对水泥混凝土路面设计新规范的理解

1、摘要1摘要通 过 对 水 泥 混 凝 土 路 土 面 设 计 为 例 ， 比 较 分 析 新 、旧 规 范 方 法下 ， 面 层 设 计 厚 度 的 差 异 。 从 定 性 分 析 新 规 范 主 要 修 定 内 容 入 手 ，通 过 对 设 计 各 环 节 实 际 算 例 的 计 算 比 较 ， 找 到 产 生 差 异 的 原 因 ， 并将 结 果 汇 到 面 层 厚 度 设 计 的 实 例 中 ， 得 出 在 交 通 荷 载 和 建 筑 材 料 等外 部 条 件 相 同 的 情 况 下 ， 新 规 范 方 法 设 计 厚 度 之 旧 规 范 例23c m 结论 。 基 层 顶 面 当 量

2、回 弹 模 量 修 正 方 法 的 改 变 是 产 生 差 异 最 为 主 要 的原 因 。 此 外 ， 基 垫 层 材 料 模 量 的 取 值 也 对 面 层 设 计 厚 度 影 响 显 著 ，应 结 合 工 程 实 际 慎 重 取 值 。关 健 词 ： 水 泥 混 凝 土 路 面 ； 面 层 设 计 ； 规 范 对 比 ； 模 量华南理工大学网络教育学院毕业论文abstract take t he pl ia n concr et e pav ement des i gn f or exa mpl e , fi rs t qualita t iv e a nal ys is i s do

3、ne on the c ont ent o f the emendat i onofth e newer speci f ic ati on . then t here asonsth at br i ngfi nal lyal l th e r es ult s areputi ntot he sa mpl e of surf acedesig n . it is co ncl ude d t hat the t hin c kness of sur f ac e des i gnby newe sp eci ficat i on i s t hin ner th an t hat of o

4、l der on e by ab out23 cm, in t he c ase o f t he i denti cal c i rc nmst an ces , such astr aff ic loads , mat er ia l s , et c. th eva r ia t io n o f the co r re ct i onmet ho d fo r bas e equi va l ent re s ili ent modul us i s th e mainr eas onwhi ch br in gs ont he d iffe r en ce ; bes i des,

5、th evalu e of the basemat er ia lmodul ushas re mar kab l e im pacton t het hic kness ofsur fa cedesig n, soitisr eas onablet oset itca uti ous lyconfo rmi ngtoth e f act.keywor ds :cemen tc onc re t e;su r fa cedesig n; speci fi cat i ons c ompar i so n; modulu s华南理工大学网络教育学院毕业论文3 摘要3 abstr ac t4 前

6、言6 第 一 章主 要 修 订 内 容 综 述7 1.1 、可 靠 度 设 计 方 法 和 参 数7 1.2 、交 通 分 析 方 法 及 交 通 量 等 级 划 分81.3 、 应 力 分 析8 1.3. 1 荷 载 应 力 分 析9 1.3. 2 温 度 应 力 分 析9 1.3. 3 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算 1 0第 二 章 计 算 示 例 及 对 比 分 析11 2.1 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量112.2 荷 载 应 力122.3 温 度 应 力132.4 面 层 设 计 厚 度14结论15致谢17参 考 文 献 ：18 华南理工大学网络教育学

7、院毕业论文前 言自 交 通 部 于 是 1994 年 6 月 7 日 发 布 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 的 设 计规 范 （ jtj0 12 94） （ 以 下 简 称 “ 旧 规 范 ” ） 以 来 ， 我 国 的 水 泥 混 凝土 路 面 建 设 有 了 很 大 的 发 展 ， 积 累 了 许 多 的 实 践 经 验 ， 理 论 上 也 取 得 了丰 硕 的 研 究 果 。 为 了 适 应 我 国 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 建 设 不 断 发 展 的 需要 ，交 通 部 于 2002 年 12 月 4 日 正 式 发 布 了 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计规

