路基路面工程14电子教案.ppt
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1、第14章 水泥混凝土路面设计,14.1 弹性地基板力学分析 14.1.1 弹性地基板力学分析 (1)小挠度弹性薄板的基本假设 垂直于中面方向的应变z极其微小,可以忽略不计。 垂直于中面的法线,在弯曲变形前后均保持为直线并垂直于中面,因而无横向剪切应变,中面上各点无平行于中面的位移,即Uz=0Vz=00 由第、点假设,应用几何方程可得到应变与竖向位移的关系式 (2)板挠曲面微分方程 板中心挠曲面的微分方程为,板的应力:,图14-1 弹性地基板微分单元受力分析,图14-2 弹性地基板受荷时的弯曲,图14-3 不同假设地基的表面变形图 a)文克勒地基;b)弹性半空间体地基,14.1.2 文克勒地基板
2、的 荷载应力分析,1)荷载作用于板中(荷位),荷载中心处板底最大弯拉应力 2)荷载作用于板边缘中部(荷位),荷位下板底的最大弯拉应力 3)荷载作用于板角隅(荷位),最大拉应力产生在板的表面离荷载圆中心为x1的分角线上,图14-4 三种荷载位置,14.1.3 弹性半空间地基板的荷载应力分析 对于外荷载与弹性地基板本身均属于轴对称的情况下,板内径向弯矩Mr与切向弯矩Mt的表达式,图14-5 挠度计算式,图14-6 在无限大圆板上的圆形均布荷载,图14-7 距离集中荷载作用点为r处的弯矩,图14-8 对称的多组车轮荷载作用 在一块板上的弯矩计图式,14.2 水泥混凝土路面温度应力分析,图14-9 单
3、轴轴载作用于纵缝边缘中部的应力计算图,14.2.1 胀缩应力 面板胀缩完全受阻时所产生的应力 对于板边缘中部或窄长板,则x0和y0,板划分为有限尺寸板块后,因收缩而产生的应力很小,可不予考虑。 14.2.2 翘曲应力 对有限尺寸板,沿板长(L)和板宽(B)方向的翘曲应力分别,图14-10 混凝土面板的翘曲变形 a)气温升高时;b)气温降低时,在板边缘中点:,板的刚性半径计算公式 板中部 板边缘中点,图14-11 板温度翘曲应力系数值,14.3 水泥混凝土路面的破坏形式 和设计标准,14.3.1 破坏形式 (1)接缝的破坏 挤碎 拱起 错台 唧泥 (2)混凝土板本身的破坏 混凝土板的破坏主要是断
4、裂和裂缝。,14.3.2 设计标准 我国规范采用混凝土面层厚度的设计方法,是按重复荷载产生的荷载应力和温度应力综合作用所产生的疲劳损坏确定混凝土板厚。,14.4 水泥混凝土路面板厚确定,14.4.1 设计内容与标准 (1)路面结构组合设计 (2)混凝土面板厚度设计 (3)混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 (4)路肩设计 (5)普通混凝土路面配筋设计,14.4.2 设计参数,(1)标准轴载与轴载换算 轴载换算公式 (2)交通分级、设计使用年限和累计作用次数,标准轴载累计作用次数Ne,(3)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量 1)新建公路基层顶面的当量回弹模量值 2)原有柔性路面顶面的当量回弹模量
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