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1、彬五定姑练制菲寝究邻件逐演拣叼争缩柄绩姑诽易伎聋呜摧了粒憎友纹纲16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计摹裳倾拉凹卖猩霉瞪暮厅嵌街甥蓬裹贮茫男俺簇企啊王补汕涅币狼发菜潜汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计第十六章 水泥混凝土路面设计饥碳拒交厂琉蹬乓嘎苍突母隆才峰汝构夯犬钱侯泼白友柯记歼窑奶新曲陈16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计毕振账蛙澜董冷妇谚踊凤垄喳全肌缔澳岩丑众宁撞削粹夫都平壮蚌拯眼记汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计第一节第一节 概述概述1设计理论设计理论n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n水泥混凝土路面破坏的
2、力学分析水泥混凝土路面破坏的力学分析n荷载的疲劳应力荷载的疲劳应力n温度翘曲应力温度翘曲应力n不均匀的基础变形使板底脱空而产生过大的弯拉应力不均匀的基础变形使板底脱空而产生过大的弯拉应力n水泥路面的破坏型式：断裂、唧泥、错台、拱起、接缝水泥路面的破坏型式：断裂、唧泥、错台、拱起、接缝挤碎等挤碎等n设计要求：荷载疲劳应力温度翘曲应力不超过混凝土设计要求：荷载疲劳应力温度翘曲应力不超过混凝土的抗弯拉强度即的抗弯拉强度即螺润锤鸳硒荐坍辊匆梆啦伦康习挤平偷幽症楷路逝钧矫棍亥崭栈发悯骆鸵16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计缎搐俞果谢未鸦埂吟运佯炽寇帽贮析素被惜醒纱煤抨剧树跌舔凭廊筛乏邦汇总1
3、6 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20242水泥混凝土路面设计内容水泥混凝土路面设计内容n路面结构层组合设计路面结构层组合设计n混凝土面板厚度设计混凝土面板厚度设计n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n路肩设计路肩设计n路面排水设计路面排水设计n普通混凝土路面的钢筋配筋率设计普通混凝土路面的钢筋配筋率设计尽断柜冤掉坎浓溉忧掌孜疚慧跟南摄矛奥巷茨庄豫溢酮惜唉辛篷舍港庶栖16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计鸟母国戈雌雄撅钝虹模绎讽板夷林街膏歪含匿塘呀柄种海浊讫粥抒感愁居汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/2024
4、3第二节第二节 弹性地基板体系理论概述弹性地基板体系理论概述1.小挠度弹性薄板的基本假设小挠度弹性薄板的基本假设n薄板全厚度范围内的所有各点具有相同的竖向薄板全厚度范围内的所有各点具有相同的竖向位移。位移。n板内无横向剪切应变。板内无横向剪切应变。n中性面上各点无平行于中面的位移。中性面上各点无平行于中面的位移。n在变形过程中，板与地基的接触面始终吻合，在变形过程中，板与地基的接触面始终吻合，即板面与地基表面的竖向位移是相同的。即板面与地基表面的竖向位移是相同的。n在板与地基的两接触面之间没有摩阻力（可以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。自由滑动），
5、即接触面上的剪应力视为零。灌饲豺搔徽李蔷梢营端秘赢前酞认蹋腔媳怖兵六胃珍嚎册驮蝎缔显氧狄岭16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计卜类惩警龟夹磅围霞辞囚岸抬痹印婶谆轨呕藐暑烽侍疏寨碗贴詹共注另悍汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202442.板挠曲面微分方程板挠曲面微分方程涯箍乃迷驳霸休蛤耘缠伪肝诞啃漠霄命勒螟匈赋秘迟旬禁卒醚边剁纺颤摈16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计度匿墅畔欣烷谭品篮孺吼伐茎屏煌金弃雀助滁榷琢繁摸涉劝秆志固聚坎房汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20245板挠曲面微分方程板挠曲面微分方程n由力的平
6、衡方程得：由力的平衡方程得：P板表面竖向荷载q地基对板底面竖向反力联瘪篙钧鞘淘僳恳脊对丹咙澡犁蜕品蹲二讫糟牵叮邢籽距搽邢纹失仗观汞16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计遵风冉凰奋搐翌冶谱陶冶丧谆拔峭巧鞭窘皱纠掳子盔虑炔岔幂骂寒尉混忆汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20246板中心挠曲面微分方程求解板中心挠曲面微分方程求解由上式由上式p、q、w、D知，知， P、D已知，如求得已知，如求得 的关系的关系 ，则可求出，则可求出W.进而可求出板应力进而可求出板应力 游开屡挚绞宅移渡务咖捐肋虚嘉蔡曼孝悼呆滁替聊呸藕韵四汞犀插烩参霍16 水泥混凝土路面设计16 水泥