8、 范 (j tg d4 02002 )( 以 下 简 称 “ 新 规 范 ” )。 新 规 范 主 要 增 加 了 路 面结 构 可 靠 度 设 计 和 水 泥 混 凝 土 上 加 铺 沥 青 混 凝 土 面 层 设 计 方 法 ，细 化 了路 面 结 构 组 合 、 材 料 组 成 及 性 质 参 数 要 求 ， 修 改 了 旧 水 泥 混 泥 土 路 面 调查 和 评 定 方 法 ， 补 充 了 交 通 分 析 方 法【1】。新 规 范 发 布 实 施 已 3 年 ，对 规 范 的 理 解 、 应 用 和 研 究 都 累 积 了 一 些经 验 。 从 实 际 的 水 泥 混 凝 土 路 面

9、 设 计 工 程 来 看 ， 在 面 层 设 计 厚 度 方 面 ，存 在 新 规 范 较 旧 规 范 偏 薄 的 现 象 。这 一 现 象 是 否 具 有 一 般 性 的 意 义 ？ 从设 计 方 法 上 分 析 ，其 产 生 的 原 因 是 什 么 ？ 本 文 以 普 通 水 泥 混 凝 土 路 面 这一 典 型 面 层 类 型 为 例 ， 试 阐 述 面 层 设 计 过 程 中 新 规 范 主 要 的 修 订 内 容 ，并 分 析 其 对 面 层 最 终 设 计 厚 度 的 影 响 ； 通 过 实 际 算 例 的 计 算 ，得 到 在 外部 条 件 相 同 的 情 况 下 ， 由 新 、

10、旧 规 范 各 自 计 算 所 得 的 面 层 设 计 厚 度 的 差异 ； 并 通 过 对 设 计 流 程 各 个 环 节 的 分 析 ， 找 到 产 生 差 异 的 原 因 。华南理工大学网络教育学院毕业论文5 第 一 章主要 修订内 容 综 述1. 1 可 靠 度 设 计 方 法 和 参 数由 于 水 泥 混 凝 土 等 筑 路 材 料 的 非 均 质 性 和 施 工 偏 差 ， 以 及 道 路 在 试用 期 内 的 环 境 和 荷 载 条 件 的 变 异 ，使 水 泥 混 凝 土 路 面 结 构 的 设 计 参 数 具有 一 定 的 不 确 定 性 。旧 规 范 未 能 详 尽 地 考

11、 虑 这 些 不 确 定 性 因 素 ， 而 采 用确 定 性 方 法 ，对 荷 载 应 力 和 温 度 应 力 综 合 疲 劳 作 用 所 产 生 的 疲 劳 断 裂 进行 控 制 。新 规 范 将 引 起 路 面 结 构 设 计 结 果 不 确 定 因 素 分 为 3 类 ， 即 结 构设 计 参 数 的 变 异 性 、交 通 荷 载 的 预 估 偏 差 以 及 设 计 方 法 与 实 际 情 况 的 不相 符 性 。其 中 ， 交 通 荷 载 的 预 估 偏 差 由 于 设 计 初 期 的 标 准 轴 载 作 用 次 数变 异 规 律 尚 难 以 把 握 ， 交 通 量 增 长 率 的

12、预 测 精 度 又 较 低 ， 因 此 其 变 异 性暂 不 予 考 虑【2】.综 合 考 虑 其 他 2 个 不 确 定 因 素 ， 得 到 综 合 的 可 靠 度 修 正系 数rr, 并 有 ：rr（ p r+t r） ?r(1 )式 中 ： rr为 可 靠 度 系 数 ； p r为 行 车 荷 载 疲 劳 应 力 ， mp a;为 温 度 梯度 疲 劳 应 力 mp a。 ； ?r为 水 泥 混 凝 土 弯 拉 强 度 标 准 值 ， mp a。由 式 （ 1） 可 见 ， 可 靠 度 系 数 rr的 取 值 ， 将 直 接 影 响 面 层 最 终设 计 厚 度 。1. 2 交 通 分

