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1、二、损坏模式与设计标准二、损坏模式与设计标准 v板的断裂板的断裂包包括括横横向向裂裂缝缝、纵纵向向裂裂缝缝、斜斜向向裂裂缝缝、板板角角隅隅断断裂裂、破破碎板。碎板。原因：强度不足；未设置传力杆和拉杆；板底脱空；荷原因：强度不足；未设置传力杆和拉杆；板底脱空；荷载、温度重复作用，达到疲劳极限；荷载过重。载、温度重复作用，达到疲劳极限；荷载过重。v接缝损坏接缝损坏出现在接缝附近的损坏，如剥落、碎块等。出现在接缝附近的损坏，如剥落、碎块等。v唧泥唧泥 泥浆、灰浆从板底挤出和喷射而出。泥浆、灰浆从板底挤出和喷射而出。原因：基层材料不耐冲刷。原因：基层材料不耐冲刷。损坏模式损坏模式第1页/共20页v错台
2、错台:接缝或裂缝两侧出现高程差。接缝或裂缝两侧出现高程差。原原因因：唧唧泥泥等等的的存存在在是是出出现现错错台台的的主主要要原原因因：行行车车造造成成的的水水压压使使泥泥灰灰浆浆从从后后载载板板向向先先载载板板迁迁移移，造造成成先先载载高高、后后载载板板低低的的现现象象，一一般般是是有有规规律律的的出出现现；未设置传力杆未设置传力杆。v拱起拱起:温度引起的屈曲失稳而向上隆起的温度引起的屈曲失稳而向上隆起的现象，一般伴有横向裂缝。现象，一般伴有横向裂缝。原原因因：温温度度太太高高；胀胀缝缝间间距距太太大大；接接缝缝、尤尤其其是是胀胀缝缝内内填填满满了了杂杂物物而而失失效效；胀胀缝缝设设置置工工艺
3、艺不不当当而而使使其其无法伸缩。无法伸缩。第2页/共20页 上述各类损坏在设计中均需考虑。断裂类上述各类损坏在设计中均需考虑。断裂类损坏主要由厚度设计解决，材料设计和平面设计损坏主要由厚度设计解决，材料设计和平面设计予以保证，设计标准是板底最大疲劳应力；唧泥、予以保证，设计标准是板底最大疲劳应力；唧泥、错台主要通过材料设计和排水设计予以解决；拱错台主要通过材料设计和排水设计予以解决；拱起主要通过平面设计和构造设计解决；接缝损坏起主要通过平面设计和构造设计解决；接缝损坏靠接缝设计解决。靠接缝设计解决。设计标准可以写为：设计标准可以写为：式式中中：为为标标准准轴轴载载作作用用下下产产生生的的最最大
4、大荷荷载载应应力力；为为等等效效疲疲劳劳温温度度梯梯度度下下产产生生的的温温度度翘翘曲曲应应力力；为为混混凝凝土土的的疲劳强度。疲劳强度。设计标准设计标准第3页/共20页式中：式中：为疲劳应力，即考虑荷载重复作用的应力；为疲劳应力，即考虑荷载重复作用的应力；为疲劳温度翘曲应力；为疲劳温度翘曲应力；为混凝土的抗弯拉强度。为混凝土的抗弯拉强度。通过限制板的尺寸限制温度翘曲应力，板厚度设通过限制板的尺寸限制温度翘曲应力，板厚度设计时仅考虑荷载应力计时仅考虑荷载应力 除除了了上上述述三三个个标标准准中中选选一一个个外外，对对高高等等级级公公路路，可以补充板边或板角挠度指标以限制唧泥和错台可以补充板边或
5、板角挠度指标以限制唧泥和错台 第4页/共20页三、结构组合设计三、结构组合设计v素混凝土路面（预留接缝的混凝土路面），除角隅、边素混凝土路面（预留接缝的混凝土路面），除角隅、边缘外，板内不配钢筋。缘外，板内不配钢筋。v连续配筋混凝土路面连续配筋混凝土路面不设接缝，连续配筋。大大改善不设接缝，连续配筋。大大改善了混凝土路面的行驶舒适性。面板厚度基本不减小（为了混凝土路面的行驶舒适性。面板厚度基本不减小（为普通混凝土路面厚度的普通混凝土路面厚度的80809090）。）。v钢筋混凝土面层钢筋混凝土面层 设置纵向、横向钢筋网，形成钢筋混凝设置纵向、横向钢筋网，形成钢筋混凝土结构层。土结构层。v预应力混
6、凝土层预应力混凝土层 目前使用很少目前使用很少 。v钢纤维混凝土面层钢纤维混凝土面层 在混凝土中掺入不同形状的钢纤维，在混凝土中掺入不同形状的钢纤维，以形成均匀的混凝土加筋层。以形成均匀的混凝土加筋层。目前常用的是素混凝土路面。目前常用的是素混凝土路面。面层面层第5页/共20页v作用作用为面层提供均匀的基础支撑，为面层施工提供稳定、坚实的为面层提供均匀的基础支撑，为面层施工提供稳定、坚实的工作面工作面防止冲刷、唧泥和错台的产生防止冲刷、唧泥和错台的产生 控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对路面的影响。控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对路面的影响。v常用基层材料常用基层材料 细集料含量应严格控
