路基路面工程第16章-水泥混凝土路面设计ppt课件.ppt

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1、第十五章内容回顾1.概述（优点、缺点）2.水泥混凝土路面构造（基层作用、接缝类型与构造）3.水泥混凝土路面的原材料（对材料的要求）4、路面混凝土配合比（内容、要求）5、水泥混凝土路面施工与质量控制（施工工序、机械设备、滑模摊铺机的特点）6、其他类型混凝土路面简介（钢筋混凝土路面、连续配筋路面的特点）十六、水泥混凝土路面设计1.概述2.弹性地基板体系理论简介3.水泥混凝土路面应力分析4、水泥混凝土路面可靠度设计5、水泥混凝土路面结构组合设计6、国内水泥混凝土路面设计方法7、国外水泥混凝土路面设计方法简介问题：水泥混凝土路面主要的破坏类型？混凝土路面应力分析采用什么理论体系？混凝土路面结构设计的内

2、容有哪些？什么是混凝土路面结构的可靠度？什么是路面结构可靠度系数？什么是水泥混凝土路面设计的临界荷位？1.概述混凝土路面板的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；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1/7-1/6，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力。在力学因式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算。为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。混凝土路面结构特征水泥混凝土路面在行车荷载和环境因素的作用下可能出现的破坏类型主要有：1)断裂；2)唧泥；3

3、)错台；4)拱起；5)接缝挤碎等。影响混凝土路面的使用性能的因素是多方面的，如轮载、温度、水分、基层、技结构造、材料以及施工和养护情况等。从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设计应以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。混凝土路面设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。混凝土路面在经受到车轮荷载重复作用的同时，还经受大气温度周期性变化的影响。因此，混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有关。因此，路面板防止两种因素综合作用产牛的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力(σp)与温度疲劳翘曲应力(

4、σt)和不超过混凝土的抗弯拉强度(fcm)，即1、路面结构层组合设计合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。2、混凝土面板厚度设计3、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4、路肩设计5、混凝土路面的钢筋配筋率设计混凝土路面结构设计内容1、根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践经验。2、在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设计方案的比较。3、推广成熟科研成果，积极慎重运用新材料和新工艺4、路面设计方案充分考虑沿线环境保护、生态平衡5、尽可能选择有利于机

5、械化、工厂化施工的设计方案6、对于地质不良地段，加快稳定路基混凝土路面结构设计原则2002年由中华人民共和国交通部颁布的《公路水泥混凝土路面设计规范》列出的设计方法以弹性半空间地基有限大矩形板模型为基础，以100kN单轴双轮标准轴载作用于矩形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。设计方法采用可靠度设计方法，以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。混凝土路面结构设计理论与方法1、混凝土路面设计基准期混凝土路面交通等级2、标准轴载及轴载当量换算3、交通分级2.弹性地基板体系理论简介水泥混凝土面板的刚度远大于基(垫)层和路基的刚度，具有良好的扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形

6、远小于其厚度，可采用小挠度薄板理论进行分析，采用三项基本假设：1）垂直中面方向应变极其微小，可忽略不计；2）垂直中面的法线在弯曲变形后保持为直线，无横向剪切应变；3）中面上各点无平行于中面的位移。对于弹性地基薄板：①在变形过程中，板面与地基表面的竖向位移是相同的；②在板与地基的两接触面之间没有摩阻力(可以自由滑动)，即接触面上的剪应力视为零。3.水泥混凝土路面应力分析文克勒地基板的荷载应力分析荷位①荷位②荷位③弹性半空间体地基板的荷载应力分析水泥混凝土路面温度应力分析1、胀缩应力2、翘曲应力对有限尺寸板，沿板长L和板宽B方向的翘曲应力在板边缘中部4.水泥混凝土路面可靠度设计路面可靠度的定义和极

7、限状态函数路面可靠度：在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和荷载条件下，路面能发挥其预期功能的概率。我国现行规范采用的结构设计方法是以混凝土路面板在车辆荷载应力和温度应力综合作用下在纵缝边缘中部出现纵向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准。σp+σt≤σrf=σs（A-BlgN）混凝土路面结构可靠度可相应的定义为在设计年限内，在车辆荷载应