混凝土路面設(shè)計(jì)流程.ppt

三、參數(shù)選擇,1.標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算,2.累計(jì)當(dāng)量軸次,3.交通分級(jí),4.溫度梯度,5.基層頂面Et與Etc,6.混凝土的fcm和Ec,1.標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算,水泥混凝土路面設(shè)計(jì)以重100kN單軸荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載，重量小于40kN的單軸載可略去不計(jì).,標(biāo)準(zhǔn)軸載,1.標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算,軸載換算,軸載換算將不同類型軸載P i 的車輛作用次數(shù)N i 換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載P s 的作用次數(shù)N s :,Pi 各級(jí)軸載單軸或雙軸總重，kN； i 軸數(shù)系數(shù)。單軸時(shí)i 1；雙軸時(shí)按公式計(jì)算； Ni 各級(jí)軸載的作用次數(shù)，次/d。,2.累計(jì)當(dāng)量軸次,設(shè)計(jì)使用期內(nèi)設(shè)計(jì)車道上的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次Ne:,t設(shè)計(jì)年限，年 ； Ns設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)車道上日標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，次/d； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況 調(diào)查，預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)，經(jīng)分析確定； 軸數(shù)分配系數(shù)。,3.交通分級(jí),水泥混凝土路面承受的交通，按使用初期設(shè)計(jì)車道日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns分為四級(jí),4.溫度梯度,為確定混凝土路面板在板頂?shù)诇夭钣绊懴庐a(chǎn)生的翹曲應(yīng)力，規(guī)范提出了以22cm板厚為標(biāo)準(zhǔn)條件的各地區(qū)最大溫度梯度（板頂和板底面溫差與板厚之比）參考值。,各公路自然區(qū)劃最大溫度梯度 Tg 推薦值,不同面層厚度的最大溫度梯度修正系數(shù)ah,5.基層頂面Et與Etc,1.基層頂面當(dāng)量回彈模量Et,2.基層頂面計(jì)算回彈模量Etc,新建道路,改建道路,對(duì)于新建道路，基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et可利用土基的回彈模量E0和基層的回彈模量E1以及基層厚度h1查圖得到； 若所選的基層結(jié)構(gòu)有2層以上時(shí)，則可多次應(yīng)用當(dāng)量回彈模量計(jì)算圖查得，自下而上分布將多層體系的模量值轉(zhuǎn)換為均質(zhì)體的當(dāng)量模量值。,新建道路,雙層體系當(dāng)量回彈模量計(jì)算圖,E1/E010,E1/E010,1.基層頂面當(dāng)量回彈模量Et,1.基層頂面當(dāng)量回彈模量Et,改建道路,在原路面的頂面，可通過(guò)承載板試驗(yàn)測(cè)定其當(dāng)量回彈模量Et值； 當(dāng)條件不具備或有困難時(shí)，可用汽車實(shí)測(cè)路段的回彈彎沉值來(lái)確定計(jì)算回彈彎沉值，再按下式確定基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et:,l0以后軸重100kN的車輛測(cè)得的計(jì)算回彈彎沉值，0.01mm。,2.基層頂面計(jì)算回彈模量Etc,以縱縫邊緣中部作為臨界荷位，通過(guò)試驗(yàn)建立了基頂承載板法實(shí)測(cè)回彈模量值Et與水泥混凝土路面反算的基頂回彈模量值（也稱水泥混凝土板下基層頂面計(jì)算回彈模量Etc）間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： :,n 模量修正系數(shù)。計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，n0.35，計(jì)算荷載應(yīng)力時(shí)，按下式確定； E t 基層頂面的當(dāng)量回彈模量，MPa； E c 混凝土彎拉彈性模量，MPa；,h混凝土面板厚度，cm;,6.混凝土的fcm和Ec,混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和彈性模量,混凝土面板在行車荷載和溫度變化等因素作用下，將產(chǎn)生壓應(yīng)力和彎拉應(yīng)力。壓應(yīng)力與混凝土的抗壓強(qiáng)度相比很小，但所受的彎拉應(yīng)力與抗彎強(qiáng)度的比值則大得多，可能導(dǎo)致混凝土面板的開裂破壞，故在設(shè)計(jì)路面板厚度時(shí)，應(yīng)以彎拉強(qiáng)度為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度以齡期28d的彎拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)：,1.