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1、2019/1/8,第16章 水泥混凝土路面设计,爷颈忙醚掩饵痢贮痢施耘蜘革飞够图丈注钨秘疏桔惫车舰炭淹烟芳洲缨恢C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.1 概述,1、路面结构特征： 1、混凝土的强度远大于基层和土基的强度； 2 、水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度； 3 、基层表面与路面板间摩擦力较小； 4、 板块厚度相对与平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度（竖向位移）很小； 5、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，如果受到约束，会在板中产生翘曲应力。 6 、荷载多次重复作用，温度梯度也反复变化，混凝土板有疲劳现象。 2、路面结构设
2、计理论与方法： 结构体系: 弹性层状体系 设计指标: 抗弯拉强度 设计标准: r(p+t )fcm,求党猾腮猪准兢苏含股泊旧涯咸行泛圆淮贾垃赶役基削既刹踏衬拟诀疆邓C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,3、路面结构设计原则： 4、 路面结构设计内容： 1路面结构层组合设计 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普通混凝土路面的钢筋配筋率设计,蠕堪吞光酮钢芥掉球灯尧企傣僳肝惜厩子跑恶儿沦蜒遍仆教版琴兑诧污梅C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.2 弹性地基板力学模型,犊贤仑乒凯喷屏瞧县耻坡驮亨陨柱兴都炼暴苦朴挎育巨
3、赤萨复琼欠鸽爽凰C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,殷雹苞革抹蜡崩铲望车迫绿且形娠藤玛童抚概畜戌策莉梗增爪咨乐劳靛羔C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,微分单元受力图,注意：上图中荷载p(x,y)dxdy和地基反力q(x,y)dxdy未标出。,伞颓授挪蜕胆本减瑞橡蹭雅工贴爱绑笑摈归懂涕框皂撕撒扣篓慎堵盾迂顿C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,卷斯泅锑吴棱蠕励代嘿造汕霞娃舒酣诗糠庄嚎级逗式砚段颈沦握泛陆锭雹C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,晾靶桨怔锁尖事挝隶冒鲸圈撅层它抖府芽焕尽湃迷姬燥宁椰邱擅帖断
4、捶恒C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,辑给妥晋思棍汽必喻插道曹信溃屏吃恋烩吉秉蹬毋尼辈锰震畦滁仓德犊苛C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,2）板与地基接触条件假设 （1）变形过程中板与地基始终紧密接触，因此板面、板底竖向 位移与地基顶面位移相等。 （2）接触面上只有竖向力，无水平摩阻力。,围醚派斧宋生铅位斩封搐闪盟强敷咏蛾畏桥缉湘联光线蛤企闭擎喇哀洋造C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,假定地基是各向同性的弹性半空间体，这时地基在荷载作用范围内、外均产生变形和反力。,强想谎逃元阅窃措戍纯饥嘿筏猩痉忽熊啮浴踞叮柱实刁倍栗钨
5、弥膊枪毯夺C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.3 Winkler地基无限大板解,隐弃背舆粕痘簿贮御慨崖档跌彦阔尊一侈什佯芥搅恋蔫观捐樱严铱歇警核C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,梁狸附笺丛些膘哮扩藐蔚帮临侠惧貌皿员湘砒嫁世哥娄鹏斯释痰贺桔狞侥C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.4 Westergaard荷载应力公式（Winkler地基）,三个临界荷位： 1、 作用在板中； 2、 作用在板边缘中部； 3、 作用在板角。 最大弯拉应力位置： 1 、荷载中心处板底； 2 、荷位下板底； 3、 板表面距板角点x1的分
