分翘翘曲曲变变形形受受阻阻，从从而而使板内产生翘曲应力。使板内产生翘曲应力。2.2.由由气气温温升升高高引引起起的的板板中中部部隆隆起起受受到到限限制制时时，板板底底面面出出现现拉拉应应力力；而而当当气气温温降降低低引引起起的的板板四四周周翘翘起起受受阻阻时，板顶面出现拉应力。时，板顶面出现拉应力。混凝土板翘曲变形混凝土板翘曲变形2.翘曲应力翘曲应力70ppt课件产生原因：混凝土板翘曲变形2.翘曲应力70ppt课件在临界荷位处的温度疲劳应力在临界荷位处的温度疲劳应力 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力;c混凝土的线膨胀系数(1/)，通常可取110-5/；h 混凝土面板厚度(cm)；Tg 所在地混凝土面板的最大温度梯度(/cm)；Bx 综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，按板长 L与板相对刚度 半径r的比值 L/r 和板厚 h 由诺谟图确定。kt 考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。单层水泥混凝土板路面温度应力分析单层水泥混凝土板路面温度应力分析水泥混凝土板路面温度应力分析水泥混凝土板路面温度应力分析71在临界荷位处的温度疲劳应力 最大温度梯度时混凝土板疲劳应力系数疲劳应力系数kt 单层水泥混凝土板路面温度应力分析单层水泥混凝土板路面温度应力分析回归系数回归系数a、b、c72疲劳应力系数kt 单层水泥混凝土板路面温度应力分析回归系温度应力系数温度应力系数Bx73ppt课件温度应力系数Bx73ppt课件 水水泥泥混混凝凝土土面面层层的的最最大大温温度度梯梯度度标标准准值值Tg，可可按按照照公公路路所在地的公路自然区划，按下表所在地的公路自然区划，按下表 选用。选用。注：海拔高时，取高值；湿度大时，取低值。最大温度梯度标准值Tg最大温度梯度标准值最大温度梯度标准值Tg74ppt课件 水泥混凝土面层的最大温度梯度标准值Tg，可 双层水泥混凝土板路面温度应力分析双层水泥混凝土板路面温度应力分析 上层上层 ；下层下层 ；双层混凝土板的温度应力计算公式：双层混凝土板的温度应力计算公式：分离式双层板仅需计算上层板的温度应力分离式双层板仅需计算上层板的温度应力结合式双层板仅需计算下层板的温度应力结合式双层板仅需计算下层板的温度应力75 双层水泥混凝土板路面温度应力分析 分离式双层混凝土板上层最大温度应力分离式双层混凝土板上层最大温度应力式中：Bx1分离式双层混凝土板的温度应力系数；Bx 上层混凝土板的温度应力系数，按l/rg，h01查图；Cx 混凝土板的温度翘曲应力系数，按l/rg查图；76ppt课件分离式双层混凝土板上层最大温度应力式中：Bx1分离式双层温度应力系数温度应力系数Bx、Cx77ppt课件温度应力系数Bx、Cx77ppt课件结合式双层混凝土板下层最大温度应力结合式双层混凝土板下层最大温度应力式中：Bx2结合式双层混凝土板的温度应力系数；Bx 下层混凝土板的温度应力系数，按l/rg，（h01+h02）查图；78ppt课件结合式双层混凝土板下层最大温度应力式中：Bx2结合式双层1、结构可靠性的含义、结构可靠性的含义 结构可靠性结构可靠性是指结构在规定时间是指结构在规定时间(设计基准期设计基准期)内、规定条内、规定条件下件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护正常设计、正常施工、正常使用和维护)完成完成预定功能预定功能的的能力。能力。其功能要求为其功能要求为:(1)安全性安全性；(2)适用性适用性；(3)耐久性耐久性。当结构或构件超过当结构或构件超过承载能力极限状态承载能力极限状态，就可能产生以下后果：，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；）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）产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定；失稳定；（3）结构转变为机动体系。