水泥混凝土路面设计参数.docx

水泥混凝土路面设计参数1、水泥混凝土路面的力学及工作特点1水泥路面的力学特征混凝土的强度及模量远大于基层和土基强度和模量；水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度；板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度竖向位移很小；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，如遭到约束，会在板内产生翘曲应力；荷载重复作用，温度梯度反复变化，混凝土板出现疲惫毁坏。2水泥混凝土路面的力学形式弹性地基上的小挠度薄板模型；弹性地基：由于混凝土板下的基层与土基的应力应变很小，不超过材料的弹性区域；弹性板：由于板的模量高，应力承受能力强，一般受力不超过弹性比例极限应力，挠度与板厚相比很小。水泥混凝土路面设计理论：弹性地基上的小挠度薄板理论。3水泥混凝土路面的工作及设计特点抗弯拉强度低于抗压强度，决定路面板厚度的强度设计指标是抗弯拉强度；车轮荷载作用主要的影响是疲惫效应；温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲惫特性；板的使用还受限于支承条件，不均匀支承及板底脱空对板内应力的分布影响极大。2、水泥路面的主要毁坏类型与设计标准1水泥路面的主要毁坏类型断裂唧泥错台拱起接缝挤碎2水泥路面的荷载作用重载作用3水泥路面的设计标准构造承载能力控制板不出现断裂，要求荷载应力与温度应力的疲惫综合作用知足材料的设计抗拉强度，即：；行驶舒适性控制错台量，要求设置传力杆基层及构造布置知足稳定耐久性控制唧泥与拱胀，要求基层水稳定性好，板与基层联合。3、水泥路面构造设计的主要内容1路面构造层组合设计；2混凝土路面板厚度设计；3混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4路肩设计；5混凝土路面的钢筋配筋率设计4、水泥路面的轴载换算与交通分级1水泥路面的标准轴载及轴载换算；2水泥路面的交通等级划分及设计基准期第二节水泥路面弹性地基板理论1、小挠度弹性薄板假设薄板：板厚度h远小于板中面的最小边尺寸b(如b/8b/5)的板称为薄板；中面：平分板厚度h的平面；弹性曲面：薄板弯曲时，中面所弯成的曲面；挠度：中面内各点在横向的(即垂直于中面方向的)位移；小挠度弹性薄板：当板弯曲时因具有相当的弯曲刚度，中间弹性曲面所产生的挠度远小于板厚度的弹性薄板即称为小挠度弹性薄板；小挠度弹性薄板的基本假设：研究弹性地基上无限大板时，以弹性薄板小挠度问题为力学模型描绘板体，在弹性力学理论中，对此有下面三点假设：1中面的法线上各点形变分量极其微小，能够忽略不计；2中面的法线在板弯曲前后保持直线且垂直于中面，即：zx=zy=03中面上各点无平行于中面的位移，即：Uz=0=Vz=0=02、三点假设的结论假设1：垂直于中面方向形变分量极其微小，能够略去不计；即：中面的任意一根法线上，薄板全厚度内的所有点均具有一样的挠度。，即；假设2：垂直于中面的法线，在弯曲变形前后均保持直线，并垂直于中面，无横向剪切应变；即；假设3：薄板中面内的各点都没有平行于中面的位移，即；3、板与地基接触的假设1完全接触假设：始终接触吻合，且可自由滑动是在刚度差异大、板平面变形微小情况下的近似，即接触面不脱空且剪应力视为零。2没有摩擦假设：板和地基之间没有摩擦，能够自由活动。4、地基模型假定2三个车轮荷位，；相对刚度半径为：。3最大弯拉应力位置荷载中心处板底；荷位下板底；板外表距板角点x1的分角线上4威斯特卡德早期应力计算公式板中荷位：；当荷载圆半径较小，与板厚相差不大时，板受力接近厚板，需修正，即：R修正。板体与地基严密接触时，不修正，理论值近似于实测值；板底脱空时，实测比计算大30%50%，需修正，Kelly提出板角修正式：板边修正板与地基保持接触时，不修正；而与地基脱空时，Kelly修正式：。板中修正实测板中应力小于理论值，讲明地基不完全符合文克勒地基的假定；应力表达通式2、弹性半空间体地基板的荷载应力分析1弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基，假设地基为一各向同性的弹性半无限体，在荷载作用下其顶面上任一点的挠度不仅同该点的压力有关，也同其它各点的压力有关。；根据Hogg理论：无限大圆板上作用轴对称竖向荷载q(r)时，竖向位移表达式：2弹性半空间地基上薄板的理论解；轴对称条件下的径向、切向弯矩表达式：；荷载在板中时，圆形均布荷载下，板在单位宽度内产生的最大弯矩：荷载圆离计算点一定距离时，可将其视为作用在圆心的集中力，其弯矩解：；3多轮荷载作用下板的应力计算；4弹性半空间地基有限尺寸板弹性半空间地基有限尺寸板，荷载作用在板边、板角时上述计算荷载在板中，且以为板尺寸远大于荷载尺寸；弹性地基上有限尺寸板的解答；规范中设计方法给出的计算诺模图采用了有限元计算方法，有限元计算方法是一种数值方法。3、水泥路面板的荷载应力有限元分析1水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析特点能够按板块的实际大小求解有限尺寸板，进而消除无限大半的假设所带来的误差；能够考虑各种荷载状况包括荷载组合和荷载位置；能够考虑板的实际边界条件，如接缝的传荷能力、板和地基的脱空。能够得到整个板体的应力和位移场，进而全面了解板的受力。2水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析结果4、弹性地基双层板的荷载应力分析1上下层完全分离；2上下层完全结合5、水泥混凝土路面的温度应力分析1胀缩应力：温度均匀变化时产生2无限大板的翘曲应力板内任一点在温差影响下的应变：；板中部遭到地基摩阻力作用，板中心点不产生平面位移，x=y=0，因而：板纵向边缘中部或窄长板，x=0，y=0，因而：3有限尺寸板的翘曲应力当气温变化较快时，由于混凝土板导热性能差，在板内产生温度差，当气温升高时板中部有隆起趋势，当气温降低时板边缘和角隅有翘起趋势。由于板的自重、地基反力和相邻板的约束作用，使部分翘曲变形受阻，进而使板内产生应力，这种应力即称为水泥混凝土板的翘曲应力。威斯特卡德对文克勒地基的作进一步假定来计算温度应力：1)温度沿板断面呈线性变化；2板与地基始终保持接触；3不计板自重。4温度线性分布时翘曲应力温度沿板断面呈线性变化：；板边中点：