水泥混凝土路面板厚计算分析重点.pptx

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1、板板厚厚计计算算流流程程图图第1页/共27页 首先，根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组首先，根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组合设计合设计(初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的材料类型和厚度材料类型和厚度)。其次并按水泥混凝土面层厚度建议范围，依据交通等级、其次并按水泥混凝土面层厚度建议范围，依据交通等级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。然后，参照混凝土板厚度计算流程，分别计算荷载疲劳然后，参照混凝土板厚度计算流程，分别计算荷载疲劳应力和温度疲劳应力。应力和温度疲劳应力。当荷

2、载疲劳应力同温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘当荷载疲劳应力同温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积小于且接近于混凝土弯拉强度标准值时，则初选厚度可积小于且接近于混凝土弯拉强度标准值时，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。作为混凝土板的计算厚度。否则，应改选混凝土板厚度，重新计算，直到满足要求否则，应改选混凝土板厚度，重新计算，直到满足要求为止。设计厚度依计算厚度按为止。设计厚度依计算厚度按10mm 10mm 向上取整。向上取整。第2页/共27页 设计基准期限：设计基准期限：计算路面结构可靠度时，考虑各项基本计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。度量与时间关系所取用的基准

3、时间。安全等级：安全等级：根据路面结构的重要性和破坏可能产生后果根据路面结构的重要性和破坏可能产生后果的严重程度而划分的设计等级。的严重程度而划分的设计等级。可靠度：可靠度：路面结构在规定的时间内和规定的条件下完成路面结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。预定功能的概率。目标可靠度：目标可靠度：作为设计依据的可靠度。作为设计依据的可靠度。可靠指标：可靠指标：度量路面结构可靠性的一种数量指标。度量路面结构可靠性的一种数量指标。目标可靠指标：目标可靠指标：作为设计依据的可靠指标。作为设计依据的可靠指标。可靠度系数：可靠度系数：为保证所设计的结构具有规定的可靠度，为保证所设计的结构具有

4、规定的可靠度，而在极限状态设计表达式中采用的单一综合系数而在极限状态设计表达式中采用的单一综合系数一一.术语术语第3页/共27页二二.设计依据设计依据第4页/共27页第5页/共27页1.1.设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方法确定法确定 利用当地交通量观测站的观测和统计资料，或者通过设利用当地交通量观测站的观测和统计资料，或者通过设立站点进行交通量观测，获取所设计公路的初期年平均日立站点进行交通量观测，获取所设计公路的初期年平均日交通量交通量(双向双向)和车辆组成数据，剔除和车辆组成数据，剔除2 2轴轴4 4 轮以下的客、货轮以下的

5、客、货车辆交通量，得到初期年平均日货车交通量车辆交通量，得到初期年平均日货车交通量(双向双向)。调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分配系调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分配系数，一般情况可采用数，一般情况可采用O.5O.5。依据设计公路的车道数，参照。依据设计公路的车道数，参照下表确定交通量车道分配系数。下表确定交通量车道分配系数。使用初期年平均日交通量使用初期年平均日交通量(双向双向)乘以方向分配系数和车乘以方向分配系数和车道分配系数，即为设计车道的年平均日货车交通量量道分配系数，即为设计车道的年平均日货车交通量量(ADTT)(ADTT)。二二.交通调查与分析交通调查与分析

6、第6页/共27页 设计基准期内交通量的年平均增长率，可按公路等级和设计基准期内交通量的年平均增长率，可按公路等级和功能以及所在地区的经济和交通发展情况，通过调查分析，功能以及所在地区的经济和交通发展情况，通过调查分析，预估设计基准期内的交通增长量，确定交通量年平均增长预估设计基准期内的交通增长量，确定交通量年平均增长率率grgr。2.2.设计基准期内交通量的年平均增长率设计基准期内交通量的年平均增长率第7页/共27页 利用当地称重站的测定和统计资料，或者通过设立站点利用当地称重站的测定和统计资料，或者通过设立站点进行轴载调查和测定，获取所设计公路的车型、轴型和轴进行轴载调查和测定，获取所设计公