超过这一极限状态，结构或其）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构件就不能满足其预定的安全性要求安全性要求路面结构的可靠度路面结构的可靠度 (了解内容）了解内容）79ppt课件1、结构可靠性的含义路面结构的可靠度 (了解内容）79p80ppt课件80ppt课件81ppt课件81ppt课件 在规定的设计使用年限内，在环境条件和荷载作用下，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路面能够发挥其预期功能的概率概率。我国水泥混凝土路面设计方法我国水泥混凝土路面设计方法：路面板的车辆荷载疲劳：路面板的车辆荷载疲劳应力及温度疲劳应力之和小于混凝土的极限抗折强度。应力及温度疲劳应力之和小于混凝土的极限抗折强度。2、水泥混凝土路面可靠度的定义、水泥混凝土路面可靠度的定义82ppt课件2、水泥混凝土路面可靠度的定义82ppt课件1、设计基准期、目标可靠度和变异水平、设计基准期、目标可靠度和变异水平 目目标标可可靠靠度度是是所所设设计计路路面面结结构构应应具具有有的的可可靠靠度度水水平平。选选定定较较高高的的目目标标可可靠靠度度，在在各各设设计计参参数数的的变变异异水水平平不不变变时时，所所设设计计的的路路面面厚厚度度较较大大，初初期期建建设设费费用用较较高高，但但使使用用期期间间的的养养护护费费用用和和车车辆辆运运行行费费用用较较低低；若若选选定定较较低低的的目目标标可可靠靠度度，则则所所设设计计的的路路面面结结构构较较薄薄，初初期期修修建建费费用用可以降低，但使用期间的养护费用和车辆运行费用将会提高。可以降低，但使用期间的养护费用和车辆运行费用将会提高。水泥混凝土路面可靠度设计标准水泥混凝土路面可靠度设计标准水泥路面设计参数水泥路面设计参数83ppt课件1、设计基准期、目标可靠度和变异水平 目标可靠2、结构设计参数的变异水平分级、结构设计参数的变异水平分级结构设计参数的变异水平分级结构设计参数的变异水平分级水泥路面设计参数水泥路面设计参数84ppt课件2、结构设计参数的变异水平分级结构设计参数的变异水平分级水泥 可靠度系数可靠度系数rr 混凝土设计弯拉强度混凝土设计弯拉强度 3、可靠度系数、可靠度系数水泥路面设计参数水泥路面设计参数5、混凝土材料要求、混凝土材料要求交通分级交通分级4、交通分级指标、交通分级指标85ppt课件 可靠度系数rr 混凝土设计弯拉强度 水水泥泥混混凝凝土土路路面面以以弯弯拉拉强强度度作作为为设设计计控控制制指指标标，取取28d龄龄期期的的151555cm的的水水泥泥混混凝凝土土梁梁式式试试件件，用用三三分分点点加加载载试试验验方方法法确定。确定。水水泥泥混混凝凝土土的的强强度度以以28d龄龄期期的的弯弯拉拉强强度度控控制制。当当混混凝凝土土浇浇筑筑后后90d内内不不开开放放交交通通时时，可可采采用用90d龄龄期期的的弯弯拉拉强强度度。各各交交通通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于表中规定值。等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于表中规定值。混凝土弯拉强度标准值混凝土弯拉强度标准值5、混凝土材料要求、混凝土材料要求86ppt课件 水泥混凝土路面以弯拉强度作为设计控制指标，取6.防冻厚度防冻厚度 在季节性冰冻地区，路面的总厚度不应小于表中规定的最在季节性冰冻地区，路面的总厚度不应小于表中规定的最小防冻厚度。小防冻厚度。注：冻深小或填方路段，或者基、垫层为隔湿性能良好的材料，可采用低值；冻深大或挖方及地下水位高的路段，或者基、垫层为隔湿性能较差的材料，应采用高值；冻深小于0.50m的地区,一般不考虑结构层防冻厚度。水泥混凝土路面最小防冻厚度（水泥混凝土路面最小防冻厚度（m）87ppt课件6.防冻厚度 在季节性冰冻地区，路面的总厚组合设计内容：组合设计内容：面层面层基层基层垫层垫层路基路基9.3 结构层组合设计结构层组合设计主要考虑交通等级、气候、路基及材料情况，与柔性路面主要考虑交通等级、气候、路基及材料情况，与柔性路面不同。不同。88ppt课件组合设计内容：9.3 结构层组合设计主要考虑交通等级、气候一、面层一、面层应具有应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。选择方法：选择方法：面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。凝土面层。89ppt课件一、面层89ppt课件其它面层类型选择其它面层类型选择90ppt课件其它面层类型选择90ppt课件面层厚度参考范围面层厚度参考范围91ppt课件面层厚度参考范围91ppt课件均匀、稳定的支承，防止唧泥、错台，延长寿命，施工方便。