1、路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31第16章水泥混凝土路面设计路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.1 概述1、路面结构特征：、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、路面结构设计理论与方法：、路面结构设计理论与方法：结构体系:弹性
2、层状体系设计指标:抗弯拉强度设计标准:r(p+t)fcm 路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN2023-1-311）小挠度弹性薄板假设（1）垂直于中面方向的正应变极微小，可 以忽略不计，即),(,0yxWWZWz （2）垂直于中面的法线在弯曲变形前后保 持直线并垂直于中线，即无横向剪应变。0zyzx （3）中面内各点只有垂直于中面的位移，即 z=0 时，U=V=0 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31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。路基路面工程HongxiaTAN2
3、023-1-31由弹性力学几何方程可得 222222xyxyWzxWzyWzx y 由物理方程得到 22222222222()1()11xyxyEzWWxyEzWWyxEzWx y 截面内力为 222222222()()(1)xyxyWWMDxyWWMDyxWMDx y 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31按照弹性力学方法，由平衡微分方程可得 4444224()(,)(,)WWWDp x yq x yxxyy 或写成),(),(),(22yxqyxpyxWD)1(122322222EhDyx 采用柱坐标时：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 由物理方程得到 222
4、22222222()1()11xyxyEzWWxyEzWWyxEzWx y 截面内力为 222222222()()(1)xyxyWWMDxyWWMDyxWMDx y 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-312）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。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-313）地基假设 文克勒地基假设（稠密液体假设）：地基表面任何一点的位移仅与作用于该点的压力成正比，而与其它相邻点的压力无关。弹性半空间体地基假设（弹性固体假设）：符合布辛尼斯克理论。假定地基是
5、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。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.3 Winkler地基无限大板解 将 q(r)=KW(r)代入板的挠曲面微分方程，由 Hankel 积分变换法可解得 W(r)。1）集中荷载作用 2()()()rrttPlwwDMPMMPM 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-312）圆形均布荷载作用 k h E 2d p(r)2(,)(,)(,)rrttPlwwDMPMMPM 上式中，14()rllDlK，l 为相对刚度半径。lDKE hKcc43241 2 1路基路面工程HongxiaTAN2023-1-
6、31 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的分角线上 22x11=2 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 22x11=2 1）无限大板板中 21.1(1)(lg0.2673)ilPbh 式中，b当量计算半径（如果荷载集中，将不符合薄板假定）当1.724bh时，221.60.675bhh 当1.724bh时，b 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-312）半无限大板边缘 22.116(1 0.54)
7、(lg0.08975)elPbh 试验修正(Arlington试验路)：存在脱空时，实测值超高10左右，因此修正为 22.116(1 0.54)(lg0.25lg)0.0254elbPbh 3）半无限大板板角 22x11=2 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 3）半 无 限 大 板 板 角 222(1.10.88)xxllcPWeekll 角 隅 顶 点(x=0)：22(1.10.88)cPWkll 最 大 拉 应 力（12xl）：0.62321()cPhl 试 验 修 正：存 在 脱 空 时，实 测 值 偏 大 30 50，可 以 修 正 为 1.22321()cPhl 路
8、基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.5 弹性半空间地基无限大板解 r z h E rE0 0 p(r)q(r)q(r)由于()()q rf w r，由布辛尼斯克假设确定(),()q r w r的关系：200002(1)()()()w rqJr dE 再代入板的挠曲面微分方程，可解得 W(r)。圆形均布荷载作用时 20000000(,)(,)(,)rrttPlwwDMPMMPM 上式中，00001203002(1)rllDlE 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.6 弹性半空间地基双层板荷载应力分析2）分离式 下层刚度 31 11212(1)cE hD 上层
9、刚度 3222212(1)cE hD 331 12212212(1)dcE hE hDDD 弯矩分配：下层 1111216,sdDMMMDh 上层 2222226,sdDMMMDh 1、路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31）理论设计法（1）结合式 中性面位置 221 11 122201 12222()E hE hhE hhE hE h 双层板当量弯曲刚度 333311200220022312()()()3(1)12(1)dceqcEhhhhhE hhhDE h 当量单层厚度 21/3112(1)cdeqDhE 假定层底最大应力为p，则下层（旧混凝土板）底应力为：12012()pe