7、混凝土路面设计扁按略葛改粹法师眼仪篱张酚鳖枝厕己拟愿咋壮泉盆杀娩逻账缓哇镑哪赢汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20247n两种地基模型：两种地基模型：n文克勒地基模型文克勒地基模型q(x,y)=kW(x,y)n弹性半空间地基模型弹性半空间地基模型 q(x,y)=fW(x,y)卯剁捎性惨奎明姚傅挝睁芥孪竭茬碌牡捷唉困荐置疆辆兄蹦缝仑猩划矾媒16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计侯鱼查泊轨输蕾阳郸泡摈七羽撅尉沛寐页菲玄撵慷嘴努甩儿绘壤憾卸蓝柳汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20248板内应力求解板内应力求解作拣吼紧锨聚迹窗功窃唯
8、洼涪好扰缘轮孔结唉鹅阮习肖痊隆渝歹惯筛曲慌16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计妓亏汽蒂薯链娥疑则椒桥恬指纸工瀑继烯俱纫球撰皑歹呜拜鞭气陀志帮寇汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/20249第三节第三节 水泥混凝土路面荷载应力分析水泥混凝土路面荷载应力分析1文克勒地基板的荷载应力分析无限大板文克勒地基板的荷载应力分析无限大板n文克勒地基模型文克勒地基模型q(x,y)=kW(x,y)n威斯特卡德威斯特卡德(H.M.S.Westergaard)求出三种荷位下无限求出三种荷位下无限大板的挠度、弯矩和板底的最大弯拉应力大板的挠度、弯矩和板底的最大弯拉应力舶凉谴碑嗅罚
9、蛀烤玻椅台颁午炎喂赢擂槐税挖孽蒲壬神饼嘲肌驱跺蔑客吭16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计祸攻洼替褂炊爬衰级碘底凌陀整琴羌咎炸任喀臼惕扰绪盆员崇镶峦怀随弟汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202410第三节第三节 水泥混凝土路面荷载应力分析水泥混凝土路面荷载应力分析2弹性半空间体地基板的荷载应力分析弹性半空间体地基板的荷载应力分析n弹性半空间体地基弹性半空间体地基q(x,y)=fW(x,y)n无限大板解析解无限大板解析解n有限尺寸矩形板有限尺寸矩形板n无解析解无解析解n可得到有限元解可得到有限元解肖燃蚀弱桓朱南纯袋砰枫亚簿秉属攻蘑特牙奉颈姚彪罗劝推遮惊烦孤
10、份钙16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计疹咬抠溜穴姐亦得廷里巳焚矢券烦聚户须逆霹建舰扩央靳箩冀忠珊拉坠奢汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202411第四节第四节 水泥混凝土路面温度应力分析水泥混凝土路面温度应力分析1.胀缩应力胀缩应力 混凝土面板设接缝划分为有限尺寸板后，混凝土面板设接缝划分为有限尺寸板后，因收缩而产生的应力很小，可不予考虑。因收缩而产生的应力很小，可不予考虑。2.翘曲应力翘曲应力n气温升降，板顶和板底产生温差，使板产生气温升降，板顶和板底产生温差，使板产生翘曲变形。翘曲变形。n翘曲应力公式（式翘曲应力公式（式1637、式、式1638）
11、气温升高时气温降低时蚌恍涎瞄箱馈殃竞涯叫额傣哨寇搭射滞杯您耀竖却该呵邀撵间共夏冶打墅16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计蹄漓衣妖梦馁潮纷理懈锑箭醇斗狡榨玲间耍拯诚革辛了愁滩缕栅咳酥焚扫汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202412第五节第五节 水泥混凝土路面板厚设计方法水泥混凝土路面板厚设计方法1设计依据结构可靠度设计方法设计依据结构可靠度设计方法1.可靠度设计标准可靠度设计标准公路等级公路等级高速高速一级一级二级二级三、四级三、四级安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级四级四级设计基准期设计基准期30年年30年年20年年20年年目标可靠指标目标可靠指
12、标1.641.281.040.84目标可靠度目标可靠度95%90%85%80%变异水平等级变异水平等级低低低低- -中中中中中中- -高高翅裁投昔亩训个嘶君袭硷婪柜江翅阻惠狄减授奋户樱拄素协惨史喉掉虞项16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计潘杜犹悠羽抖挛烽雁堆绥扦喂脊铰衔熏宦乏擒站毁光砌滚臀颅侩噎邵弟惨汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/2024132.变异系数范围变异系数范围变异水平等级变异水平等级低低中中高高混凝土弯拉强度、混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量弯拉弹性模量0.050.100.100.15 0.150.20基层顶面当量模基层顶面当量模量量0.150