荷載應(yīng)力計(jì)算,2.溫度應(yīng)力計(jì)算,四、應(yīng)力計(jì)算,1.荷載應(yīng)力計(jì)算,ps標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界位置處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力，計(jì)算時(shí)未考慮接縫的傳荷能力（MPa）； kj考慮接縫傳荷能力而對(duì)上述計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行修正的應(yīng)力折減系數(shù)； kc考慮超載和動(dòng)載等因素的影響而對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸載進(jìn)行修正的荷載安全系數(shù)； kf考慮設(shè)計(jì)使用期內(nèi)軸載應(yīng)力累計(jì)疲勞損耗作用的荷載應(yīng)力疲勞系數(shù)；,利用應(yīng)力計(jì)算圖得到標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN在縱縫邊緣中部處產(chǎn)生未考慮接縫處的傳荷能力的最大應(yīng)力,疲勞應(yīng)力系數(shù)kf混凝土路面在使用中承受行車荷載的重復(fù)疲勞破壞作用，故在計(jì)算板的荷載疲勞應(yīng)力時(shí)，需考慮疲勞應(yīng)力系數(shù)的影響。它隨著荷載作用次數(shù)的增加，影響程度也增大，其值按下式確定：,應(yīng)力折減系數(shù)kj接縫的傳荷能力與板的荷載應(yīng)力折減系數(shù)kj有關(guān)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)接縫傳荷能力測(cè)定分析及影響的研究成果，采用如下折減系數(shù)：,2.溫度應(yīng)力計(jì)算,四、應(yīng)力計(jì)算,tm當(dāng)?shù)刈畲鬁囟忍荻茸饔孟屡R界荷位處所產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力（MPa）； fcm混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度（MPa） ； kt考慮使用年限內(nèi)不同溫度梯度作用下和等效累計(jì)疲勞損耗的系數(shù)；,2.溫度應(yīng)力計(jì)算,最大溫度梯度作用下的溫度應(yīng)力tm ,tm當(dāng)?shù)刈畲鬁囟忍荻茸饔孟屡R界荷位處所產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力（MPa） ac混凝土的線膨脹系數(shù)，1/，通常取1/100000 ； Ec混凝土抗折強(qiáng)度，MPa; h混凝土面板厚度,cm; Tg當(dāng)?shù)鼗炷涟宓淖畲鬁囟忍荻龋?cm;,kx考慮溫度沿板厚非線性分布的溫度應(yīng)力系數(shù)，按板長(zhǎng)L與板相對(duì)剛度半徑r的比值L/r和板厚查圖確定系數(shù):,2.溫度應(yīng)力計(jì)算,最大溫度梯度作用下的溫度應(yīng)力tm,tm當(dāng)?shù)刈畲鬁囟忍荻茸饔孟屡R界荷位處所產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力（MPa） ac混凝土的線膨脹系數(shù)，1/，通常取1/100000（MPa） ； Ec混凝土抗折強(qiáng)度，MPa; h混凝土面板厚度,cm; Tg當(dāng)?shù)鼗炷涟宓淖畲鬁囟忍荻龋?cm;,2.溫度應(yīng)力計(jì)算,溫度應(yīng)力疲勞作用系數(shù) kt考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按所在地區(qū)公路自然區(qū)劃和最大溫度應(yīng)力與混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的比值查表得到。,五、設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì)步驟 收集交通資料； 計(jì)算設(shè)計(jì)車道的初始年日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns,確定公路等級(jí)和設(shè)計(jì)使用年限，計(jì)算設(shè)計(jì)車道使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne； 初擬路面厚度； 確定混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度f(wàn)cm和彈性模量Ec； 確定基層頂面計(jì)算回彈模量Etc； 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力p； 計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力t； 檢驗(yàn)（p +t）之和是否滿足要求： 如滿足，則初擬厚度可以作為設(shè)計(jì)厚度；如不滿足，則重新擬定路面結(jié)構(gòu)，直至滿足上述要求為止。,五、設(shè)計(jì)步驟,新規(guī)范規(guī)定 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，其表達(dá)式采用式,式中：