水泥路面结构设计教学要点与教学方法市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、水泥路面结构设计水泥路面结构设计教学关键点与教学方法教学关键点与教学方法东南大学交通学院李昶-11-14第1页此次讲话定位此次讲话定位自我介绍:自我介绍:1、教学历史介绍(3-4遍)2、教学ppt每年一改3、有时候被学生问题难倒4、还有许多问题没有探索出答案讲话定位:讲话定位:一个初上初上路基路面工程课程新教师谈自己怎么了解了解,怎么上,过程中有什么问题问题供批判供批判,向大家请教,提出问题供讨论。第2页教学目标教学目标教学要求:教学要求:基本设计理论(重点掌握)可靠度设计基本原理(掌握)设计方法和步骤(熟练掌握)其它设计方法(普通了解)教学目标:教学目标:让学生掌握水泥混凝土路面设计理论发展
2、过程,掌握规范设计步骤与方法,可独立设计难点:难点:理论演化发展过程及其与规范方法关系第3页怎么上怎么上流程流程1、衔接前一章,先谈病害,引出设计指标指标弯拉应力2、介绍设计理论与方法发展简史,引出经典小挠度弹性薄板相关理论切入理论切入理论3、详细分析小挠度弹性薄板假定对应力学公式,讨论三方程(几何、物理、平衡)联立简化过程给出挠度表挠度表示式示式4、分析地基反力q(x,y)在两种地基(温克勒、弹性半空间体)情况下应力解答了解各解答意义意义5、温度应力两种解答起源分析实际路面尺寸有限,均匀变温不考虑,主要是翘曲应力6、可靠度理论介绍为可靠度系数引入可靠度系数引入作铺垫7、规范方法规范方法及细节
3、讲解设计方法中各参数取值,背后理论与方法8、概念概念探讨加深对参数了解9、延伸问题问题引导思索,探索第4页病害引出设计指标病害引出设计指标弯拉应力弯拉应力断板、角隅断裂是常见结构性病害常见结构性病害特征主要原因原因是:板块裂缝处于重复弯拉疲劳作用下,材料力学指标(抗折强度)下降,最终单次荷载作用超出材料强度产生微裂缝,逐步发展成为上述病害。第5页水泥混凝土路面特点(水泥混凝土路面特点(1)1 水泥混凝土本身抗压强度远大于抗折强度以抗折强度作为设计标准抗折强度作为设计标准;2 混凝土板在自然条件下,存在沿板厚方向温度梯度,会产生翘曲现象,假如受到约束,会在板中产生翘曲应力温度翘曲温度翘曲应力应力
4、3 荷载屡次重复作用,温度梯度也重复改变,混凝土板有疲劳现象要考虑交通量重复作用疲劳效应疲劳效应第6页水泥混凝土路面力学特点(水泥混凝土路面力学特点(2)1 混凝土强度远大于基层和土基模量和强度地基被简化为单一体地基被简化为单一体2 基层表面与路面板间摩擦力较小滑动滑动假定,只传递竖向力假定,只传递竖向力3 板块厚度相对与平面尺寸较小,板块在荷载作用下挠度(竖向位移)很小忽略忽略z方向应力应变改变细节方向应力应变改变细节发展出小挠度弹性薄板理论第7页水泥混凝土板基本力学模型水泥混凝土板基本力学模型为分析水泥混凝土板块受拉而发展:1、起点:完全弹性问题(弹性力学经典三方程)2、简化简化:力学特点
5、假定详细公式3、结果:第8页理论解析解理论解析解q(x,y)不一样不一样荷载应力:荷载应力:1、Winkler温克勒地基特点(“浮板”)2、Westergaard解温克勒地基上小挠度弹性无限大板(板中)、半无限大(板边)、四分之一无限大(角隅)解答,Kelly依据阿灵顿试验段结果进行修正3、Hogg解弹性半空间体地基上小挠度弹性无限大圆板(轴对称课题)温度应力:温度应力:1、均匀降温应力板块尺寸有限而舍去2、翘曲应力线性变温、板受到地基完全约束情况下Westergaard解第9页理论还未处理问题理论还未处理问题1、弹性地基上有限尺寸板解答;2、规范中设计方法给出计算诺模图采取了有限元计算方法,
6、是一个数值方法。第10页水泥混凝土路面设计内容水泥混凝土路面设计内容1、结构组合设计结合规范2、平面尺寸设计、配筋设计惯用3、厚度设计基于理论和设计计算第11页规范设计方法规范设计方法基本公式基本公式分析公式组成分析公式组成,各项物理意义。其标准标准是:因荷载和温度产生某最不利荷载作用位置处疲劳应力,在一定可靠度确保情况下,小于等于材料抗折强度,不发生拉裂破坏。第12页第一项第一项可靠度系数可靠度系数起源:起源:材料不均匀、施工过程不均匀、厚度不均匀等造成实际路面与设计路面差异,为确保设计路面可靠性,需要引入该参数实际采取目标可靠度是多原因多原因依据累积数据分析综合综合得到反过来,可靠度可用于
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