7、路的车型、轴型和轴载组成数据，分析计算设计车道使用初期的标准轴载日作载组成数据，分析计算设计车道使用初期的标准轴载日作用次数。分析计算可选用下述轴载当量换算系数法或车辆用次数。分析计算可选用下述轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法。当量轴载系数法。1.1.轴载当量换算系数法轴载当量换算系数法 统计统计1000 1000 辆辆2 2 轴轴6 6 轮以上客、货车辆中单轴、双联轴轮以上客、货车辆中单轴、双联轴和三联轴和三联轴3 3 种轴型分别出现的次数，并分别称取其轴重。种轴型分别出现的次数，并分别称取其轴重。称重测定资料分别按轴型和轴重级位整理，得到各种轴型称重测定资料分别按轴型和轴重级位整理，

8、得到各种轴型的轴载谱。单轴轴载按的轴载谱。单轴轴载按10kN 10kN 分级，双联轴和三联轴轴载分级，双联轴和三联轴轴载按按20kN20kN分级。各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换分级。各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数按下式计算确定。算系数按下式计算确定。三三.轴载调查与分析轴载调查与分析第8页/共27页式中：式中：kpkp，ij ij各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数；系数；i i轴型；轴型；j j二轴载级位；二轴载级位；PijPiji i 种轴型种轴型j j 级轴载的轴重级轴载的轴重(kN)(kN)；ijiji i 种轴型种轴型j

9、j 级轴载的轴级轴载的轴-轮型系数。轮型系数。第9页/共27页第10页/共27页 由轴载谱和轴载当量换算系数可按下式计算得到设计车由轴载谱和轴载当量换算系数可按下式计算得到设计车道使用初期的标准轴载日作用次数。道使用初期的标准轴载日作用次数。2.2.设计车道使用初期的标准轴载日作用次数设计车道使用初期的标准轴载日作用次数式中：式中：N NS S设计车道使用初期的标准轴载日作用次数；设计车道使用初期的标准轴载日作用次数；nini每每10001000辆辆2 2轴轴6 6轮以上客、货车辆中轮以上客、货车辆中i i种轴型出现种轴型出现的次数；的次数；pijpiji i种轴型种轴型j j级轴载的频率级轴

10、载的频率(以分数计以分数计)。第11页/共27页 将将2 2轴轴6 6轮以上客、货车辆分为轮以上客、货车辆分为3 3大类：整车类，细分为单大类：整车类，细分为单后轴货车、双后轴货车和大客车后轴货车、双后轴货车和大客车3 3 类；半挂车类，细分为类；半挂车类，细分为3 3轴、轴、4 4轴、轴、5 5轴和轴和5 5轴以上轴以上3 3类；全挂车类，细分为类；全挂车类，细分为4 4轴、轴、5 5轴、轴、6 6轴和轴和6 6轴以上轴以上3 3类。各类车辆的轴型分为单轴、双联轴和三类。各类车辆的轴型分为单轴、双联轴和三联轴联轴3 3种。种。称重测定资料分别按车型和轴型整理得到相应的轴载谱。称重测定资料分别

11、按车型和轴型整理得到相应的轴载谱。单轴轴载按单轴轴载按10kN 10kN 级，双轴轴载和三轴轴载按级，双轴轴载和三轴轴载按20kN20kN分级。分级。各类车辆的当量轴载系数按下式计算确定。各类车辆的当量轴载系数按下式计算确定。式中：式中：kp,kkp,k车辆当量轴载系数；车辆当量轴载系数；k k 车辆类型；车辆类型；PijPiji i种轴型种轴型j j 级轴载的频率级轴载的频率(以分数计以分数计)。3.3.车辆当量轴载系数法车辆当量轴载系数法第12页/共27页式中：式中：NeNe标准轴载累计作用次数；标准轴载累计作用次数；t t设计基准期；设计基准期；grgr交通量年平均增长率；交通量年平均增