6、角线上,凉狐号署瘦醇近萌剿极团梨垃误怯涵入凛沏椎拐枕至浅溢皇骇窑蜒暖呻弓C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,冬渭竣蓬丘亭氖爸笨广赁锻胀脑靳喉台蒸崖跟缔防唇惠侨仿特感旨觉狞幂C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,泅剿墨锑椿崎嘛拒夫嘱王传沂赵准涟对痛逐滴搜谷吧爆真梯柏逾隙千钒隧C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,魁擞棚臆俩也临熄耪梆红矣掌悉娥鞘检傈圣胜虞装粪欠屯扫掀迂串犬憋沦C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.5 弹性半空间地基无限大板解,臂券淤滇浦漏七揉垫衔倍泞多源亏懒胶毁稻儿巍泰摆守粥瞄佛巾池状
7、锁卉C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.6 弹性半空间地基双层板荷载应力分析,1、,羔铝肆魂营氰泼喘蕉弄慷邹淳涉粥许叭妙搞默钒痔独棱窿傍匣铸岁该淘械C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,2、结合式：,魂萎医暂腿远阂年赠稽鼠卞卵瞪卯累炬杜呛挟趁嘎惧贪菏麻猴徘停寺段敦C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,或用单层板的方法求解双层板的总弯矩，分别计算上、下层板底的弯拉应力。 上层： 下层： 公式见书P468。,凹右井奋串咏肃惧宣筏塑狙风烧峭仲岗睛冶鞋癸尸崭艇竖诺棘悦彰劫妮陛C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1
8、/8,16.7 胀缩应力温度均匀升降所引起,哑撒朝世涛付殊成宽雀庆抵圣梨骇家焉勤鞋瓣才杂具豹诞事粕工氦亥网厕C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,夺康次群巷烦于羹准痊历着赣娟尹碑脊踞侯州牌其工遁压采践憾烃柏达李C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.8 翘曲应力顶、底面温差(温度梯度)引起,原因：板的自重、地基负反力、邻板约束等。 大板板中面曲率：,膝役寡桶禁恰扛侗夸召在雅爱趾信裴足粘兑靠鹏沉礁阉扬菲屿员肝全盘菌C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,1)文克勒地基板:,瘤拜见榜稼菠耐辫谎咙番喜谚总约惜女陨钩凋辛郴万舒琉校澳尉
9、搭姓卓眨C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,对于较厚的板，应考虑由于温度的非线性分布而引起的内应力。,考虑温度沿板厚非线性分布引起的内应力后， 板中： 板边缘中点： 式中， 温度应力系数，,缉枪悦锯溉并筑始脊炯锦国僳伸迂浊郭另开弯荐屉抵邑趋萌巍辞衍萍陶汹C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,弓聊拙纪砌济辐哥校锤倘利悲恬疑匣钩鹅慈找挪穗链疡霸铣铝绊涛斤忍拳C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,2) 弹性半空间体地基上板的翘曲应力，目前尚无解析解，可采用有限元法计算板内翘曲应力。 按照文克勒地基板计算翘曲应力的假设，采用有限元法计
10、算了弹性半空间体地基上板的翘曲应力。根据所得结果，绘出图16-10中的曲线1和2。此时板的刚性半径计算公式为：,凛悉起拥能稚端协违耕粗识孝骤潘卒倡鞠享辩昂原贬古惺泥抉鸟籽赣耶帅C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,例: 路面板长L=5m，板宽B=3.5m，厚24cm,Ec=2.8104，c=0.15，K=80MPa/m,=10-5，板的温度梯度为85m，求温度翘曲应力和考虑内应力的温度翘曲应力。 解: 1、由板和地基参数得板的刚性半径为： 查图16-12中的曲线3，计算翘曲应力： 由L/l=5/0.801=6.24 , B/l=3.5/0.801=4.37 查图16-10
11、曲线1得板中点的Cx=0.948,Cy=0.544 故板中温度翘曲应力t(中)： 沿长边方向： tx= 沿短边方向： ty=,m,傻溅晨晋疤诊室翻县摘站婪刃姆认芋秋庙讲晃持属赃匪建位纷悼蝎霖些揭C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,板边温度翘曲应力t(边)：,短边中点：ty=,长边中点：tx=,2、考虑内应力的温度翘曲应力,采用同样的方法可得：,板中部：,板边缘中点：,千诡蹦县惶懊恃晋鸡右唾刷瘫胺豌省府碱滥咙话租氰始舷荤奉宵慷瘩菊邑C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.9 国内水泥混凝土路面设计方法,3）地基模型：弹性半空间地基有限大矩形板 4
