《刚性路面设计》ppt课件

《《刚性路面设计》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十四章刚性路面设计§14－1概述水泥混凝土板具有较高的力学强度，从力学角度来看，水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。一、水泥混凝土路面的特性1、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、抗弯拉强度远远小于抗压强度，因此决定混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力；3、混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不大，所以力学图式上可把混凝土路面结构看作是弹性地基板，用弹性层状地基板理论进行分析计算。二、混凝土路面的损坏模式和设计要求1、损坏模式1）断裂：原因为板太薄或轮载过重和作用次数过多，板的平面尺寸太大。2）挤碎：接缝附近受挤压而碎裂。3）拱起：接缝两侧的板

2、突然向上拱起，为纵向屈曲失稳引起。4）唧泥：接缝内喷溅出泥浆现象，使路面板边缘和角隅部分逐渐失去支承，导致断裂。5）错台：竖向相对位移。2、路面结构设计内容结构层设计面板厚度设计面板的平面尺寸与接缝设计路肩设计配筋率设计3、设计要求1）路基和基层设计：要求密实、均匀、稳定和防冻厚度及E0大于规定值。2）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。3）路面板几何尺寸设计：平面尺寸、板厚设计，以使强度（σp,σt）满足要求。4）接缝及配筋设计：选接缝类型、布置接缝位置、定接缝构造，以提高接缝传荷能力。§14－2弹性地基板的荷载应力分析混凝土面板承受的应力很多

3、，有荷载应力σp、温度应力σt、收缩应力、体积变化应力等，设计时，主要考虑σp，σt。混凝土路面在荷载P作用下变形很小，其Ｅ远大于路基和基垫层的Ｅ，其间的摩阻力一般也不大，鉴于这个特性，用弹性地基板理论分析。一、荷载应力分析1.弹性地基小挠度薄板理论：厚度不到平面尺寸的1/10的板叫薄板，竖向位移远小于厚度的变形叫小挠度。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，常采用下列三项基本假设：1）σz、εz≈0，W为（x,y)的函数。2）无横向剪应变：3）中面上各点无x、y方

4、向位移，u=v=0,只有W。由第2）、3）点假设，应用几何方程可得到应变与竖向位移的关系式：板的应力：板中心挠曲面的微分方程为采用圆柱坐标时：二、文克勒地基（K地基）板的荷载应力分析文克勒地基是以反力模量K表征的弹性地基。它假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其它点无关，即地基相当于由互不相联系的弹簧组成。1、板中受荷时2、板边部中受荷时3、板角受荷时三、弹性半空间板的荷载应力分析（E地基）弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基。它假设地基为各向同性的弹性半无限体，地基在荷载作用范围内及影响所及的以外部分均产生变形，其顶面上任一点的挠度不仅同该

5、点压力有关，也同其它各点压力有关。半无限地基上无限大板受到集中或圆形分布荷载作用时，属于轴对称问题。距荷载中心r处挠度：为半无限地基板的相对刚度半径，Es、µs为地基参数。在无限大圆板上的圆形均布荷载距集中荷载作用中心r处，板在单位宽度的幅向弯矩Mr和切向弯矩Mt:距离集中荷载作用点为r处的弯矩A、BM算出后，得到单位板宽应力:当板受到多个车轮荷载时，可取其中一个为主轮算出M0,按均布荷载考虑，其他各轮按集中荷载考虑,算出Mr、Mt。然后叠加它们的影响，叠加时注意应力的方向。如统一取x,y方向，则Mr、Mt转换为Mx、My时，用材料力学公式：其他受荷情况板边:板角:

6、板厚计算对于多轮组，取Mx及My之最大值为Mjs由于混凝土表面因接缝等原因造成不平整，以及车辆本身的震动，所以对荷载乘以1.15～1.2的动荷系数。四、有限元解1、有限元的优点2、临界荷位的确定为了简化计算工作，通常选取使面板内产生最大应力或最大疲劳损伤的一个荷载位置作为应力计算时的临界荷位。(1)按双轮胎加荷，并简化成双方形荷载图式；(2)荷载作用于横逢边缘中部时弯曲应力最大，略大于纵逢边缘，也大于横逢边缘。后轴一侧双轮组作用于板中时应力最小，也小于轴载作用于中部；(3)我国规范以纵逢边缘中部作为临界荷位。该规范以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损坏作为设计标

7、准，因而选用使路面板产生最大综合疲劳损坏的位置作为临界荷位。3、有限元解A、m、n为回归系数。§14－3水泥混凝土路面温度应力分析温度应力翘曲应力胀缩应力（划分板块以后可忽略不计）（以板长为计算依据）一、胀缩应力1、面板胀缩完全受阻时所产生的应力2、一维板边中部：3、对于窄长混凝土板：约束板长变化的地基摩阻力随板的重量而变,也即同离板自由端的距离x成正比。此时:γc为混凝土容重,取0.024KN/m3,f为板与地基间的摩阻系数,采用1～2当板长L<2x0时，最大摩阻力出现在板的中央为减小胀缩应力,可将路面板划分为有限尺寸板,若板长为6米时,σt=0.1MPa左右