13、析 方 法 及 交 通 量 等 级 划 分由 于 长 期 以 来 缺 少 轴 载 谱 ， 标 准 轴 载 累 计 作 用 次 数 主 要 利 用 交 通 量观 测 站 的 数 据 观 测 站 的 数 据 进 行 预 估 ， 难 以 得 到 准 确 值 ， 旧 规 范 也 因 此按 使 用 初 期 设 计 车 道 每 日 通 过 的 标 准 轴 载 作 用 次 数 划 分 交 通 量 等 级 。 近年 来 由 于 轴 载 称 重 仪 的 推 广 使 用 ， 逐 步 具 备 获 取 轴 载 谱 的 条 件 ， 新 规 范因 此 增 添 了 交 通 分 析 方 法 ， 根 据 轴 型 将 各 级 轴

14、 载 换 算 为 标 准 轴 载 ， 并 以设 计 基 准 期 内 标 准 轴 载 累 计 作 用 次 数 划 分 交 通 量 等 级 。 新 规 范 的 交 通 分析 和 交 通 量 等 级 划 分 方 法 ， 较 旧 规 范 更 能 反 映 设 计 基 准 期 内 交 通 量 的 整体 情 况 。 然 而 ， 面 对 如 今 超 载 现 象 日 益 严 重 的 交 通 状 况 ， 新 规 范 方 法 是否 有 效 ， 还 有 待 于 实 际 工 程 的 检 验 。华南理工大学网络教育学院毕业论文1. 3应 力 分 析1.3.1 荷 载 应 力 分 析新 规 范 对 轴 载 作 用 于 四

15、边 自 由 矩 形 板 纵 向 边 缘 中 部 所 产 生 的 荷 载 应力 ， 采 用 与 旧 规 范 形 式 相 同 回 归 公 式 ， 但 应 用 有 限 元 法 重 新 进 行 了 计 算分 析 ， 拓 宽 了 公 式 适 用 范 围 ， 也 得 到 了 新 的 回 归 系 数 ， 即 ： p=armpnh-2(2 ) 式 中 ：p为 轴 载 作 用 下 临 界 荷 位 处 应 力 ，mp a; r为 水 泥 混 凝 土 板 的相 对 刚 度 半 径 ， m； p 为 轴 重 ， kn ;h 为 水 泥 混 凝 土 板 厚 度 ， m； a 、 m、 n为 与 轴 型 有 关 的 回

16、归 系 数 ， 见 表 1。表 1荷 协 应 力 公 式 回 归 系 数轴 型amn单 轴 - 单 轮0.0 02 4 70.7 070.8 81单 轴 - 双 轮 组0.0 01 7 50.8 620.9 05双 轴 - 双 轮 组0.0 00 8 720.8 430.8 93三 轴 - 双 轮 组0.0 0 54 10.7 100.8 92对 应 的 旧 规 范 回 归 系 数 如 表 2 所 列 。表 2荷 协 应 力 公 式 回 归 系 数轴 型amn单 轴0.8 73 8 40.7 38 1 20.8 26 2 9双 轴0.2 57 7 10.8 70 9 00.8 36 2 5注

17、： 与 表 2 系 数 对 应 的 式 （ 2） 的 板 厚 和 相 对 刚 度 半 径 的 单 位 为 c m 。以 标 准 轴 载 为 例 ， 将 p=100k n 和 表 1、 表 2 对 应 系 数 分 别 代 入 到 式（ 2） 中 ， 得 到 ：p-n ew=0. 113 r0.8 62h-2(3 ) p-o l d=0. 118 r0.7 38h- 2(4 ) 由 于 相 对 刚 度 半 径 r一 般 小 于 1，因 此 由 上 式 计 算 的 荷 载 应 力 ，新 规范 旧 规 范 偏 小 。此 外 ， 由 于 水 泥 混 凝 土 路 面 的 结 构 的 应 力 计 算 是 基