10、qhhhh 2、结合式：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 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。应力。上层：上层：下层：下层：公式见书公式见书P468。20Zhh120Zhhh路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.7 胀缩应力温度均匀升降所引起 大尺寸板内应力应变关系：1()1()xxytyyxttEtE 板受到约束时，板中点处0 xy，则有 1txyEt T 上升时，t 为正，为正，表示拉应力。例如：混凝土板530000MPa,0.15,1 101/C,20 CtE
11、t 则530000 10(20)7.06MPa1 0.15txy ，将会开裂。当30 Ct 时，530000 103010.6MPa1 0.15t ，一般不会压坏，但可能引起屈曲（拱起）。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31对于有限尺寸板（46m）：基底约束力（摩阻力）：2LFBhrf 板的容许拉力：PBh 当 F=P 时，2 ,2LrfLrf 其中，容许拉应力(MPa)；r容重(MN/m3)；f摩阻系数，1 2f。例如：0.15MPa（2d 龄期，15），30.024MN/m,2.0rf，则2 0.156.25m0.024 2L。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3
12、116.8 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。原因：板的自重、地基负反力、邻板约束等。大板板中面曲率：大板板中面曲率：22322320212()012()012(1)62(1)txytyxtxyxtxytwMMxEhhtwMMyEhhEhtMMMEth 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31有限尺寸板：板中 22()2(1)()2(1)txxytyyxEtCCEtCC 板边缘中点 2txxEtC 式中，xC翘曲应力系数，()xLCfl yC翘曲应力系数，()yBCfl 考虑温度沿板厚非线性分布引起的内应力后，板中 1)文克勒地基板:路基路面
13、工程HongxiaTAN2023-1-31 板中 1xyxCCC 板边缘中点 xxCC 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，22(1)txxcEtBu2txxEtBxB0.04482.080.154(1)hxxxBC eC路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 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，采用有限元法计算了弹性半空间体地基上板的翘曲应力。根据所得
14、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：lhEEcstcc161223路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31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
15、向：ty=lE hKcc324332412128100241280 10150801.m28 101085 02420948 015 05441 015301352.MPa 28 101085 02420544 015 09481 015201352.MPa路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31板边温度翘曲应力t(边)：28 101085 0242094827135.MPa短边中点：ty=长边中点：tx=281010850242054415535.MPa2、考虑内应力的温度翘曲应力 采用同样的方法可得：2 t2 1cxxcEB板中部：板边缘中点：t2cxxEBlhEEcstcc16
16、1223路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.9 国内水泥混凝土路面设计方法1）分析方法：有限单元法 2）临界荷位：考虑最大疲劳损耗（荷载应力、温度应力、作用机率）、接缝 传荷能力确定纵缝边缘中部为临界荷位。3）应力计算（四边自由板）应力计算诺模图；回归公式：3）地基模型：弹性半空间地基有限大矩形板4）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路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.10 设计参数 一、标准轴载与轴载换算 1）标准轴载：0100kNP（单轴双轮组）2）轴载换算 1610()nisi
17、iiPNNP 其中，i轴数系数，单轴双轮组 1.0i 单轴单轮组 30.432.22 10iiP 双轴双轮组 50.221.07 10iiP 三轴双轮组 80.222.24 10iiP iP各级轴载单轴重或双轴、三轴总重（kN）；iN各级轴载作用次数（n/d）。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31二、交通分级、设计使用年限和累计作用次数：交通等级使用初期设计车道日标准轴载作用次数(n/d)设计使用年限(t)初估板厚(cm)普通混凝土碾压混凝土特重1500302526重20015003023252426中等52002021232224轻5202122交通分级与设计使用年限及初估板厚
18、NNest113 6 5车轮轮迹横向分布系数 公路等级纵缝边缘横缝边缘高速、一级公路0.170.220.400.55二级、三级、四级公路行车道宽7m0.340.390.500.60行车道宽7m0.540.620.600.70路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31E1=400EtE0=20M PaE2=150h1=20cmh2=20cmEt2）基础 a.承载板测定 Et b.弯沉测定 1.04013739tEl （100kN 轴载，弯沉单位 0.01mm）c.计算法 由2207.5,20cmEhE，查图得02.44tEE，2.44 2048.8MPatE 由114008.2,20cm