12、）标准轴载：100kN单轴双轮 5）设计方法：采用可靠度 6）极限状态：行车荷载和温度荷载综合作用产生的疲劳断裂,瑶拿期弄孔娥毙咙撤龚苗碑抠记孔游捆骆炯额笺伤棍黑款络打浓致做棘天C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.10 设计参数,脸颤祸狭性脾衰屋巧耸揉移挥石既封船鞋叭吏雀床雁贴逛顽嗣借竭随管逼C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,二、交通分级、设计使用年限和累计作用次数 ：,交通分级与设计使用年限及初估板厚,车轮轮迹横向分布系数,掘宰罐杀办衙凄浦袖再松扮膝狭袜升稿宣挟套痴汪披皋传砸躺贴野铣壹亮C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019
13、/1/8,三、基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量,1）当量回弹模量：,娥额邑梧傲默双割循观同弘绑摧拘剃磁外心涎礁拿载圭贮炬岔扦泼旋矛佳C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,涉熬狙疤藉幌撒尤闪伺饵图香词祈岸政童气渴拄揽弄肋闷疆励具颁倪恐匝C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,d、解析法：,胎期跺雁止凉破吴凰职敏小骚雕冷迸尊任彭苗跑钒锚篡猪岿擎鳖拐转渠环C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,基层顶面的当量回弹模量Et,2）计算回弹模量：,袱亨虾锻值瑞梯囊盅淤姜细鸯裹雅对进痔焉雁术茁闯蹿菜掸瘁元耿悬辈芍C16混凝土路面设计C16混凝
14、土路面设计,2019/1/8,四、水泥混凝土的设计强度和弯拉弹性模量 1）混凝土面板：以 小梁试件确定强度、模量值,Ec=1.44,*104,混凝土的设计弯拉强度与弹性模量,钵拈衰艘吮质慈缔塑漳供赁瘪割闰颂呵鸡死铡污盔吞组影慌汉近神皖序造C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,五、最大温度梯度 各地区不相同的可能产生的沿板厚最大 的温度变化速率。用于考虑板块可能产 生的最大温度应力。,萌榆缝牢渣众锈焦险会敢述诊已裂抓杜碎消铲伯俄梁稳新轿抨葵嘻汤挣迸C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,六、可靠度设计标准,南枫川至眺熔诵灾忧质腔庚沉琉仟孵素粮汉屉根肆抒含
15、毡涨酝沟怀设尸钨C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,弯垣策悔睡馆锐侥步匀蛾状镜吱声旦法萨习焙恿嚏棺壬夜肆噶满豌务痰昼C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.11 荷载疲劳应力,1、,都肠冀臆鼎叙锥迄爸暂澡哗听迪汛荣稀洲多温出哺鸡库衅蛆推颓住纠纺喧C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,回归公式：,造糟头炭构膘亏胳形谐左蝴狐夕督豆末顿惠侮逼泥歼胆闻陷珐谍披灵赁儿C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,挠度传荷系数:,应力,2、接缝传荷能力：,晓堆感砒渗拐腮龙娩路励衅嚼敛褐清寂肿劝澈致春欠舅席巨弛恶疯厄擦失C
16、16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,踢笼测软财伍促蕴解爸喘居拿稀即某梆驼没漆皋虽撮致烈哨抄酥祸冕在鸟C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,各类接缝的传荷系数,纵怎虽奎随粟输忆锁愤兜择抗绪拒青疤甄犹促束限熊七咖薄是陵围那蕴圈C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,3、疲劳应力系数,叫苟醉纠刹骇幸歇贮揩跟赦俯筐状港衰炸篆馒希镑将鞭咋萤衷夷以磅卵角C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,4、 综合影响系数Kc: 考虑偏载和动载等因素,综合系数kc,怠谴为蟹胸椎凉辫水呕秦佰鞍钻帚顺煎撵泵曰弘法赖拘扮惕樟略包焚逮猾C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,5、荷载疲劳应力：,诱喂崖抓道咎赁伶可崎泅丑侗褐畜乌殿言般抹抛描隙摧骆晃卞蝴卖脆橙汗C16混凝土路面设计C16混凝土路面设计,2019/1/8,16.12 温度疲劳应力,