18、 于 地 基 模 型 为 弹华南理工大学网络教育学院毕业论文7 性 半 无 限 空 间 体 的 假 设 ， 而 实 际 水 泥 混 凝 土 面 板 的 基 础 为 层 状 结 构 ， 它们 之 间 存 在 着 明 显 的 差 异 3。 为 修 正 这 一 差 异 ， 新 规 范 与 旧 规 范 类 似 ，引 入 一 个 系 数 no对 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 进 行 修 正 ， 经 修 正 后 的 地 基 量称 之 为 基 层 顶 面 当 量 计 算 模 量 ， 则 有 ：et c=noet(5 ) no=3.79r0.9 2(6 ) 式 中 ：et c为 基 层 顶 面 当

19、是 计 算 模 量 ，mp a; no为 基 层 顶 面 模 是 修 正 系数 ; et为 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 ， mp a。对 应 的 旧 规 范 修 正 系 数 计 算 公 式 为 ：no=0. 06 8 4(hec/et)0.8(7 ) 值 得 一 提 的 是 ， 姚 祖 康 教 授 曾 指 出 ， 旧 规 范 修 正 系 数 的 计 算 公 式 ，在 应 用 于 大 刚 度 的 基 层 时 ， 会 出 现 小 于1 的 反 常 情 况 ， 过 于 保 守 地 估 计了 基 层 刚 度 和 厚 度 对 结 构 承 载 的 影 响 ， 建 议 采 用 如 下 形 式 的

20、 修 正 公 式 4：no=-0.3 36+0.0 29h(ec/et)1 /3(8 ) 而 新 规 范 利 用 式（ 6）进 行 修 正 计 算 ，实 际 上 是 谈 至 明 等 认 为 水 泥 混凝 土 路 面 的 基 层 顶 面 模 量 修 正 和 沥 青 混 凝 土 路 面 的 弯 沉 修 正 具 有 相 同 的概 念 和 性 质 ， 利 用 沥 青 混 凝 土 路 面 的 弯 沉 综 合 修 正 系 数 经 验 关 系 式 推 导出 来 的 ， 且 考 虑 到 沥 青 混 凝 土 路 面 综 合 弯 沉 修 正 系 数 经 验 关 系 式 的 数 据量 较 多 ， 公 式 形 式 的

21、 外 延 性 较 好 地 采 用 的 ， 实 际 上 式 （ 6） 和 式 （ 8） 的计 算 结 果 很 接 近 4。 与 旧 规 范 相 比 ， 新 规 范 对 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的修 正 适 当 放 大 了 基 层 的 贡 献 ， 比 旧 规 范 更 加 适 用 于 大 刚 度 、大 厚 度 基 层 。综 上 ， 新 规 范 荷 载 应 力 的 计 算 公 式 ， 虽 与 旧 规 范 有 着 相 同 的 形式 ， 介 经 重 新 计 算 分 析 后 的 回 归 系 数 以 及 修 正 公 式 都 已 发 生 较 大 改变 ， 将 会 对 面 层 最 终 设 计 厚

22、度 造 成 影 响 。1.3.2 温 度 应 力 分 析新 规 范 对 温 度 应 力 的 计 算 修 订 幅 度 不 大 ， 设 计 原 理 和 计 算 公 式 同 旧规 范 相 同 ， 只 是 将 疲 劳 应 力 系 数 由 旧 规 范 的 查 图 表 ， 改 为 给 出 回 归 公 式计 算 。 这 样 简 化 了 设 计 ， 也 减 少 了 计 算 误 差 。 另 外 ， 为 考 虑 水 泥 混 凝 土和 地 基 在 温 度 应 力 下 的 徐 变 效 应 ， 都 对 模 量 进 行 了 修 正 。 旧 规 范 对 基 层顶 面 当 量 回 弹 模 是 乘 以0. 35 的 修 正 系

