水泥混凝土路面板厚计算学习教案.pptx

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1、会计学1水泥水泥(shun)混凝土路面板厚计算混凝土路面板厚计算第一页，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合首先，根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组合设计设计(初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的材料初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的材料类型和厚度类型和厚度)。其次其次(qc)(qc)并按水泥混凝土面层厚度建议范围，依据交通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。等级、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，分别计算荷载疲劳应然后，参照混凝土板厚度计算流程，分别计

2、算荷载疲劳应力和温度疲劳应力。力和温度疲劳应力。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，则初选厚度可作为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。混凝土板的计算厚度。否则，应改选混凝土板厚度，重新计算，直到满足要求为否则，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页第二页，共27页。设计基准期限：计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量设计基准期限：计算路面结构可靠度时

3、，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。与时间关系所取用的基准时间。安全等级：根据路面结构的重要性和破坏可能安全等级：根据路面结构的重要性和破坏可能(knng)(knng)产生产生后果的严重程度而划分的设计等级。后果的严重程度而划分的设计等级。可靠度：路面结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定可靠度：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。功能的概率。目标可靠度：作为设计依据的可靠度。目标可靠度：作为设计依据的可靠度。可靠指标：度量路面结构可靠性的一种数量指标。可靠指标：度量路面结构可靠性的一种数量指标。目标可靠指标：作为设计依据的可靠指标。目标可靠指标：作为设计依据的

4、可靠指标。可靠度系数：为保证所设计的结构具有规定的可靠度，而在可靠度系数：为保证所设计的结构具有规定的可靠度，而在极限状态设计表达式中采用的单一综合系数极限状态设计表达式中采用的单一综合系数一一一一.术语术语术语术语(shy)(shy)(shy)(shy)第3页/共27页第三页，共27页。二二二二.设计设计设计设计(shj)(shj)(shj)(shj)依据依据依据依据第4页/共27页第四页，共27页。第5页/共27页第五页，共27页。1.1.设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方法确设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方法确定定 利用当地交通量观测站的观测和统计资料，或者

5、通过设立站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交通量点进行交通量观测，获取所设计公路的初期年平均日交通量(双双向向)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、货车辆交通量，轮以下的客、货车辆交通量，得到初期年平均日货车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数调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分配系数(xsh)(xsh)，一般情况可采用，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

6、下表确定交通量车道分配系数(xsh)(xsh)。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)乘以方向分配系数乘以方向分配系数(xsh)(xsh)和和车道分配系数车道分配系数(xsh)(xsh)，即为设计车道的年平均日货车交通量量，即为设计车道的年平均日货车交通量量(ADTT)(ADTT)。二二二二.交通调查交通调查交通调查交通调查(dio ch)(dio ch)(dio ch)(dio ch)与分析与分析与分析与分析第6页/共27页第六页，共27页。设计基准期内交通量的年平均增长率，可按公路等级和功能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

7、况，通过以及所在地区的经济和交通发展情况，通过(tnggu)(tnggu)调查分析，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率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grgr。2.2.2.2.设计基准设计基准设计基准设计基准(jzhn)(jzhn)(jzhn)(jzhn)期内交通量的年平均增长率期内交通量的年平均增长率期内交通量的年平均增长率期内交通量的年平均增长率第7页/共27页第七页，共27页。利用当地称重站的测定和统计资料，或者通过设立站点进行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、轴型和轴载组成数轴载调查

8、和测定，获取所设计公路的车型、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用次数。分析据，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计算可选用下述轴载当量换算系数(xsh)(xsh)法或车辆当量轴载系法或车辆当量轴载系数数(xsh)(xsh)法。法。1.1.轴载当量换算系数轴载当量换算系数(xsh)(xsh)法法 统计统计1000 1000 辆辆2 2 轴轴6 6 轮以上客、货车辆中单轴、双联轴和三联轮以上客、货车辆中单轴、双联轴和三联轴轴3 3 种轴型分别出现的次数，并分别称取其轴重。称重测定资种轴型分别出现的次数，并分别称取其轴重。称重测

9、定资料分别按轴型和轴重级位整理，得到各种轴型的轴载谱。单轴料分别按轴型和轴重级位整理，得到各种轴型的轴载谱。单轴轴载按轴载按10kN 10kN 分级，双联轴和三联轴轴载按分级，双联轴和三联轴轴载按20kN20kN分级。各种轴分级。各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数(xsh)(xsh)按下式计算确按下式计算确定。定。三三三三.轴载调查轴载调查轴载调查轴载调查(dio ch)(dio ch)(dio ch)(dio ch)与分析与分析与分析与分析第8页/共27页第八页，共27页。式中：式中：kp kp，ijij各种轴型不同轴载级位的标准各种轴型不同轴载级