19、48.8tEhE，得2.54ttEE，2.54 48.8124MPatE 计算回弹模量：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：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31d、解析法：1/30022112222121/333211 122121 1220.4500.550()12()()11()1246.221 1.51()1 1.44()bxtxxxxxxxxEEah EEh Eh EEhhDhEE hE hhhDE hE hEaEEbE 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31基层顶面的当量回弹模量Et 交
20、通等级特重重中等轻当量回弹模量Et(MPa)1201008060114008.2,20cm48.8tEhE2.54ttEE 计算回弹模量：tctEnE 计算荷载应力时，30.81.718 10()csthEnE（板中1.0s，板边0.8s）计算温度应力时，0.35n 2）计算回弹模量：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31四、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15 15 55cm交通等级特重重中等轻fcm（MPa）5.05.04.54.0Ec（MPa）30000300002800027000ffcmcmEc=1.44fcm0 458.*1
21、04 混凝土的设计弯拉强度与弹性模量 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31五、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。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31四、设 计 参 数 可 靠 度 设 计 标 准 公 路 技 术 等 级 高 速 公 路 一 级 公 路 二 级 公 路 三、四 级 公 路 安 全 等 级 一 级 二 级 三 级 四 级 设 计 基 准 期（a）30 30 20 20 目 标 可 靠 度（）95 90 85 80 目 标 可 靠 指 标 1.64 1.28 1.04 0.84 变 异
22、水 平 等 级 低 低 中 中 中 高 变 异 系 数 的 变 化 范 围 六、可靠度设计标准路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31变异系数的变化范围 变异水平等级 低 中 高 水泥混凝土强度、模量 0.10vc 0.100.15vc 0.150.20vc 基层顶面当量回弹模量 0.25vc 0.250.35vc 0.350.55vc 水泥混凝土面层厚度 0.04vc 0.040.06vc 0.060.08vc 可靠度系数 目标可靠度（）变异水平等级 95 90 85 80 低 1.201.33 1.091.16 1.041.08-中 1.331.50 1.161.23 1.081
23、.13 1.041.07 高-1.231.33 1.131.18 1.071.11 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.11 荷载疲劳应力）分析方法：有限单元法 2）临界荷位：考虑最大疲劳损耗（荷载应力、温度应力、作用机率）、接缝 传荷能力确定纵缝边缘中部为临界荷位。3）应力计算（四边自由板）应力计算诺模图；回归公式：1、路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31综合影响系数，考虑动荷载影响、偏载影响等，高速公路取1.30，一级公路 取1.25，二级公路取1.20，三、四级公路取1.10；ps标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力（四边自由板），0.6021/30.07
24、70.537()psctrhErhE 纵缝回归公式：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-314）接缝传荷能力 集料嵌锁传递剪力；传力杆、拉杆传递剪力、弯矩、扭矩 传荷系数：100%2100%100%uwLuwuLuLsjjcwEwwEwwEK 由理论分析得到挠度传荷系数:应力2、接缝传荷能力：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 由理论分析得到jwKE关系：20.996 0.2200.125jwwKEE （单轴）20.991 0.1800.115jwwKEE （双轴）设拉杆平纵缝 3565%,0.800.91wjEK，规范取0.870.92jK 设拉杆企口缝 7782%
25、,0.720.74wjEK 不设拉杆缝、自由边 1.0jK 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31各类接缝的传荷系数 接缝类型挠度传荷系数Ew（%）应力传荷系数kj设传力杆胀缝600.82不设传力杆胀缝50550.840.86设传力杆缩缝750.75设拉杆平口纵缝35550.870.92设拉杆企口纵缝77820.760.84路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土：0.057 碾压混凝土、贫混凝土：0.065 钢纤维混凝土：0.053 0.017fffld 3、疲劳应力系数vfeKN路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31