23、 数 ； 新 规 范 参 照 美 国 混 凝 土 协 会（ ac i ） 的 徐 变 公 式 （ ac i20 9- 71） 和 推 荐 参 数 ， 对 面 层 水 泥 混 凝 土 的 模量 乘 以 0. 85 的 系 数 ，对 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 乘 以 0. 70 的 系 数 ，并 将 修华南理工大学网络教育学院毕业论文正 计 入 到 温 度 应 力 计 算 式 和 计 算 曲 线 中【5】由 之 后 的 算 例 可 以 看 出 ， 两 者 计 算 所 得 的 温 度 应 力 也 存 在 差 别 ， 而 一般 以 新 规 范 计 算 值 偏 小 。1.3.3 基 层 顶

24、 面 当 量 回 弹 模 量 的计 算旧 规 范 的 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算 方 法 ， 是 依 据 双 层 弹 性 体 系公 式 和 图 表 提 出 的 ， 对 于 三 层 和 三 层 以 上 的 弹 性 体 系 ， 计 算 结 果 会 与 多层 体 系 计 算 值 偏 差 较 大 。 新 规 范 直 接 采 用 三 层 弹 性 体 系 程 序 进 行 计 算 ，将 基 层 、 垫 层 按 等 弯 曲 刚 度 的 原 则 换 算 为 回 弹 当 量 模 量 和 当 量 厚 度 的 单层 结 构 之 后 ， 再 按 双 层 体 系 计 算 。 其 计 算 结 果 与

25、 多 层 体 系 计 算 值 偏 差 在职 1%4%范 围 之 内【1】另 外 ，由 于 旧 规 范 模 量 取 值 引 自 1986 年 发 布 的 公 路 柔 性 路 面 设 计 规范 ，而 新 规 范 模 量 取 值 则 参 考 了 1997 年 发 布 的 公 路 沥 青 路 面 设 计 规 范 （ jtj0 14- 97） 。 比 较 新 旧 规 范 附 录 中 给 出 的 路 基 和 垫 层 材 料 回 弹 模 量 经 验参 考 值 ， 会 发 现 两 者 限 值 不 同 ， 一 般 新 规 范 取 值 偏 大 ， 有 些 材 料 差 别 较大 。如 ：二 灰 土 ， 由 275m

26、pa 左 右 ， 增 大 到 750mpa 左 右 ； 石 灰 粉 煤 灰 稳定 粒 料 ，由 600mpa 左 右 ， 增 大 到 1500mp a 左 右 。模 量 限 值 的 大 幅 提 高 ，主 要 是 考 虑 了 施 工 工 艺 水 平 的 提 高 、 材 料 变 异 性 降 低 等 因 素 。参 数 取 值 和 计 算 方 法 的 改 变 ， 将 使 得 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算 结果 产 生 差 异 ， 进 而 影 响 面 层 最 终 的 设 计 厚 度 。华南理工大学网络教育学院毕业论文9 第 二章计 算 示例 及 对 比分 析2. 1 基 层 顶 面

27、 当 量 回 弹 模 量基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算 ， 其 参 数 取 值 和 计 算 方 法 都 有 发 生 了较 大 的 改 变 。 下 面 以 相 同 的 结 构 层 组 合 设 计 ， 材 料 模 量 发 别 从 新 、 旧 规范 中 取 值 ， 套 用 各 自 的 确 良 计 算 方 法 ， 试 算 几 例 ， 计 算 结 果 如 表 3 所 示 。表 3基 层 顶 面 当 是 回 弹 模 量 对 比 分 析土 基 层垫 层基 层模 量（ 由 下 至 上 ）/m pa基 层 顶 面 发 量回 弹 模 量m pa新 规 范粘 质 土20cm二 灰 土20 cm二