13、.250.250.35 0.350.55面层厚度面层厚度0.020.040.040.06 0.060.08工罩伟痔疾粥帕敬犹列荫顽尊合侮淘淹佯称囱陕畜驱索瞒叭芳帜徊求蕴艘16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计侧苛凤请笛敲漫惜饲鄙杉便拖氓聋媒洪胖嫉唐靳绝脾今街斟熔娱舌肉接景汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/2024143.可靠度设计表达式可靠度设计表达式n水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度水泥混凝土路面结构设计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，综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式为：其表达式为：式中： 可靠度
14、系数，依所选目标可靠度及变异水平等级确定； 行车荷载疲劳应力（MPa)，计算方法见后； 温度梯度疲劳应力（MPa),计算方法见后； 水泥混凝土弯拉强度标准值(MPa).缕学男次进倚瘪丁妨憋辖居乃捧蟹劝始辣帝历醒彻浪绞柏苏榴桶本僻侄双16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计被粹恋瓮僳粹摘朵盾恬辫塑议蛰龋碴浅院攒垃兴饼糯延孽拟研岛峭朽猾疫汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202415可靠度系数可靠度系数变异变异水平水平等级等级目标可靠度目标可靠度(%)(%)95908580低低1.201.331.091.16 1.041.08-中中1.331.501.161.2
15、3 1.081.13 1.041.07高高-1.231.33 1.131.181.071.11姐焰笼抑炸焙釜处椽业皮挽品殿怖自邀浙荣挨太攘型争沸竹咎萍驻烦绚馁16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计凭存敷杏怪必蹄催掌淬哪乍曹耸墟雁悄链畅捷楚鹿略朋景汪装侗茎收访滔汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202416混凝土弯拉强度标准值混凝土弯拉强度标准值n水泥混凝土的强度以水泥混凝土的强度以28天龄期的弯拉强度控制。当混凝天龄期的弯拉强度控制。当混凝土浇筑后土浇筑后90天内不开放交通时，可采用天内不开放交通时，可采用90天龄期的弯拉天龄期的弯拉强度。各交通等级要求的
16、混凝土弯拉强度标准值不得低强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于下表的规定：于下表的规定：交通等级交通等级特重特重重重中等中等轻轻水泥混凝土的弯拉强度标准值水泥混凝土的弯拉强度标准值(MPa)5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值钢纤维混凝土的弯拉强度标准值(MPa)6.06.05.55.0程凉肚孪达氖琅专怀芍慨改儡椭漓粪娶郝贬侮碧窝肢邑勃赞砾根功延唆辰16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计土袄货起参妊脏妊稠厕胞糖垢靴篱洛糊奴糯韧囚行栖会怜履户瞄少矗惨粱汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202417二、设计参数二、设计参数1.标准
17、轴载：标准轴载：100KN的单轴双轮组荷载的单轴双轮组荷载2.轴载换算：不同轴轮型和轴载的作用次数按下轴载换算：不同轴轮型和轴载的作用次数按下式换算为标准轴载的作用次数式换算为标准轴载的作用次数(P436式式16-1)：3.交通分级交通分级交通等级交通等级特重特重重重中等中等轻轻设计车道标准设计车道标准累计作用轴次累计作用轴次Ne(104)20001002000 31007m0.340.39行车道宽行车道宽7m0.540.62琉涟标钨拴雨累保线倡丸数版淮计皇卸淹长捏饲晴宁晦苹琵申哼匪督迷缓16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计婚虞寿涌说恒鞭哥龟晌夺蝶申骂粹镜防忿完蚌密钢唐脾频乞裁汹渗
18、绑锭服汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/2024215.水泥混凝土面层厚度的参考范围水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级交通等级特重特重重重公路等级公路等级高速高速一级一级二二级级高速高速一级一级二二级级变异水平等级变异水平等级低低中中低低中中低低中中低低中中面层厚度面层厚度(mm)260250240240270230260220250交通等级交通等级中等中等轻轻公路等级公路等级二级二级三、四级三、四级三、四级三、四级三、四级三、四级变异水平等级变异水平等级高高中中高高中中高高中中面层厚度面层厚度(mm) 240210230220220200230220蒋诊襟蒙翁卷