26、4、综合影响系数Kc:考虑偏载和动载等因素综合系数kc公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路综合系数kc1.301.251.201.10路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31pscfrpKKK rK考虑接缝传荷能力的应力折减系数；5、荷载疲劳应力：fK疲劳应力系数，cK综合影响系数，考虑动荷载影响、超载、偏载影响等；ps标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力（单块板）。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.12 温度疲劳应力 0.04482302222.080.154(1)(1)6(1)ctgcttmxxhxxxcstcctctET hEtDDDC eCElhE
27、EnE 温度疲劳应力：tmttK tK温度疲劳应力系数；tm最大温度应力（最大温度梯度时）。22tgtxxxET hEtBB0.04482.080.154(1)hxxxBC eC路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31温度应力疲劳作用系数kt的解析法：cmrtmrfKabfa、b、c为各公路自然区划的回归系数。公 路 自 然 区 划 系 数 a 0.828 0.855 0.841 0.871 0.837 0.834 b 0.041 0.041 0.058 0.071 0.038 0.052 c 1.323 1.355 1.323 1.287 1.382 1.270 3 板 厚 设 计
28、 试 算 法：要 求路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31温度应力疲劳作用系数kttmcmf0.3540.4360.4970.5460.5870.6210.6520.6790.7030.7260.7460.3380.4150.4760.5270.5700.6080.6430.6740.7040.7310.7560.2730.3740.4490.5080.5560.5980.6340.6650.6940.7200.7440.2870.3780.4470.5020.5480.5880.6220.6540.6820.7080.7320.3580.4390.5020.5540.5980.6
29、370.6720.7030.7320.7580.7830.3500.4270.4850.5330.5740.6090.6410.6690.6950.7190.7410.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70公路自然区划0.3540.4360.4970.5460.5870.6210.6520.6790.7030.7260.7460.3380.4150.4760.5270.5700.6080.6430.6740.7040.7310.7560.2730.3740.4490.5080.5560.5980.6340.6650.6940.7200.7440.2
30、870.3780.4470.5020.5480.5880.6220.6540.6820.7080.7320.3580.4390.5020.5540.5980.6370.6720.7030.7320.7580.7830.3500.4270.4850.5330.5740.6090.6410.6690.6950.7190.7410.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70公路自然区划路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.13 板厚设计 3 板 厚 设 计 试 算 法：要 求()rprtrrf 如 满 足 上 述 要 求，以 初 拟 板 厚
31、 作 为 设 计 厚 度，否 则 应 调 整 板 厚 或 板 长 重 新 计 算。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31安全等级目标可靠度变异水平等级可靠度系数 rptrf 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.14 路面厚度设计示例 公路自然区划区拟新建一条二级公 路，路基为粘质土，采用普通混凝土路 面，路面宽 9m，经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为2100，试设计该路面厚度。1、交通分析 二级公路的设计基准期查表为20年，其可靠度设计标准的安全等级查表为三级。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数查表查表取0.39。取交通量年增长率为5。设计基准
32、期内的设计车道标准荷载累计作用次数按公式计算：属重交通等级。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-312 初拟路面结构 相应于安全等级三级的变异水平等级为 中级。根据二级公路、重交通等级和中 级变异水平，初拟普通混凝土面层厚度 0.22m 基层选用水泥稳定粒料（水泥 用量 5），厚 0.18m,垫层为 0.15 m低剂 量无机结合料稳定土。普通混凝土板的 平面尺寸为宽 4.5 m,长5 m,纵缝为设拉 杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝。3 路面材料参数确定 取重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值查表为 5.0 MPa,相应弯拉弹性模量标准值查 参考值表为 31 GP。根据中湿路基路床
33、顶面回弹模量经验参考值 表，取路基回弹模量为30 MPa，根据垫层、基 层材料回弹模量经验参考值表，取低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量为 600 MPa，水泥稳 定粒料基层回弹模量为 1300 MPa。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-314 计算基层顶面当量回弹模量路基路面工程HongxiaTAN2023-1-315、普通混凝土面层的刚度半径和荷载应力6、修正系数确定 因纵缝为设拉杆平缝，查表得到接缝传荷能力的应力折减系数Kj=0.87；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 根据公路等级，查表得到考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数为1.20。6 0.