28、 灰 碎 石20 ,75 0, 1 50 016 2旧 规 范20 ,27 5, 60017 0新 规 范粘 质 土20cm二 灰 土25 cm二 灰 碎 石20 ,75 0, 1 50 018 1旧 规 范20 ,27 5, 60019 7新 规 范粘 质 土20cm二 灰 土20 cm二 灰 碎 石30 ,75 0, 1 50 020 6旧 规 范30 ,27 5, 60020 0新 规 范粘 质 土20cm二 灰 土20 cm沥 青 碎 石20 ,75 0, 80014 2旧 规 范20 ,27 5, 80018 6由 表 3 可 见 ： 新 规 范 方 法 计 算 的 基 层 顶 面

29、当 量 回 弹 模 量 ， 在 各 结 构层 材 料 模 量 大 幅 提 高 的 情 况 下 ， 并 没 有 如 想 象 中 偏 大 ， 而 是 与 旧 规 范 接近 、 甚 至 偏 小 ， 在 不 同 厚 度 和 材 料 下 ， 都 有 类 似 的 结 论 。 此 外 ， 新 规 范更 加 强 调 土 基 层 的 重 要 性 ， 土 基 层 的 加 强 对 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 贡献 大 于 加 强 基 层 的 作 用 。从 计 算 方 法 上 看 ， 新 、 旧 规 范 都 是 基 于 弹 性 层 关 体 系 的 假 设 ， 按 照等 弯 曲 刚 度 的 原 则 进

30、行 计 算 ；差 别 公 在 于 是 依 据 双 层 或 是 三 层 弹 性 体 系 。为 验 证 新 规 范 计 算 结 果 ， 笔 者 参 照 柔 性 路 面 设 计 规 范 ， 以 弹 性 多 层 体 系计 算 方 法 ， 对 表 3 的 结 构 组 合 重 新 进 行 计 算 ， 发 现 弹 性 多 层 体 系 的 计 算结 果 确 实 同 新 规 范 计 算 结 果 比 较 接 近 。总 之 ， 计 算 模 式 的 改 变 的 材 料 模 量 取 值 的 变 化 都 将 影 响 基 层 顶 面 当量 回 弹 模 量 值 ， 而 且 两 者 的 影 响 都 较 为 显 著 。 因 此

31、在 工 程 实 践 中 ， 材 料模 量 应 当 参 考 规 范 建 议 ， 并 结 合 实 际 情 况 ， 慎 重 取 值 。华南理工大学网络教育学院毕业论文2. 2 荷 载 应 力为 了 便 于 横 向 比 较 新 、 旧 规 范 计 算 结 果 ， 计 算 过 程 套 用 相 同 的 回 归公 式 ， 即 式 （ 2） 进 行 计 算 ， 并 分 别 列 出 其 修 正 效 果 。假 定 混 凝 土 弯 拉 弹性 模 量 为 30gpa， 混 凝 土 路 面 板 长 为 5m， 计 算 结 果 如 表 4 所 例 。由 表 4 可 见 ：在 相 同 的 面 层 厚 度 的 基 层 顶 面

32、 当 量 回 弹 模 量 的 情 况 下 ，新 、 旧 规 范 计 算 结 果 相 差 较 大 ， 旧 规 范 计 算 结 果 普 通 比 新 规 范 大30%4 0% ； 而 且 随 面 层 厚 度 的 降 低 和 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 增 加 ， 这一 差 距 有 拉 大 的 趋 势 。 究 其 原 因 ， 主 要 是 新 规 范 适 当 放 大 了 基 层 对 结 构承 载 的 贡 献 ， 使 得 基 层 顶 面 模 量 修 正 系 数 两 者 相 差 1 倍 左 右 。表 4荷 载 应 力 对 比 分 析面 层 板 厚度m基 层 顶 面 发量 回 弹 模 量mp

