铺面设计方法.pptx
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1、铺面结构厚度设计公路路面水泥混凝土沥青混凝土机场道面水泥混凝土沥青混凝土第1页/共57页一般设计理论设计模型简支梁荷载类型:集中荷载位置:梁的中部损坏模式梁的断裂损坏指标裂缝宽度安全系数第2页/共57页铺面设计理论结构模型是什么?荷载类型是什么?临界位置在哪里?损坏模式是什么?损坏标准是什么?荷载、环境、施工的变异如何考虑?第3页/共57页设计方法经验法 CBR法 AASHO法力学经验法第4页/共57页经验法设计思路 轴载轴载使用使用性能性能 铺面结构铺面结构 第5页/共57页力学-经验法设计思路第6页/共57页公路水泥混凝土路面设计公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范J T G
2、 D 4 0-2 0 0 2 第7页/共57页结构模型混凝土板p,t基层,h1,E1底基层,h2,E2垫层,h3,E3土基,E0弹性半无限体上的薄板理论第8页/共57页交通荷载车辆种类多装载量各不相同轴载三类:单轴单轮单轴双轮双联轴双轮三联轴双轮 轴载大小差别明显标准轴载单轴双轮100kN第9页/共57页交通荷载交通荷载交通调查与分析2轴6轮以上车辆获得类型和次数轴载调查与分析轴载谱,获得不同轴载级别的比例轴载当量换算系数法车辆当量换算系数法横向轮迹横向分布系数交通量车道分配系数第10页/共57页轴载换算轴载换算 不同轴-轮型和轴载Pi的作用次数Ni换算公式:Ns=iNi(Pi/100)16式
3、中:Pi各级轴载的总重(kN);n轴型和轴载级位数;Ni各类轴型各级轴载的作用次数;i轴-轮型系数:单轴-双轮组时,i=1单轴-单轮时,i=2.22103Pi-0.43双轴-双轮组时,i=1.0710-5Pi-0.22三轴-双轮组时,i=2.2410-8Pi-0.22第11页/共57页轴载当量换算第12页/共57页车辆当量换算第13页/共57页累计轴载作用次数第14页/共57页环境温度温度梯度温度的交替循环变化翘曲应力板顶温度高于板底板底温度高于板顶温度高温度低温度高温度低第15页/共57页设计标准设计标准水泥混凝土路面结构以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计标准。Fr(pr+p
4、r)fr式中:pr行车荷载疲劳应力(MPa);tr温度梯度疲劳应力(MPa);fr 水泥混凝土设计弯拉强度(MPa);Fr 可靠度系数,为目标可靠度及材料和结构参数 变异性的函数。第16页/共57页可靠度设计标准可靠度设计标准 公路技术等级公路技术等级公路技术等级公路技术等级高速高速高速高速一级一级一级一级二级二级二级二级三级及三级三级及三级三级及三级三级及三级以下以下以下以下安全等级安全等级安全等级安全等级一一一一二二二二三三三三四四四四设计基准期设计基准期设计基准期设计基准期(a a)3030303020201515目标可靠指标目标可靠指标目标可靠指标目标可靠指标1.641.641.281
5、.281.041.040.840.84目标可靠度目标可靠度目标可靠度目标可靠度95%95%90%90%85%85%80%80%变异水平等级变异水平等级变异水平等级变异水平等级低低低低低低低低 中中中中中中中中中中中中 高高高高第17页/共57页变异系数变异系数CvCv变化范围变化范围 变异水平等级变异水平等级变异水平等级变异水平等级低低低低中中中中高高高高水泥混凝土弯拉强水泥混凝土弯拉强水泥混凝土弯拉强水泥混凝土弯拉强度(弹性模量)度(弹性模量)度(弹性模量)度(弹性模量)Cv0.1Cv0.10.100.10Cv0.15Cv0.150.150.15Cv0.20Cv0.20基层顶面当量回弹基层顶
6、面当量回弹基层顶面当量回弹基层顶面当量回弹模量模量模量模量Cv0.25Cv0.250.250.25Cv.035Cv.0350.350.35Cv0.55Cv0.55水泥混凝土面层厚水泥混凝土面层厚水泥混凝土面层厚水泥混凝土面层厚度度度度 Cv0.04Cv0.040.040.04Cv0.06Cv0.060.060.06Cv0.08Cv0.08第18页/共57页可靠度系数可靠度系数F Fr r 安全安全安全安全等级等级等级等级目标可靠度(目标可靠度(目标可靠度(目标可靠度(%)9595909085858080 低低低低1.261.261.341.341.121.121.161.161.061.061
7、.091.09中中中中1.341.341.531.531.161.161.281.281.091.091.171.171.051.051.111.11 高高高高 1.281.281.341.341.171.171.221.221.111.111.161.16第19页/共57页荷载应力荷载应力 标准轴载临界荷位处的荷载应力ps =0.077r 0.60/h2 r=0.537h(Ec/Et)1/3疲劳荷载应力的计算式为:pr=krkfkcps 接缝传荷折减系数kr:拉杆平缝0.870.92,拉杆企口缝0.760.84疲劳系数kf:kf=Ne v v普通砼0.057,碾压和贫砼0.065综合系数kc
8、:高速1.3,一级1.25,二级1.2,三、四级110第20页/共57页温度应力温度应力 疲劳温度应力rt=k t tm 最大温度应力tm=c Ech Tg/2Bx 疲劳温度应力系数k t=f r/tm a(tm/f r)C b 第21页/共57页荷载应力计算第22页/共57页基层顶面当量回弹模量第23页/共57页温度应力计算第24页/共57页厚度设计过程确定参数公路等级、安全等级、温度梯度交通调查累计次数、交通等级初拟结构构造确定材料参数应力计算相对刚度半径、基层顶面当量回弹模量荷载疲劳应力、温度疲劳应力应力验算第25页/共57页公路沥青混凝土路面设计公路沥青路面设计规范JTJ 014-97
9、第26页/共57页结构模型双圆均布荷载0.7Mpa,10.65cm多层弹性连续体系h1h2沥青面层E1,1半刚性基层,E2,2路基,E0,0p 2 2第27页/共57页交通荷载标准轴载单轴双轮100kN轴载换算弯沉和面层底拉应力半刚性基层底拉应力适合于单轴小于130kN的车辆累计当量轴载作用次数车道系数、交通增长率第28页/共57页设计指标损坏模式疲劳开裂,车辙,低温开裂设计指标设计弯沉表征路面整体刚度面层底的拉应力半刚性基层底的拉应力第29页/共57页设计标准路面的实测弯沉值不大于设计弯沉值设计弯沉经验公式容许弯沉/1.21.41.21.00.8相相对对弯弯沉沉0 1 2 3 4 5 6 7
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