水泥混凝土路面结构设计

水泥混凝土路面结构设计第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期三水泥混凝土路面结构设计设计理论设计依据交通荷载分析荷载疲劳应力温度疲劳应力防冻厚度设计第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计理论水泥混凝土路面设计采用弹性半无限地基理论和有限元发计算内力，以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳破坏为设计控制指标。水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计依据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，其表达式采用式：γr——可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级σpr——行车荷载疲劳应力（MPa）σtr——温度梯度疲劳应力（MPa）fr——水泥混凝土弯拉强度标准值

第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计依据——可靠度系数γr可靠度设计标准第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计依据——可靠度系数γr变异系数cv的变化范围

变异水平等级低中高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量cv≤0.100.10＜cv≤0.150.15＜cv≤0.20基层顶面当量回弹模量cv≤0.250.25＜cv≤0.350.35＜cv≤0.55水泥混凝土面层厚度cv≤0.040.04＜cv≤0.060.06＜cv≤0.08第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计依据——可靠度系数γr可靠度系数取值第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期三设计依据——水泥混凝土弯拉强度标准值fr

水泥混凝土完拉强度标准值交通分级第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期三交通荷载分析水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。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。Ns——100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi——轴载的总重（KN）；n——轴载类型Ni——各类轴型级轴载的作用次数；——轴-轮型系数第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期三交通荷载分析—轴-轮型系数单轴-双轮组时，=1；单轴-单轮时，按式（1）计算；双轴-双轮组时，按式（2）计算；三轴-双轮组时，按式(3)计算。（1）（2）（3）第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期三交通荷载分析—累计当量轴次设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数，可按下式计算确定。

Ne——标准轴载累计作用次数；t——设计基准期；gr——交通量年平均增长率；η——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数。第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期三交通荷载分析—累计当量轴次车辆轮迹横向分布系数

η第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期三荷载疲劳应力临界荷位：选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的位置。地基（基层顶面）的当量回弹模量：新建公路的基层顶面当量回弹模量方法一：查图法（94年规范）方法二：公式计算法（2002年规范）原柔性路面加铺水泥混凝土路面的当量回弹模量第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期三新建公路的基层顶面当量回弹模量—方法二Et——基层顶面的当量回弹模量(MPa)E0——路床顶面的回弹模量(MPa)；Ex——基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa)；E1、E2——基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)；hx——基层和底基层或垫层的当量厚度(m)；Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m)；h1、h2——基层和底基层或垫层的厚度(m)；a、b——与Ex／E0有关的回归系数，第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期三原柔性路面加铺水泥混凝土路面的当量回弹模量在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土面层时，原柔性路面顶面的当量回弹模量可按下式计算确定。W0——以后轴重100kN的车辆进行弯沉测定，经统计整理后得到的原路面计算回弹弯沉值(0．01mm)。

第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期三荷载疲劳应力标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按下式确定。式中：σpr——标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(MPa)；σps——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)；kr——考虑接缝传荷能力的应力折减系数；kf——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；kc——考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期三荷载疲劳应力标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力按下式计算。σps——标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)；r——混凝土板的相对刚度半径(m)；h——混凝土板的厚度(m)；Ec——水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)；Et——基层顶面当量回弹模量(MPa)，第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期三温度疲劳应力在临界荷位处的温度疲劳应力按下式确定。式中：σtr——临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)；σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；kt——考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期三温度疲劳应力—温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力按下式计算。σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；αc——混凝土的线膨胀系数(1／℃)，通常可取为1×10-5／℃；Tg——最大温度梯度，查表取用；Bx——综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按L／r和h查用图确定；

L——板长，即横缝间距(m)。r——板相对刚度半径

第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期三温度疲劳应力—最大温度梯度Tg，查表

最大温度梯度标准值Tg

第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期三温度疲劳应力—综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数Bx温度应力系数Bx第二十一页，共二十三页，编辑于2023年