34、057(9.885 10)2.504nfeKN路基路面工程HongxiaTAN2023-1-317、荷载疲劳应力 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-318、温度疲劳应力参数 区最大温度梯度查表取（88/m），板长5m，L/r=5/0.67=7.46，查图得普通混凝土板厚h=0.22m，Bx0.71，按公式计算最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：9、温度疲劳应力系数10、温度疲劳应力路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31 11、可靠度系数 二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度根据查表为85。由查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确
35、定可靠度系数为1.13。12、判断结构是否满足要求 因而，所选普通混凝土面层厚度（0.22m）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.15 混凝土面板接缝设计和配筋设计1、接缝设计、接缝设计2、配筋设计：、配筋设计：钢筋混凝土面层钢筋混凝土面层 连续配筋混凝土面层连续配筋混凝土面层路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.16 水泥混凝土路面加铺层设计1）设计参数的确定（1）旧混凝土面层厚度、强度、模量（钻芯法）0.6212.64100000.96340.0915ieemspcemhhSffEf（2）旧基层顶面
36、当量回弹模量 由承载板试验确定基层顶面计算回弹模量：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31（2）旧基层顶面当量回弹模量 由承载板试验确定基层顶面计算回弹模量：22(1)4stcD pEll 其中，弹性特征系数2206(1)11(1)tccecsEhEl l距承载板中心距离 d 处的实测回弹弯沉值；l决定于相对距离d的弯沉系数。再由0.80.001718()ectcth EEE，反算基层顶面当量回弹模量tE。由弯沉值计算确定：1.04013739tEW路基路面工程HongxiaTAN2023-1-312）加铺层形式（1）结合式凿毛、清洗，涂刷水泥浆、环氧树脂等结合剂。最小厚度10cm
37、。（2）直接式清洗、清除油污、碎块、杂物等，与新混凝土部分结合。最小厚度14cm。（3）分离式以油毡、沥青砂、沥青混凝土等材料作为隔离层。最小厚度18cm。3）经验设计法（4）沥青混凝土罩面（5）破碎混凝土路面板加铺路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31）加铺层形式（1）结合式凿毛、清洗，涂刷水泥浆、环氧树脂等结合剂。最小厚度10cm。（2）直接式清洗、清除油污、碎块、杂物等，与新混凝土部分结合。最小厚度14cm。（3）分离式以油毡、沥青砂、沥青混凝土等材料作为隔离层。最小厚度18cm。3）经验设计法 0nnndrehhC h rC旧路面损坏状况系数，结构状况良好时1rC；结构状况
38、一般时0.75rC；结构状况不良时0.35rC。n加铺层形式指数，结合式1.0,1.0rnC；直接式1.4,0.75rnC；分离式2.0,0.35 0.75rnC。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-314）理论设计法：荷载应力：10110.60110220.6020.50.07760.50.0776cxupsggcxupsggEhh KrDEhh KrD202010211 012021 01010221 0120222CxccCxccE hhhhE hE hE hhhhE hE h23310120201021012021012021/3121241.23ccccguccggtE h
