水泥路面结构设计教学要点与教学方法.ppt
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1、水泥路面结构设计的 教学要点与教学方法 东南大学交通学院 李昶 2009-11-14 本次发言的定位 自我简介: 1、教学历史简介(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 发言定位: 一个初上路基路面工程课程的新教师 谈自己怎么理解,怎么上,过程中有什么问题 供批判,向大家请教,提出问题供讨论。 教学目标 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(一般了解) 教学目标:让学生掌握水泥混凝土路面设计理论 的发展过程,掌握规范设计步骤与方法,可独立 设计 难点:理论演化发展过程及
2、其与规范方法的关系 怎么上流程 1、衔接前一章,先谈病害,引出设计指标弯拉应力 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 3、详细分析小挠度弹性薄板假定对应的力学公式,讨论 三方程(几何、物理、平衡)的联立简化过程给出挠 度表达式 4、分析地基反力q(x,y)在两种地基(温克勒、弹性半空间 体)情况下的应力解答了解各解答的意义 5、温度应力的两种解答来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、可靠度理论简介为可靠度系数引入作铺垫 7、规范方法及细节讲解设计方法中各参数取值,背 后的理论与方法 8、概念探讨加深对参数的理解 9、延伸问题引导思考
3、,探索 病害引出设计指标弯拉应力 断板、角隅断裂是常见的结构性病害特征 主要原因是:板块裂缝处在重复弯拉疲劳 作用下,材料力学指标(抗折强度)下降 ,最后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。 水泥混凝土路面特点(1) 1 水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强 度以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 的温度梯度,会产生翘曲现象,如果受到 约束,会在板中产生翘曲应力温度翘 曲应力 3 荷载多次重复作用,温度梯度也反复变化 ,混凝土板有疲劳现象要考虑交通量 重复作用的疲劳效应 水泥混凝土路面力学特点(2) 1 混凝土的强度远大于基层和土基模量和强
4、 度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 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 载作用下的挠度(竖向位移)很小忽 略z方向应力应变变化细节 发展出小挠度弹性薄板理论 水泥混凝土板的基本力学模型 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:力学特点假定具体公式 3、结果: 理论解析解q(x,y)不同 荷载应力: 1、Winkler温克勒地基特点(“浮板”) 2、Westergaard解温克勒地基上的小挠度弹 性无限大板(板中)、半无限大(板边)、四分 之一无限大(角隅)的解答,Kelly根据阿灵顿试 验段
5、结果进行修正 3、Hogg解弹性半空间体地基上的小挠度弹 性无限大圆板(轴对称课题) 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 情况下的Westergaard解 理论还未解决的问题 1、弹性地基上有限尺寸板的解答; 2、规范中设计方法给出的计算诺模图采用 了有限元计算方法,是一种数值方法。 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、配筋设计常用 3、厚度设计基于理论和设计计算 规范设计方法基本公式 分析公式构成,各项物理意义。 其标准是:因荷载和温度产生的某最不利荷载作 用位置处的疲劳应力,在一定可靠度保证的情况 下,小
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