12、长率；临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选用。用。4.4.设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受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的计算的标准轴载累计作用次数的计算第13页/共27页1.1.临界荷位临界荷位 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临界荷位。梯度综合疲劳损坏的临界荷位。四四.荷载应力分析荷载应力分析第14页/共27页式中：式中：prpr标准轴载标准轴载PS PS 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(

13、MPa)(MPa)；psps标准轴载标准轴载PS PS 在四边自由板的临界荷位处产生的荷在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力载应力(MPa)(MPa)；kr kr 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，杆的平缝时，kr=O.87kr=O.87O.92(O.92(刚性和半刚性基层取低值，刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值柔性基层取高值)；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，kr kr=1.O=1.O；纵缝为设拉杆的企口缝时，；纵缝为设拉杆的企口缝时，kr=0.76kr=0.76O.84O.84；kf k

14、f 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳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计算确定；应力系数计算确定；kckc考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按公路等级查表确定。系数，按公路等级查表确定。2.2.标准轴载标准轴载PS PS 在临界荷位处产生的荷载疲劳应力的在临界荷位处产生的荷载疲劳应力的确定确定第15页/共27页式中：式中：psps标准轴载标准轴载PS PS 在四边自由板临界荷位处产生的荷载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力应力(MPa)(MPa)；r r混凝土板的相对刚度半径混凝土板的相对刚度半径(m)(m

15、)；h h混凝土板的厚度混凝土板的厚度(m)(m)；EcEc水泥混凝土的弯拉弹性模量水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)(MPa)；EtEt基层顶面当量回弹模量基层顶面当量回弹模量(MPa)(MPa)计算。计算。3.3.标准轴载标准轴载PS PS 在四边自由板临界荷位处产生的荷载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力计算应力计算第16页/共27页式中：式中：kfkf设计基准期内的荷载疲劳应力系数；设计基准期内的荷载疲劳应力系数；NeNe设计基准期内标准轴载累计作用次数；设计基准期内标准轴载累计作用次数；与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续

16、配筋混凝土，土、连续配筋混凝土，=O.057=O.057；碾压混凝土和贫混凝土，；碾压混凝土和贫混凝土，=0=0065065；钢纤维混凝土；钢纤维混凝土,按下式计算确定。按下式计算确定。4.4.设计基准期内的荷载疲劳应力系数的计算确定设计基准期内的荷载疲劳应力系数的计算确定式中：式中：f f钢纤维的体积率钢纤维的体积率()；f fl l钢纤维的长度钢纤维的长度(mm)(mm)；f fd d钢纤维的直径钢纤维的直径(mm)(mm)。第17页/共27页5.5.新建公路的基层顶面当量回弹模量的计算新建公路的基层顶面当量回弹模量的计算第18页/共27页第19页/共27页6.6.在旧柔性路面上铺筑水泥混

17、凝土面层时，原柔性路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的计算面顶面的当量回弹模量的计算式中：式中：WW0 0以后轴重以后轴重100kN 100kN 的车辆进行弯沉测定，经统计整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理后得到的原路面计算回弹弯沉值(O.01mm)(O.01mm)。第20页/共27页1.在临界荷位处的温度疲劳应力确定五五.温度应力分析温度应力分析式中：tr临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)；tm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21页/共27页2.2.最大温度梯度时混凝土板

18、的温度翘曲应力计算最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算式中：tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；c混凝土的线膨胀系数(1)，通常可取为110-5；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lr 和h 查用图确定；l板长，即横缝间距(m)。第22页/共27页第23页/共27页3.3.温度疲劳应力系数确定温度疲劳应力系数确定式中：a、b 和c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表确定。第24页/共27页六六.厚度验算厚度验算式中：式中：r r可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级按表级按表3.0 3 3.0 3 确定；确定；prpr行车荷载疲劳应力（行车荷载疲劳应力（MPaMPa）；）；tr tr温度梯度疲劳应力（温度梯度疲劳应力（M PaM Pa）；）；fr fr水泥混凝土弯拉强度标准值（水泥混凝土弯拉强度标准值（MPaMPa）。）。第25页/共27页第26页/共27页感谢您的观看！第27页/共27页