长沙理工路基路面(II)

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1、第十一章水泥混凝土路面基本内容§11-1概述§11-2水泥混凝土路面构造§11-3水泥混凝土路面施工工艺§11-4其它类型混凝土路面简介§11-5弹性地基板体系理论概述§11-6水泥混凝土路面荷载应力分析§11-7水泥混凝土路面温度应力分析§11-8水泥混凝土路面板厚设计方法§11-9水泥混凝土路面的平面尺寸和接缝设计§11-10水泥混凝土路面上加铺层设计§11-1概述一、水泥混凝土路面的类型与特点1.定义:采用水泥混凝土作为面层材料的一种路面2.类型:1)普通混凝土（素混凝土）2)钢筋混凝土3)连续配筋混凝土4)预应力混凝土5)装配式混凝土6

2、)钢纤维混凝土7)混凝土小块铺砌普通混凝土路面连续配筋混凝土路面3.普通混凝土路面普通混凝土路面——除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外不配置钢筋的混凝土路面。优点：1)强度；2)稳定性好；3)耐久性好；4)有利于夜间行车。缺点：1)水泥和水的用量大；2)有接缝；增加施工和养护的复杂性；容易引起行车跳动，影响行车的舒适性；是路面的薄弱点，容易引起路面板边和板角处破坏；3)开放交通较迟；4)修复困难。二、水泥混泥土路面设计概述1.路面设计最基本的任务防止路面结构在使用年限内由于轮载和环境(温度和湿度)作用而出现各种结构损坏2.路基路面材料力学性质非

3、线性性质路基和路面材料的应力应变关系大都呈现非线性特性，其应变量随应力作用时间而变化，并且在应力卸除后残余一部分不可恢复(塑性)变形线弹性简化轮载的动力特性(较高的加荷速率和较低的应力级位)，轮载每次作用后产生的永久变形量仅占总变形量的很小一部分，可以把路面结构近似地当作线弹性体，应用线弹性理论来分析轮载作用下的应力、应变和位移量3.路面结构分析的主要力学模型地基模型1)固体地基，E地基，弹性半空间体2)液体地基，k地基，文克勒(Winkler)地基沥青路面模型1)弹性层状体系2)粘弹性层状体系水泥混凝土路面模型1)弹性地基板2)文克勒地基板3

4、)弹性层状地基板4.路面结构力学分析计算方法1)解析法2)有限单元法5.水泥混凝土面层特点刚度大刚度远大于基(垫)层和路基的刚度荷载扩散能力强在轮载作用下，具有良好的整体性和扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形(称作挠度)很小面层板尺寸有限面层板被接缝划分为有限尺寸矩形板水泥混凝土面层简称面板，可简化为薄板分析6.水泥混凝土路面结构的力学分析模型面板模型力学性质：线弹性薄板面板尺寸1)有限尺寸板2)无限大板基层及其以下结构模型（地基模型）1)固体地基，E地基，弹性半空间体2)液体地基，k地基，文克勒(Winkler)地基3)弹性层状体系国内外常用分

5、析模型1)Winkler地基有限尺寸板：解析解2)弹性地基上有限尺寸板：有限单元法我国水泥混凝土路面结构设计理论采用弹性地基上有限尺寸小挠度弹性薄板理论7.水泥混凝土路面的设计目标水泥混凝土路面的主要结构损坏形式：断裂温度、荷载的反复作用地基的不均匀沉降设计目标控制混凝土路面的疲劳断裂8.水泥混凝土路面结构设计的主要内容1)面层材料组成设计2)路基、垫层和基层设计3)板厚确定4)板平面尺寸确定5)接缝构造和配筋设计6)路肩和排水9.水泥混凝土路面的损坏模式1)断裂类路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到损坏2)变形类路面结构虽仍保持整体性，但形状在

6、各种因素的作用下产生较大的变形3)表面损坏类路面表层部分材料的散失或磨损4)接缝损坏类与水泥混凝土路面接缝（纵缝或横缝）有关的损坏，如填封材料的失效或丧失，接缝附近局部宽度和深度范围内的混凝土碎裂等10.水泥混凝土路面损坏的主要形式1)断裂现象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，裂缝交叉而使路面板破裂成碎块(称破碎板)原因板太薄轮载过重和作用次数过多板的平面尺寸太大(使温度应力过大)地基过量或不均匀下沉使板底脱空失去支承施工养护期间收缩应力过大混凝土强度不足断裂可视为混凝土路面结构破坏的临界状态2)挤

7、碎现象在接缝(主要是胀缝)附近数十厘米范围内的板因受挤压而碎裂原因胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能正常滑动缝隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的伸胀受到阻碍，在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂成碎块3)拱起现象混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然向上供起原因板收缩时接缝缝隙张开，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，从而出现这种纵向屈服失稳现象采用膨胀性较大的石料作粗集料，容易引起板块拱起4)唧泥现象车辆行经接缝或裂缝时，出现缝内喷溅出稀泥浆的现象原因在轮载的频繁作用下，基层(地基)产生塑性变形累

8、积而同混凝土板脱离接触，水分沿缝隙下渗而积聚在脱空的缝隙内，又在轮载作用下积水变成有压水，并同基层内浸湿的细料泥搅成泥浆，再沿缝隙喷溅出来、唧泥会使路