1、主講：方金苗總學時：32學時 考試課時間：2月17日4月13日第十章第十章 水泥混凝土路面設計水泥混凝土路面設計 第一節第一節 水泥混凝土路面損壞與結構設計水泥混凝土路面損壞與結構設計一、混凝土路面設計的主要內容一、混凝土路面設計的主要內容 1.混凝土路面結構層組合設計混凝土路面結構層組合設計 確定混凝土路面的結構層次，包括土基、墊層、基層確定混凝土路面的結構層次，包括土基、墊層、基層和面層的結構層位，各層的路面結構類型、彈性模量和和面層的結構層位，各層的路面結構類型、彈性模量和厚度；厚度； 2. 混凝土面板厚度設計混凝土面板厚度設計 按照設計標準的要求，并滿足設計年限的使用要求。按照設計標準

2、的要求，并滿足設計年限的使用要求。 3. 混凝土面板的平面尺寸與接縫設計混凝土面板的平面尺寸與接縫設計 選擇接縫類型、布置接縫位置、確定接縫構造、采取選擇接縫類型、布置接縫位置、確定接縫構造、采取措施提高接縫傳荷能力。措施提高接縫傳荷能力。 4. 路肩設計路肩設計 高速公路和一級公路設置路肩，一般公路設置路緣石高速公路和一級公路設置路肩，一般公路設置路緣石 5. 混凝土路面的鋼筋配筋設計混凝土路面的鋼筋配筋設計二、混凝土路面的設計方法二、混凝土路面的設計方法 水泥混凝土路面設計規范水泥混凝土路面設計規范列出混凝土路面設計的列出混凝土路面設計的理論基礎為彈性半空間有限大矩形板模型為基礎，以理論基

3、礎為彈性半空間有限大矩形板模型為基礎，以100kn單軸雙輪標準荷載作用于矩形板縱向邊緣中部產單軸雙輪標準荷載作用于矩形板縱向邊緣中部產生的最大荷載應力控制設計。設計方法采用可靠度的設生的最大荷載應力控制設計。設計方法采用可靠度的設計方法，以行車荷載和溫度荷載綜合作用產生的疲勞斷計方法，以行車荷載和溫度荷載綜合作用產生的疲勞斷裂作為裂作為設計的極限狀態設計的極限狀態。 1.交通分析交通分析 軸載換算：軸載換算：（水泥混凝土路面和柔性路面不同）（水泥混凝土路面和柔性路面不同）161)(PPNNfNiiiiniisP i 各級軸載的單軸重或雙軸總重（各級軸載的單軸重或雙軸總重（KN），小于或等），小

4、于或等于于40KN（單軸）和（單軸）和80KN（雙軸）可不計。（雙軸）可不計。累計作用次數（設計使用年限內）：累計作用次數（設計使用年限內）：為交通量的平均年增長率，為交通量的平均年增長率，為為輪跡分布系數輪跡分布系數。t為時為時間使用年限間使用年限365 1)1(tseNN2 .可靠度設計標準、交通分級和累計作用次數可靠度設計標準、交通分級和累計作用次數 路面結構的可靠度是指在規定的時間內，在規定的條件下，路面使用性能滿足預定水平要求的概率。水泥混凝土路面結構的設計安全等級及相應的設計基準期見表。承受的交通，按設計基準期內設計車道所承受的標準軸載累計作用次數劃分為5個等級，如下表所示。2 .

5、可靠度設計標準、交通分級和累計作用次數可靠度設計標準、交通分級和累計作用次數 3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 混凝土面板下的地基包括路基和根據需要設置的基、墊層，其整體路面結構為彈性多層體系。分析板內荷載應力時，應將其多層體系換算為半無限體，以其頂面的當量回彈模量作為半無限地基的模量值。3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 新建公路基層頂面的當量回彈模量值3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 新建公路基層頂面的當量回彈模量值3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 原有柔性路面頂面的當量回彈模量值 在原有柔性路面上鋪筑水泥混凝土路面時，

6、原瀝青混凝土頂面的地基綜合當量回彈模量Et可根據落錘式彎沉儀的測定結果按B.2.5-1式計算，或根據貝克曼梁的彎沉測定結果按B.2.5-2計算。3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 水泥混凝土的設計強度與模量 水泥混凝土路面以設計彎拉強度作為設計控制指標，設計彎拉強度必須滿足規范規定的彎拉強度標準的要求。3 .基層頂面的當量回彈模量基層頂面的當量回彈模量 水泥混凝土的設計強度與模量 水泥混凝土的彎拉彈性模量可以采用試驗實測。當無條件實測時，可按下式計算并結合工程經驗分析確定 fr彎拉強度標準值4 .荷載疲勞應力荷載疲勞應力 由于現行設計方法采用疲勞斷裂作為設計標準，選擇臨界荷位時

7、應以產生最大疲勞損傷的荷載位置作為設計標準，利用荷載應力和溫度應力綜合疲勞作用的疲勞方程，分析具有不同接縫傳荷能力的混凝土路面的疲勞損傷，得出其臨界荷位在縱縫邊緣中部 4 .荷載疲勞應力荷載疲勞應力 設計軸載在面層板臨界荷位處產生的荷載疲勞應力的大小為 ps設計軸載在四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力kr-考慮接縫傳荷能力的應力折減系數，采用混凝土路肩時， kr=0.870.92(路肩面層與路面面層等厚時取低值，減薄時 取高值)；采用柔性路肩或土路肩時，kr=1；Kf-考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數Kc-考慮計算理論與實際差異以及動載等因素影響的綜合系數， 按公路等級查表確定。4 .荷載疲勞應力荷載疲勞應力 -材料疲勞指數，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土，=0.057；碾壓混凝土和貧混凝土， = 0.0654 .荷載疲勞應力荷載疲勞應力 5 .溫度疲勞應力溫度疲勞應力5 .溫度疲勞應力溫度疲勞應力5 .溫度疲勞應力溫度疲勞應力6 .板厚確定板厚確定考慮荷載應力和溫度翹曲應力綜合疲勞損壞作用的混凝土面層厚度和板平面尺寸確定方法，可遵循下述設計步驟。計算設計基準期內設計車道標準軸載累積作用次數，由此確定道路的交通等級，并確定安全等級