10、位的标准(biozhn)(biozhn)轴轴载当量换算系数；载当量换算系数；i i轴型；轴型；j j二轴载级位；二轴载级位；Piji Piji 种轴型种轴型j j 级轴载的轴重级轴载的轴重(kN)(kN)；iji iji 种轴型种轴型j j 级轴载的轴级轴载的轴-轮型系数。轮型系数。第9页/共27页第九页，共27页。第10页/共27页第十页，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道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(chdo)(chdo)使用初期的标准轴载日作用次数。使用初期的标准轴载日作用次数。2.2.2.2.设计设计设计设计(shj)(shj)(shj)

11、(shj)车道使用初期的标准轴载日作用车道使用初期的标准轴载日作用车道使用初期的标准轴载日作用车道使用初期的标准轴载日作用次数次数次数次数式中：式中：NS NS设计车道设计车道(chdo)(chdo)使用初期的标准轴载日作用次数；使用初期的标准轴载日作用次数；ni ni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种轴型出现的次数；种轴型出现的次数；piji piji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)。第11页/共27页第十一页，共27页。将将2 2轴轴6 6轮以上轮以上(yshng)(yshng)客、货车辆分为客、货车辆分为3

12、3大类：整车类，细大类：整车类，细分为单后轴货车、双后轴货车和大客车分为单后轴货车、双后轴货车和大客车3 3 类；半挂车类，细分类；半挂车类，细分为为3 3轴、轴、4 4轴、轴、5 5轴和轴和5 5轴以上轴以上(yshng)3(yshng)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(yshng)3(yshng)3类。各类车辆的轴型分为类。各类车辆的轴型分为单轴、双联轴和三联轴单轴、双联轴和三联轴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。单称重测定资料分别按车型和轴型整理得到相应的轴载谱。单轴轴载按轴轴载按10kN

13、 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,k kp,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；Piji Piji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)。3.3.3.3.车辆车辆车辆车辆(chling)(chling)(chling)(chling)当量轴载系数法当量轴载系数法当量轴载系数法当量轴载系数法第12页/共27页第十二页，共27页。式中：式中：Ne Ne标准轴载累计作用标准轴载累计作用(zuyng)

14、(zuyng)次数；次数；t t设计基准期；设计基准期；gr gr交通量年平均增长率；交通量年平均增长率；临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选用。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按下表选用。4.4.4.4.设计基准期内水泥混凝土面层临界设计基准期内水泥混凝土面层临界设计基准期内水泥混凝土面层临界设计基准期内水泥混凝土面层临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)荷位荷位荷位荷位处所承受的标准轴载累计作用次数的计算处所承受的标准轴载累计作用次数的计算处所承受的标准轴载累计作用次数的计算处所承受的标准轴载累计作用次数的计算第13页/共27页第十三页，共27页。1.1.临界

15、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度梯度综合(zngh)(zngh)疲劳损坏的临界荷位。疲劳损坏的临界荷位。四四四四.荷载应力荷载应力荷载应力荷载应力(yngl)(yngl)(yngl)(yngl)分析分析分析分析第14页/共27页第十四页，共27页。式中：式中：pr pr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(MPa)(MPa)；ps ps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载应在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力力(MPa)(MPa)

16、；kr kr 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平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，缝时，kr=O.87kr=O.87O.92(O.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值值)；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=1.Okr=1.O；纵缝为设拉；纵缝为设拉杆的企口缝时，杆的企口缝时，kr=0.76kr=0.76O.84O.84；kf kf 考虑设计基准期内荷载应力累计考虑设计基准期内荷载应力累计(li j)(li j)疲劳作用的疲劳疲劳作用的疲劳应力系数计算确定；应力系数计算确定；kc

17、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，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。按公路等级查表确定。2.2.2.2.标准轴载标准轴载标准轴载标准轴载PS PS PS PS 在临界荷位处产生在临界荷位处产生在临界荷位处产生在临界荷位处产生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)的荷载疲劳应力的荷载疲劳应力的荷载疲劳应力的荷载疲劳应力的确定的确定的确定的确定第15页/共27页第十五页，共27页。式中：式中：ps ps标准轴载标准轴载PS PS 在四边自由在四边自由(zyu)(zyu)板临界荷位处产生的板临界荷位处产生的荷载

