水泥混凝土路面设计参数(有用)

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

①混凝土的强度及模量远大于基层和土基强度和模量；

②水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度；

③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；

④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，如受到约束，会在板内产生翘曲应力；

⑤荷载重复作用，温度梯度反复变化，混凝土板出现疲劳破坏。

（2）水泥混凝土路面的力学模式

①弹性地基上的小挠度薄板模型；

②弹性地基：因为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；

③弹性板：因为板的模量高，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。

④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

①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；

②车轮荷载作用主要的影响是疲劳效应；

③温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲劳特性；

④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、水泥路面的主要破坏类型与设计标准

（1）水泥路面的主要破坏类型

①断裂

②唧泥

③错台

④拱起

⑤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

①结构承载能力

控制板不出现断裂，要求荷载应力与温度应力的疲劳综合作用满足材料的设计抗拉强度，即：；

②行驶舒适性

控制错台量，要求设置传力杆（基层及结构布置满足）

③稳定耐久性

控制唧泥与拱胀，要求基层水稳定性好，板与基层联结。

3、水泥路面结构设计的主要内容

（1）路面结构层组合设计；

（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

交通等级

交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数（10，000）>2000100-20003-100<3

可靠度设计标准

公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路

安全等级一级二级三级四级

设计基准期30302020

目标可靠度（%）95908580

目标可靠指标 1.64 1.28 1.040.84

变异水平等级低低-中中中-高

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/8～b/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述板体，在弹性力学理论中，对此有以下三点假设：

（1）中面的法线上各点形变分量极其微小，可以忽略不计；

（2）中面的法线在板弯曲前后保持直线且垂直于中面，即：γzx=γzy =0

（3）中面上各点无平行于中面的位移，即：（U）z=0=（V）z=0 =0

2、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，可以略去不计；即：中面的任意一根法线上，薄板全厚度内的所有点均具有相同的挠度。

，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，可以自由活动。

4、地基模型假定

（1）弹性半空间地基假定；

（2）文克勒地基假设。

5、弹性曲面的微分方程

（1）几何方程：

；；

（2）物理方程：（用挠度表示）

；；

（3）平衡微分方程：

；；

（4）薄板截面上的弯矩、扭矩和剪力

；

；

；

；；

；；；

；；

（5）砼路面薄板的弹性曲面微分方程

写出z方向的力的平衡方程，简化以后，略去微量，得到：。

第三节水泥路面的应力分析

1、文克勒地基板荷载应力分析

（1）文克勒地基

以反应模量K表征的弹性地基，它假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其他点无关，即地基相当于由互不相联系的弹簧组成，它因首先由捷克工程师文克勒提出而得名，也称为K地基、弹簧地基。

（2）三个车轮荷位

，；相对刚度半径为：。

（3）最大弯拉应力位置

①荷载中心处板底；

②荷位下板底；

③板表面距板角点x1的分角线上

（4）威斯特卡德早期应力计算公式

①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<0.5h时，用当量计算半径b 代替R，。

②板边荷位：；

③板角荷位：；（5）威斯特卡德公式的试验修正公式

①角隅修正

威氏公式是理论推导得来的，与实际情况有出入。美国1930年在阿灵顿进行了试验路，对公式进行了