39、 EhhhE hEhDKE hEhDrE0uK 1uK 层间结合系数：分离式结合式：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31荷载疲劳应力：1122prrfcpsprrfcpsK K KK K K路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3101101022020111010222021 0111110.32 0.81ln2.512010221221.77 0.27ln18222()2ccccccccgtmxxxh Ehh Ehxccgtmxxxh EEhh EEhxE h TBBBCEhhTBBBC最大温度翘曲应力：温度疲劳应力：trttmK路基路面工程HongxiaTAN202
40、3-1-31加铺层厚度设计：rprtrrf路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31加铺层(复合)路面结构设计例题:(见书P494)路基路面工程HongxiaTAN2023-1-3116.17 其它设计方法简介(1)(1)理论法：美国的理论法：美国的PCAPCA法及苏联的设计方法；法及苏联的设计方法；(2)(2)试验路法：美国的试验路法：美国的AASHTOAASHTO法；法；(3)(3)典型结构图表法：法国的设计方法。典型结构图表法：法国的设计方法。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31一、理论法：波特兰水泥协会(PCA)法 应用文克勒地基上弹性薄板理论，横缝边缘作为计算应
41、力的临界荷载位置，采用荷载安全系数以考虑汽车的超载、轮载分配的不均匀性和冲击作用等因素所引起的荷载增大。累加各级轴载对疲劳抗力的利用率来选定路面厚度.NNiiin111.25 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31二、试验路法：美国各州公路工作者协会(AASHTO)法 以足尺试验路为基础，经过长期的观测，建立起轴载作用次数、路面结构厚度和使用性能之间的经验关系式：PSISVCP541 181009.lg.以使用性能内路面耐用指数的总变化量为设计标准。0tPSIPSIPSI路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31本章基本要求w了解弹性地基板体系理论；w掌握水泥混凝土路面荷载
42、应力分析、水泥混凝土路面温度应力分析、水泥混凝土路面板厚设计方法、水泥混凝土路面平面尺寸和接缝设计；w了解复合式混凝土路面厚度设计、水泥混凝土路面上加铺层设计方法；1.了解国外有关设计方法。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31思考题w水泥混凝土路面的主要损坏现象有哪些？在设计中是如何考虑的？w试比较小挠度弹性地基薄板理论弹性层状体系理论的不同处和适用性。w计算水泥混凝土路面板的行车荷载应力有哪些方法？各适用于什么场合？w如何分析计算路面板因温度变化而产生的胀缩应力和翘曲应力？w水泥混凝土路面的结构组合特点如何？各层次的作用及考虑的主要因素与沥青路面有何不同？w设计水泥混凝土路面时
43、，对交通荷载的考虑与设计沥青路面时比较，有何异同？w水泥混凝土路面板的厚度和平面尺寸是如何确定的？w水泥混凝土路面板为何要设置接缝？分块的原则是什么？w路面板的接缝按其位置、作用和构造分为哪几种？1.如何考虑水泥混凝土路面的加铺设计？路基路面工程HongxiaTAN2023-1-31计算题2、广东某地新建高速公路水泥混凝土路面，设计车道使用初期，拟定路面结构如下图所示，试确定混凝土面层厚度和板的平面尺寸。11240mm,1400MPahE22200mm,200MPahE025MPaE 水泥混凝土水泥稳定砂砾砂砾路基 1、某二级公路其中一段需要改建，拟在老路面上加铺水泥混凝土板。现该路面属于中等交通等级，要求基层顶面的当量回弹模量Et=60MPa，用黄河JN-150型汽车在不利季节实测老路面的弯沉值经统计整理得到的计算弯沉值为l0=250（0.01mm）。问：老路现有强度是否满足Et的要求？若不满足，请计算补强层厚度（用石灰土补强，其弹性模量为E=300MPa）。11265n/d,6%,0.2Nr