33、a混 凝 土板相 对 刚度半 径 /m基 层 顶 面模 量 修 正系 数 n o基层顶面当量计算模 量 /mp a修 正 后 的 混 凝土 板 相 对 刚 度半 径 /m标 准 荷 载 下 临界 荷 位 处 应 力/mp a新规范0. 2 420 00. 6 852. 67553 5.02 60. 4931. 0 67旧规范1. 20224 0.48 90. 6441. 4 75新规范0. 2 020 00. 5 712. 26245 2.40 50. 4351. 3 78旧规范1. 03920 7.850. 5631. 9 24新规范0. 2 416 00. 7 382. 86545 8.3

34、3 60. 5191.1 15旧规范1. 43722 9.99 20. 6541. 4 91可 以 预 见 ， 新 规 范 荷 载 应 力 的 计 算 结 较 旧 规 范 偏 小 ， 将 使 得 最 终 面层 设 计 厚 度 偏 薄 。华南理工大学网络教育学院毕业论文11 2. 3 温 度 应 力与 荷 载 应 力 计 算 对 比 分 析 类 似 ， 新 旧 规 范 采 用 相 同 的 计 算 公 式 ， 将各 自 的 修 正 效 果 分 别 列 出 后 ， 改 变 面 层 厚 度 和 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 ，观 察 其 温 度 应 力 的 差 异 。 其 他 的 己 知 条

35、 件 假 定 为 ： 混 凝 土 弯 拉 弹 性 模 量为 30gpa，混 凝 土 面 板 长 为 5m，混 凝 土 线 膨 胀 系 为 0. 000 01/ ，最 大 温度 梯 度 为 86/m 。 计 算 结 果 如 表 5 所 列 。表 5温 度 应 力 对 比 分 析面 层 板 厚 度m基 层 顶 面 发 量回 弹 模 量 m p a混凝 土 板相对刚 度 半径/ m修 正 后 的 混 凝 土 板相 对 刚 度 半 径 / m温 度 应 力mp a新 规 范0. 2420 00. 6 850. 7 311. 7 55旧 规 范0. 9 722. 1 44新 规 范0. 2020 00.

36、 5 710. 6 091. 6 03旧 规 范0. 8 902. 3 14新 规 范0. 2416 00. 7 380. 7 871. 7 32旧 规 范1. 0 472. 0 90由 表 5 可 见 ：在 相 同 的 面 层 厚 度 和 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 情 况 下 ，旧 规 范 计 算 结 果 较 新 规 范 计 算 结 果 偏 大 ； 而 且 随 面 层 厚 度 的 降 低 和 基 层顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 增 加 ， 这 一 差 距 有 拉 大 的 趋 势 。 其 主 要 原 因 依 然 是规 范 对 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的

37、修 正 方 法 和 修 正 系 数 的 差 异 造 成 的 。温 度 应 力 和 荷 载 应 力 的 新 、 旧 规 范 对 比 分 析 ， 计 算 结 果 有 差 相 同 的趋 势 ， 即 新 规 范 计 算 结 果 都 偏 小 。 那 么 面 层 最 终 的 设 计 厚 度 ， 新 规 范 偏薄 也 是 可 以 预 计 的 。2. 4 面 层 设 计 厚 度将 以 上 新 、 旧 规 范 对 比 分 析 汇 总 ， 对 一 实 例 进 行 结 构 合 设 计 和 面 层厚 度 计 算 。 在 交 通 荷 载 和 筑 路 材 料 等 外 部 条 件 相 同 的 情 况 下 ， 分 别 采 用

38、新 、 旧 规 范 方 法 ， 得 到 各 自 的 面 层 设 计 厚 度 。 算 例 描 述 如 下 ； 在 公 路 自然 区 划 iv 区 拟 新 建 一 条 一 级 公 路 ，面 层 为 普 通 水 泥 混 凝 土 路 面 ，重 交 通量 等 级 ， 试 用 期 末 累 计 标 准 轴 度 载 作 用 次 数 为 900 万 次 /车 道 ， 面 层 混 凝华南理工大学网络教育学院毕业论文土 的 弯 拉 强 度 标 准 值 为5mp a， 弯 拉 弹 性 模 量 为30c pa， 面 层 板 长 为500cm、宽 为 400cm; 最 大 温 度 梯 度 取 86 /m，混 凝 土 线

