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1、第八章 水泥砼路面设计,第三节普通混凝土路面厚度计算,一、设计内容与设计参数 二、计算步骤 三、例题讲解 四、练习,设计内容与设计参数 公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002 ）,一、混凝土路面的设计内容 1、可靠度设计标准 2、变异系数 3、疲劳断裂 4、标准轴载 5、交通分级 6、弯拉强度 7、防冻厚度 8、温度梯度,二、设计依据,混凝土路面的设计内容,1路基和基(垫)层的结构组合设计； 2混凝土面板的平面尺寸确定和板厚计算； 3接缝设计； 4配筋设计； 5混凝土的材料组成设计。,可靠度设计标准,各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠 指标和目标可
2、靠度 , 应符合表1 的规定。各安全等级路面的材料性能和结 构尺寸参数的变异水平等级 , 宜按表 1 的建议选用。,可靠度设计标准（表1）,几个概念的理解,1、设计基准期：计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。 2、可靠度：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。 3、目标可靠度：作为设计依据的可靠度。,变异系数,2、材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异水平等级主 要设计参数的变异系数变化范围 , 应符合表 2 的规定。,变异系数的变化范围,疲劳断裂,水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作
3、为设计的极限状态 。 r(pr+tr) fr r-可靠度系数 , 依据所选目标可靠度及变异水平等级按表 3.03 确定 ; pr-行车荷载疲劳应力 (MPa), tr-温度梯度疲劳应力 (BFa), fr-水泥混凝土弯拉强度标准值 (MPa),标准轴载,水泥混凝土路面结构设计以 1 00KN单轴 -双轮组荷载作为标准轴载。不同轴 -轮型和轴载的作用次数 , 按式 换算为标准轴载的作用次数。 NS=iNi(Pi/100)16 NS -100KN 的单轴 -双轮组标准轴载的作用次数 ; Pi -单轴 -单轮、单轴 -双轮组、双轴 -双轮组或三轴 -双轮组轴型 i 级轴载的总重 (KN); Ni-
4、各类轴型 i 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 , 双轴 -双轮组时 , 三轴 -双轮组时 分别计算.,临界荷位,为了简化计算工作，通常选取使用面层板内产生最大应力或最大疲劳损坏的一个荷载位置作为应力计算时的临界荷位。 水泥混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷载位置。,交通分级,水泥混凝土路面所承受的轴载作用 , 按设计基准期内设计车道所承受的标准轴 载累计作用次数分为 4 级 , 分级范围如表 Ne的计算见教材公式2-8-10（P338),弯拉强度,水泥混凝土的强度以 28d 龄期的弯拉强度控制。当混
5、凝土浇筑后 90d 内不开放交通肘 , 可采用 90d 龄期的弯拉强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于表的规定。,防冻厚度、温度梯度,防冻厚度：在季节性冰冻地区 , 路面的总厚度不应小于规范规定的最小防冻厚度。 温度梯度：水泥混凝土面层的最大温度梯度标准值Tg , 可按照公路所在地的公路自然区划按表2-8-19（见教材P341) 选用。,计算步骤,1、 收集并分析交通参数-收集日交通量和轴载组成数据,确定轮迹分布系数,计算设计车道标准轴载日作用次数;由此确定道路的交通等级 , 并进而选定设计年限、选定交通量年平均增长率,计算使用年限内标准轴载的累计作用次数。 2、 初拟路面结构-初选路面结构层次、类型和材料组成;拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。 3、 确定材料参数-试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量,基层、垫层和路基的回弹模量,基层顶面的当量回弹模量。 4、计算荷载疲劳应力（见教材） 5、计算温度应力（见教材） 6) 检验初拟路面结构-按下述条件检验 : r(pr+tr) fr,练习,P348 作业7,