均匀、稳定的支承，防止唧泥、错台，延长寿命，施工方便。要求有足够刚度、稳定性，断面正确、平整，耐冲蚀能力。要求有足够刚度、稳定性，断面正确、平整，耐冲蚀能力。宽度比面板宽宽度比面板宽2535cm，或与路基同宽。，或与路基同宽。基基层层顶顶面面当当量量回回弹弹模模量量Et不不小小于于规规范范规规定定的的E值值。由由此此定定基基层的厚度层的厚度h。新建道路新建道路hmin=15cm，补补强强（在在柔柔性性路路面面上上）时时，h=8cm(砂砂、砾砾石石),h=10cm（水水稳类）稳类）,对岩石路基对岩石路基h=68cm。二、基层二、基层92ppt课件均匀、稳定的支承，防止唧泥、错台，延长寿命，施工方便。要求有路基和结构层参数路基和结构层参数93ppt课件路基和结构层参数93ppt课件二、基层二、基层 基层应具有基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型基层类型宜依照交通等级按表选用。宜依照交通等级按表选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定粒料基层混凝土预制块面层应采用水泥稳定粒料基层 94ppt课件二、基层 94ppt课件各类基层厚度的适宜范围各类基层厚度的适宜范围 95ppt课件各类基层厚度的适宜范围 95ppt课件三、垫层：三、垫层：1）改善路基水温状况；）改善路基水温状况；2）阻止路基土挤入基层；）阻止路基土挤入基层；3）保证路面结构的稳定性，以减少路基顶面的应力和变形；）保证路面结构的稳定性，以减少路基顶面的应力和变形；4）达到路面结构总厚度；）达到路面结构总厚度；(对季节性冰冻地区对季节性冰冻地区,路面有最小防路面有最小防冻厚度要求冻厚度要求)5）具有一定的强度、好的水稳性、抗冻性。）具有一定的强度、好的水稳性、抗冻性。96ppt课件三、垫层：1）改善路基水温状况；2）阻止路基土挤入基层；3）三、垫层三、垫层 遇有下述情况时，需在层基下设置垫层：遇有下述情况时，需在层基下设置垫层：季季节节性性冰冰冻冻地地区区，路路面面总总厚厚度度小小于于规规范范规规定定最最小小防防冻冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足厚度补足；水水文文地地质质条条件件不不良良的的土土质质路路堑堑，路路床床土土湿湿度度较较大大时时，宜设置宜设置排水垫层排水垫层；路路基基可可能能产产生生不不均均匀匀沉沉降降或或不不均均匀匀变变形形时时，可可加加设设半半刚性垫层刚性垫层。注意事项：注意事项：垫层的垫层的宽宽应与路基同宽，其应与路基同宽，其最小厚度最小厚度为为150mm。防冻垫层和排水垫层防冻垫层和排水垫层宜采用宜采用砂、砂砾砂、砂砾等颗粒材料。等颗粒材料。半刚性垫层半刚性垫层可采用可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土低剂量无机结合料稳定粒料或土。97ppt课件三、垫层注意事项：97ppt课件四、路基四、路基 路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。高高液液限限粉粉土土及及塑塑性性指指数数大大于于16或或膨膨胀胀率率大大于于3的的低低液液限限粘粘土土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因因条条件件限限制制而而必必须须采采用用上上述述土土做做填填料料时时，应应掺掺加加石石灰灰或或水水泥泥等等结结合料改善。合料改善。地下水位高时，宜提高路堤设计标高。地下水位高时，宜提高路堤设计标高。路基压实度应符合公路路基设计规范的要求。路基压实度应符合公路路基设计规范的要求。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。路基：路基：控制变形，如不均匀变形控制变形，如不均匀变形脱空现象脱空现象应力增大应力增大破坏。破坏。措施：措施：按填筑规则填；压实时含水量按填筑规则填；压实时含水量 最佳；压实度、排水、加固、设垫层。最佳；压实度、排水、加固、设垫层。