18、应力荷载应力(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)；h h混凝土板的厚度混凝土板的厚度(m)(m)；Ec Ec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)；Et Et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。3.3.3.3.标准轴载标准轴载标准轴载标准轴载PS PS 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(hzi)(hzi)(hzi)(hzi)应应应应力计算力计算力计算力计算第16页/共27页第

19、十六页，共27页。式中：式中：kf kf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；Ne Ne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、钢筋混凝土、连续与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，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；钢纤维混凝土混凝土,按下式计算按下式计算(j sun)(j sun)确定。确定。4.4.4.4.设计基准设计基准设计基准设计基准(jzhn)(jzhn)(jzhn)(jzhn)期内的荷载疲

20、劳应力系数的计算确定期内的荷载疲劳应力系数的计算确定期内的荷载疲劳应力系数的计算确定期内的荷载疲劳应力系数的计算确定式中：式中：f f钢纤维的体积钢纤维的体积(tj)(tj)率率()；fl fl钢纤维的长度钢纤维的长度(mm)(mm)；fd fd钢纤维的直径钢纤维的直径(mm)(mm)。第17页/共27页第十七页，共27页。5.5.5.5.新建公路新建公路新建公路新建公路(gngl)(gngl)(gngl)(gngl)的基层顶面当量回弹模量的计算的基层顶面当量回弹模量的计算的基层顶面当量回弹模量的计算的基层顶面当量回弹模量的计算第18页/共27页第十八页，共27页。第19页/共27页第十九页，

21、共27页。6.6.6.6.在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土面层时，原柔性路面顶在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土面层时，原柔性路面顶在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土面层时，原柔性路面顶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面的当量面的当量面的当量(dngling)(dngling)(dngling)(dngling)回弹模量的计算回弹模量的计算回弹模量的计算回弹模量的计算式中：式中：W0 W0以后以后(yhu)(yhu)轴重轴重100kN 100kN 的车辆进行弯沉测定，经统计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整理后得到的原路面计算回弹弯沉值(O.01mm)(O.0

22、1mm)。第20页/共27页第二十页，共27页。1.1.在临界在临界(ln ji)(ln ji)荷位处的温度疲劳应力确定荷位处的温度疲劳应力确定五五五五.温度应力温度应力温度应力温度应力(yngl)(yngl)(yngl)(yngl)分析分析分析分析式中：式中：tr tr临界荷位处的温度疲劳应力临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)(MPa)；tm tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)(MPa)；kt kt考虑温度应力累计疲劳作用考虑温度应力累计疲劳作用(zuyng)(zuyng)的疲劳应的疲劳应力系数。力系数。第21页/共27页第二十一页，共27

23、页。2.2.2.2.最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(yngl)(yngl)(yngl)(yngl)计算计算计算计算式中：式中：tm tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)(MPa)；c c混凝土的线膨胀系数混凝土的线膨胀系数(1(1)，通常可取为，通常可取为110-5110-5；Tg Tg最大温度梯度，查表取用；最大温度梯度，查表取用；Bx Bx综合温度翘曲应力和内应力作用综合温度翘曲应力和内应力作用(zuyng)(zuyng)的温度

24、应力系数，可按的温度应力系数，可按l lr r 和和h h 查用图确定；查用图确定；l l板长，即横缝间距板长，即横缝间距(m)(m)。第22页/共27页第二十二页，共27页。第23页/共27页第二十三页，共27页。3.3.3.3.温度疲劳应力温度疲劳应力温度疲劳应力温度疲劳应力(yngl)(yngl)(yngl)(yngl)系数确定系数确定系数确定系数确定式中：式中：a a、b b 和和cc回归系数，按所在回归系数，按所在(suzi)(suzi)地区的公地区的公路自然区划查表确定。路自然区划查表确定。第24页/共27页第二十四页，共27页。六六六六.厚度厚度厚度厚度(hud)(hud)(hud)(hud)验算验算验算验算式中：式中：r r可靠度系数，依据所选目标可靠度系数，依据所选目标(mbio)(mbio)可靠度及变异水可靠度及变异水平等级按表平等级按表3.0 3 3.0 3 确定；确定；pr pr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页第二十五页，共27页。第26页/共27页第二十六页，共27页。感谢您的观看(gunkn)！第27页/共27页第二十七页，共27页。