7、制细集料含量应严格控制 贫混凝土、沥青稳定粒料、水泥稳定粒料贫混凝土、沥青稳定粒料、水泥稳定粒料 级配碎石级配碎石 v基层刚度要求基层刚度要求 为为了了限限制制混混凝凝土土板板的的挠挠度度量量，减减少少唧唧泥泥、错错台台等等病病害害，基基层应具备一定的刚度，如层应具备一定的刚度，如P201P201表表12121 1所示。所示。基层和垫层基层和垫层第6页/共20页 v对于水泥路面而言，由于混凝土板强度高、抗力对于水泥路面而言，由于混凝土板强度高、抗力大、对变形适应性小（敏感），所以不要求路基大、对变形适应性小（敏感），所以不要求路基有很高的强度，但对不均匀变形要求较高有很高的强度，但对不均匀变形
8、要求较高v减小路基的不均匀变形是混凝土路面中路基设计减小路基的不均匀变形是混凝土路面中路基设计的主要内容。的主要内容。v路表水的排除路表水的排除 v渗入路面结构内部水的排除，内部排水系统渗入路面结构内部水的排除，内部排水系统 路基路基排水排水第7页/共20页四、构造设计四、构造设计间距间距 一般为一般为4-6m4-6m布置布置 等间距，变间距；横缝垂直于路中线，与等间距，变间距；横缝垂直于路中线，与路中线斜交路中线斜交 构造构造 假缝假缝 假缝传力杆假缝传力杆 传力杆传力杆 施工结束或临时中断施工时需设施工缝。施工结束或临时中断施工时需设施工缝。在横缝位置处：施工缝设成平缝传力杆在横缝位置处：
9、施工缝设成平缝传力杆 在板中部位置时：施工缝设成企口缝拉杆在板中部位置时：施工缝设成企口缝拉杆 缩缝缩缝施工缝施工缝第8页/共20页 纵纵缝缝处处需需要要设设拉拉杆杆，以以防防止止纵纵缝缝因因车车辆辆震震动动而而拉开。拉开。拉拉杆杆：螺螺旋旋钢钢筋筋，两两端端无无需需涂涂覆覆沥沥青青，应应保保持与混凝土的握裹。持与混凝土的握裹。纵缝形式：纵缝形式：平缝拉杆；企口缝拉杆；假缝拉杆。平缝拉杆；企口缝拉杆；假缝拉杆。贯穿板厚度的平缝，接缝应有一定宽度。设贯穿板厚度的平缝，接缝应有一定宽度。设传力杆。传力杆。P215P215图图 12-1112-11。填缝板，填缝料填缝板，填缝料。纵缝纵缝胀缝胀缝填缝
10、料填缝料第9页/共20页五、结构厚度和平面尺寸设计五、结构厚度和平面尺寸设计考虑动超载综合作用的疲劳应力为：式中，为应力传荷系数；为疲劳应力系数 为动超载综合影响系数，见P208表128。为临界荷位处的应力，自由边纵缝边缘荷载最大应力 荷载应力分析荷载应力分析计算式计算式第10页/共20页 临界荷位可能在两个位置，一是轴载一侧作用于横缝边缘中部，一是单、双轴荷载作用于纵缝边缘。从绝对数值上说，荷载作用于纵缝边缘时的应力大于横缝边缘，但横缝边缘的荷载作用次数多。综合疲劳损耗，纵缝边缘的消耗更大，所以目前将临界荷位定在纵缝边缘。考虑1）应力大小，2）荷载作用次数 临界荷位临界荷位第11页/共20页
11、根据优先尺寸板的有限元分析结果。式中，P为轴重，h为板厚度，A、m、n为回归系数荷载应力计算荷载应力计算第12页/共20页 集料的嵌锁作用、传力杆的设置使得接缝具有传递荷载的作用，从而减小了板内的应力。定义：可以按照接缝两侧不同指标的比值定义接缝传荷能力。一是按照挠度比，一是按照应力比。按照挠度：按照应力：接缝传荷能力考虑接缝传荷能力考虑第13页/共20页关系和设计考虑 在进行应力计算时，采用应力比的后一个表达式比较方便，但现场测试时，采用挠度比比较方便，所以需建立二者之间的关系。第14页/共20页式（512）的疲劳方程形式为：为了方便，改写为如下形式：这里 为低应力，指温度应力，此时 即为荷
12、载应力 ，即为强度储备。疲劳应力系数疲劳应力系数第15页/共20页 可以推得：为系数，与荷位、轴数有关。单轴荷载换算为标准荷载时，1；双轴荷载换算为标准荷载时。荷载疲劳荷载疲劳应力计算应力计算轴载等效换算轴载等效换算第16页/共20页采用横向分布系数计算累计的断面最大荷载作用次数。注意，这里采用的是横向分布系数与沥青路面的车道系数不同，应予注意。混凝土板模量：一般在2000050000MPA中取值。计算地基模量：值得注意的是，混凝土板下的地基模量不能按照实测模量取值。由于板底变形很小，所以模量要大得多。应该按照实测模量或按照第四、第五章中方法确定得模量，乘以一个放大系数，即换算为计算回弹模量：
13、累计轴载作用次数计算累计轴载作用次数计算混凝土板和地基模量混凝土板和地基模量第17页/共20页温度疲劳应力采用最大温度翘曲应力 乘以等效温度疲劳折减系数得方法计算：等效温度疲劳折减系数，将交变的温度疲劳消耗转换成等效的折减系数，以保持其总疲劳消耗相同。温度疲劳温度疲劳应力计算应力计算温度疲劳应力温度疲劳应力第18页/共20页在进行温度应力计算时，基础的模量因为温度作用时间长发生蠕变而变小，同样可按照下式计算：此时n=0.35 详细的设计步骤见P211。主要为两个步骤，即拟定一个路面结构，然后按交通、温度等因素进行验算。即 地基模量确定地基模量确定板厚度设计板厚度设计第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页