注意事项：注意事项：高液限粘土及含有机质细粒土，不能用做高速公路和一级公高液限粘土及含有机质细粒土，不能用做高速公路和一级公 路的路床填料或二级及以下公路和上路床填料；路的路床填料或二级及以下公路和上路床填料；98ppt课件四、路基 高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3的低液我国水泥混凝土路面设计方法我国水泥混凝土路面设计方法 我国水泥混凝土路面设计方法采用单轴双轮组我国水泥混凝土路面设计方法采用单轴双轮组100KN标准标准轴载作用下的轴载作用下的弹性半空间体系地基有限大矩形薄板理论弹性半空间体系地基有限大矩形薄板理论有限元有限元解为理论基础，以路面板解为理论基础，以路面板纵缝纵缝边缘边缘荷载荷载与与温度温度综合疲劳弯拉应综合疲劳弯拉应力为设计指标进行路面板厚度计算。力为设计指标进行路面板厚度计算。设计完成后，路面板的综合疲劳弯拉应力应满足以目标可设计完成后，路面板的综合疲劳弯拉应力应满足以目标可靠度为依据的极限状态平衡方程式。靠度为依据的极限状态平衡方程式。99ppt课件我国水泥混凝土路面设计方法 我国水泥混凝土路面设1、设计流程、设计流程100ppt课件1、设计流程100ppt课件我国水泥混凝土路面设计方法我国水泥混凝土路面设计方法JTG D40-2002p设计内容与标准设计内容与标准p设计参数设计参数p荷载疲劳应力计算荷载疲劳应力计算p温度疲劳应力计算温度疲劳应力计算p板厚确定步骤板厚确定步骤101ppt课件我国水泥混凝土路面设计方法JTG D40-2002设计内容设计内容与标准设计内容与标准（1）路面结构组合设计）路面结构组合设计 根根据据该该路路的的交交通通情情况况，结结合合当当地地环环境境气气候候条条件件和和材材料料供供应应情情况综合考虑。包括各层的结构类型、弹性模量和厚度的确定。况综合考虑。包括各层的结构类型、弹性模量和厚度的确定。（2）混凝土面板厚度设计）混凝土面板厚度设计 混混凝凝土土面面板板厚厚度度设设计计，应应按按照照设设计计标标准准的的要要求求，确确定定满满足足设设计年限内使用要求所需的混凝土面层的厚度。计年限内使用要求所需的混凝土面层的厚度。（3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 根根据据混混凝凝土土面面层层板板内内产产生生的的荷荷载载应应力力和和温温度度应应力力作作出出板板的的平平面面尺尺寸寸设设计计，布布设设各各类类接接缝缝的的位位置置，设设计计接接缝缝的的构构造造，并并采采取取有效措施提高接缝的传荷能力。有效措施提高接缝的传荷能力。102ppt课件设计内容与标准（1）路面结构组合设计102ppt课件设计内容与标准设计内容与标准（4）路肩设计）路肩设计 高高速速公公路路和和一一级级公公路路中中间间带带的的路路缘缘带带和和路路肩肩的的结结构构应应与与行行车车道道的的混混凝凝土土路路面面相相同同，并并与与行行车车道道部部分分的的混混凝凝土土面面板板浇浇筑筑成成整整体体。路路肩肩可可采采用用水水泥泥混混凝凝土土面面层层或或沥沥青青混混合合料料面面层层，其其基基（垫垫）层结构应满足行车道路面结构和排水的要求。层结构应满足行车道路面结构和排水的要求。（5）普通混凝土路面配筋设计）普通混凝土路面配筋设计 普普通通混混凝凝土土路路面面板板较较长长或或交交通通量量较较大大、地地基基有有不不均均匀匀沉沉降降或或板板的的形形状状不不规规则则时时，可可沿沿板板的的自自由由边边缘缘加加设设补补强强钢钢筋筋，在在角角隅隅处加设发针形钢筋或钢筋网，以阻止可能出现的裂缝。处加设发针形钢筋或钢筋网，以阻止可能出现的裂缝。103ppt课件设计内容与标准（4）路肩设计103ppt课件设计参数设计参数p标准轴载与轴载换算标准轴载与轴载换算p交通分级和累计作用次数交通分级和累计作用次数p结构设计参数的变异性和路面结构的可靠度结构设计参数的变异性和路面结构的可靠度p基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量p水泥混凝土的设计强度水泥混凝土的设计强度 104ppt课件设计参数标准轴载与轴载换算104ppt课件标准轴载与轴载换算标准轴载与轴载换算 以以轴轴重重100kN的的单单轴轴-双双轮轮组组荷荷载载作作为为标标准准轴轴载载。不不同同轴轴-轮轮型型和和轴轴载载的的作作用用次次数数，可可按按等等效效疲疲劳劳损损坏坏原原则则换换算算成成标标准准轴轴载载的作用次数。的作用次数。105ppt课件标准轴载与轴载换算 以轴重100kN的单轴-双轮组荷交通分级和累计作用次数交通分级和累计作用次数设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne：临界荷位车辆轮迹横向分布系数临界荷位车辆轮迹横向分布系数交通分级交通分级106p