39、膨 胀 系 数 取 0. 00 001/ ， 新 、 旧 规 范 中 应 力 折 减 系 数 都 取 为 0. 87； 荷 载 疲 劳 应 力 系 数 由 交通 量 确 定 ， 新 规 范 为 2. 491 ， 旧 规 范2. 285； 综 合 系 数 由 公 路 等 级 或 交 通量 等 级 确 定 ， 新 规 范 为 1. 25， 旧 规 范 为 1. 35。 详 细 的 计 算 结 果 如 表 6 所列 。由 表6 可 见 ： 在 交 通 荷 载 和 结 构 组 合 设 计 等 外 部 条 件 相 同 的 情况 下 ， 新 规 范 计 算 的 面 层 厚 度 较 旧 规 范 的 设 计

40、值 小 23cm。华南理工大学网络教育学院毕业论文13 结论由 以 上 的 修 订 内 容 综 述 、 示 例 计 算 和 对 比 分 析 可 以 看 出 ， 新 规 范 方法 下 的 普 通 水 泥 混 凝 土 路 面 面 层 设 计 厚 度 确 实 较 旧 规 范 方 法 设 计 值 偏薄 ， 在 交 通 荷 载 和 筑 路 材 料 等 外 部 条 件 相 同 的 情 况 下 ， 约 偏 薄23c m。从 设 计 方 法 和 设 计 流 程 上 看 ， 产 生 这 一 差 异 的 主 要 原 因 有 以 下 几 点 ：（ 1） 荷 载 应 力 的 计 算 ，应 用 有 限 元 方 法 重

41、新 进 行 了 分 析 ， 得 到 新 的 回归 系 数 ；（ 2） 在 计 算 荷 协 应 力 和 温 度 应 力 时 ， 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 修 正 公式 发 生 了 改 变 ；（ 3） 路 基 和 基 垫 层 材 料 的 模 量 取 值 变 化 幅 度 较 大 ， 基 层 顶 面 当 量 回 弹模 量 的 计 算 模 式 也 发 生 了 改 变 。其 中 ， 又 以 第 （ 2） 点 ， 即 基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 的 修 正 公 式 的 变 化 ，对 面 层 设 计 厚 度 的 影 响 最 为 显表 6面 层 设 计 厚 度土 基 层垫层基层模

42、量 （ 由 下 至 上 ）/m pa面 层 设 计厚 度cm荷 载 疲 劳应 力 m pa温 度 疲 劳应 力 m pa新 规 范粘 质 土20 cm二 灰 土20 cm二 灰 碎石20, 75 0, 1 50 021. 73. 4 660. 9 82旧 规 范20, 27 5, 6 0024. 23. 9 411. 1 88新 规 范粘 质 土20 cm二 灰 土25 cm二 灰 碎石20, 75 0, 1 50 021. 43. 4 570. 9 85旧 规 范20, 27 5, 6 0024. 23. 9 131. 2 37新 规 范粘 质 土20 cm二 灰 土20 cm二 灰 碎石30, 75 0, 1 50 020. 93. 4 820. 9 81旧 规 范30, 27 5, 6 0024. 33. 8 861. 2 37新 规 范粘 质 土20 cm二 灰 土20 cm沥 青 碎石20, 75 0, 8 0022. 03. 4 890. 9 70旧 规 范20, 27 5, 8 0024. 23. 9 231. 2 19说 明 ： （ 1 ） 为 了 便 于 横 向 比 较 ， 表 中 面 层 设 计 厚 度 都 为 满 足 规 范 要 求 的 最 小 值 ， 即 最 优厚 度 ； （ 2 ） 新 规 范 可 靠 度 系 数 的 取 值 ，会 直