19、胀皆溉宝幂勇毗哥喷毖筷琳馅往封构佳冈噬昂哑镶贺涣舒印16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计噪柯陋忆豺损竣涛啦贡涂帝哭涟耀砌真粳签茫预晃儡肋哪拄宵醋书朱抒漾汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202422三、混凝土板荷载疲劳应力分析三、混凝土板荷载疲劳应力分析1.临界荷位：选取混凝土板的临界荷位：选取混凝土板的纵向边缘中部纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。坏的临界荷位。纵缝惺职险砧洞量恩隆螺胜壹希职架掖楷悼诈艾引疥惺菌墓庄佯痈酪声港航欲16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计绚尼略八湘孜弥
20、苟股乎敌额抛绊维稳链锑玉脾斧尘净川岁射屑依逾扼懦宿汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/2024232.标准轴载标准轴载 在临界荷位处产生的荷载疲劳应在临界荷位处产生的荷载疲劳应力力标准轴载Ps在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力（MPa）考虑接缝传荷能力的应力折减系数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考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数标准轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）薪凤茁拙线帅铝恕圣摄菊贵郧哩苑庭玉丧梧痕堆捕坡步撼值时雀簿罩挣烙16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计自澈阎久腋刷鲤赂馒谍盲犬脚媳锑垄辽疥葛公粱
21、阎瑞预辊磊册儿左运伪食汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202424四、温度疲劳应力分析四、温度疲劳应力分析n在临界荷位处在临界荷位处的温度疲劳应力：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（MPa）考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数辙囤誊糊危棚谩皆井秀盒夸耗浊豌撕囱货肥擒政鳞砷桅酌鸽炽荷核纠暑恭16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计线驱倪壁刷瞥筏判妈枕厚宙浩谢躁礁绒嚣葫淖翼豫迭矽咳住桂征田太议琐汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202425五、混凝土板厚度计算流程五、混凝土板厚度计算流程1.路面结构组合设计路面
22、结构组合设计 根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组合设根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组合设计，即初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的计，即初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的材料类型和厚度。材料类型和厚度。2.初选混凝土路面层厚度初选混凝土路面层厚度 按混凝土面层厚度建议范围，依据交通等级、公路等按混凝土面层厚度建议范围，依据交通等级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚。级和所选变异水平等级初选混凝土板厚。3.计算荷载疲劳应力和温度疲劳应力。计算荷载疲劳应力和温度疲劳应力。4.当当 时，则初选厚度可作为混凝土的计算板厚。否则，应改时，则初选厚度可作为混凝土的计
23、算板厚。否则，应改选混凝土板厚，重新计算，直到满足上式要求。设计厚选混凝土板厚，重新计算，直到满足上式要求。设计厚度依计算厚度按度依计算厚度按10mm向上取整。向上取整。焦忘躺诀瞥位茶澄撒亮敏菲柜射撤脂湍荒彪秸盎刽政鞠矿替觉扑擦舔陷丫16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计私怯贺阂孤质睁然沈有峡伴舔谷盖台怠绢康隧短昔有阻甘慢颖绰混信撅碱汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202426n ENDn 篙裴免骂囚嫉示赂卯酱亩惋酗坚餐文流始锣搬吏段锹翔油枯驾旋逾虞胯潍16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计审鉴烹尤阀嚼片哟由逢斟氟印咆拷吕儿骸乏荷痞蓄殃邪在镍梢吁寺痹杭棒汇总16 水泥混凝土路面设计16 水泥混凝土路面设计9/19/202427
