水泥混凝土路面设计课件.ppt

主要内容第一节 概 述 第二节 水泥混凝土路面的分类与构造第三节 弹性地基板经典理论第四节 水泥混凝土路面温度应力分析第五节 混凝土路面的破坏及设计指标与标准第六节 路面结构设计的可靠度理论主要内容第一节 概 述 主要内容第七节 水泥混凝土路面结构组合设计第八节 水泥混凝土路面厚度设计第九节 水泥混凝土路面排水设计第十节 特种水泥混凝土路面设计第十一节 国外水泥混凝土路面设计方法概述主要内容第七节 水泥混凝土路面结构组合设计1）水泥混凝土路面的定义 是指由水泥混凝土面板和基层或底基层所组成的路面，也称刚性路面，包括普通混凝土路面（JPCP）、钢筋混凝土路面（JRCP）、连续配筋混凝土路面（CRCP）、钢纤维混凝土路面（SFCP）、预应力混凝土路面、装配式混凝土路面等2）普通水泥混凝土路面（JPCP 示意图）由普通混凝土面层板和基层或底基层所组成的路面，是除接缝区和局部范围（边缘及角隅）外，不配置钢筋的混凝土路面有时也被称为白色路面第一节 概 述（JRCP 示意图）（CRCP 示意图）1）水泥混凝土路面的定义第一节 概 述（JRCP 示意图第一节 概 述The Autobahn 1930sFrom D H ChenFrom D H Chen第一节 概 述The Autobahn 1930sFro第一节 概 述 Concrete水泥混凝土路面/Flexible沥青混凝土路面/2%JPCP 4%CRCP 94%FlexibleFrom D H Chen第一节 概 述 From D H Chen3）普通混凝土路面的特点（1）强度高（抗压强度、抗弯拉强度）（2）稳定性好（水稳定性？温度稳定性？）（3）耐久性好（疲劳性能 使用2040年或更长）（4）夜间行车效果好（5）使用初期养护费用少（但是后期比较高）第一节 概 述3）普通混凝土路面的特点第一节 概 述4）普通混凝土路面的缺点（1）初期造价高（目前与进口沥青比造价已不高，且沥青路面使用寿命也长，因此单位年费用更低）；（2）对水泥和水需求量大，总体污染（水泥生产）；（3）噪声大、行驶舒适性差（尤其是错台后）；（4）有接缝（受力薄弱、行车舒适性差、易进水）；（5）修筑周期长，开放交通迟（维修交通影响大）；（6）养护维修困难；（7）对路基沉降均匀性要求高。

第一节 概 述4）普通混凝土路面的缺点第一节 概 述第二节 水泥混凝土路面的分类与构造核心内容水泥混凝土路面分类水泥混凝土路面构造水泥混凝土路面设计内容第二节 水泥混凝土路面的分类与构造核心内容1、水泥混凝土路面分类种类普通混凝土（JPCP）钢筋混凝土（JRCP）连续配筋混凝土（CRCP）钢纤维混凝土预应力混凝土装配式混凝土碾压混凝土1、水泥混凝土路面分类种类（1）路基性能要求：路基的支承要求主要是保证基层的稳定性（尤其是水稳定性和路基稳定性），特别是不出现不均匀的支承，从而保证水泥混凝土板处于均匀面支承的受力状态路基要求密实、稳定和均匀，路基处于干燥或中湿状态，沉降稳定（尽可能少的不均匀沉降）；基层要求用水稳定性好的材料（沥青混凝土-水泥稳定材料）1 1）路基2、水泥混凝土路面构造（1）路基性能要求：1）路基2、水泥混凝土路面构造（2）引起路基不均匀支承的可能原因 1）不均匀沉陷：压实不均匀、填挖结合处理不佳、路基未充分固结（施工期沉降不稳定）；2）不均匀冻胀：含水量在等温面分布不均匀、土质不均匀；特殊土质：膨胀土、湿陷性黄土等，加上含水量变化3）处治方法土质掺配均匀、控制压实含水量、排水加固及设垫层2、水泥混凝土路面构造（2）引起路基不均匀支承的可能原因2、水泥混凝土路面构造（1）基层的作用支承路面板提供合适综合模量，提高路面结构的承载能力，延长路面使用寿命。

减小路基顶面的压应力，减小路基的不均匀变形，缓和路基不均匀变形对面层的影响防唧泥混凝土板如直接放在路基上，会造成路基土塑性变形过大，铺设基层可减轻以至消除唧泥，但未经处治的砂砾基层细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥2 2）基层2、水泥混凝土路面构造（1）基层的作用2）基层2、水泥混凝土路面构造（1）基层的作用防冰冻在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑基层，可减少路基的冰冻深度，减轻冰冻的危害作用防毛细水对基层的影响在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层可排除路表渗入水及隔断地下毛细水提供施工平台面层施工(如立侧模，运送混凝土混合料等)提供方便2、水泥混凝土路面构造（1）基层的作用2、水泥混凝土路面构造l粒料类（碎石、砂砾等）l稳定类（水泥、石灰粉煤灰或沥青稳定粒料）l贫混凝土和碾压混凝土等（2）水泥混凝土路面的基层类型2、水泥混凝土路面构造粒料类（碎石、砂砾等）（2）水泥混凝土路面的基层类型2、水泥（2）水泥混凝土路面的基层类型2、水泥混凝土路面构造兼起排水作用的粒料基层1-盲沟；2-通过路肩的基层（2）水泥混凝土路面的基层类型2、水泥混凝土路面构造兼起排水2、水泥混凝土路面构造（3）基层的设计要求（4）基层的厚度要求2、水泥混凝土路面构造（3）基层的设计要求（4）基层的厚度要2、水泥混凝土路面构造1、有接缝的普通混凝土路面有或无传力杆的横缝有或无传力杆的横缝有拉杆的纵缝2、有接缝的钢筋混凝土路面钢丝网连续配筋 3、连续配筋混凝土路面4、预应力混凝土路面 钢筋丝（1）面层的几种类型3 3）水泥混凝土面层2、水泥混凝土路面构造1、有接缝的普通混凝土路面有或无传力杆2、水泥混凝土路面构造From D H Chen2、水泥混凝土路面构造From D H Chen2、水泥混凝土路面构造（2）水泥混凝土路面的形状要求普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般采用矩形。

其纵向和横向接缝应垂直相交,纵缝两侧的横缝不得相互错位3）水泥混凝土路面的材料要求新拌混凝土的施工和易性-易于施工操作的性能质量均匀、密实成型硬化后混凝土的强度-抗压强度和抗弯拉强度、模量混凝土的变形特性-弹性变形、徐变变形、温度变形、干燥收缩变形耐久性-混凝土抵抗环境介质作用而保持其形状、质量和适用性的能力 2、水泥混凝土路面构造（2）水泥混凝土路面的形状要求2、水泥混凝土路面构造u4）水泥混凝土路面排水路面排水系统的组成路面表面排水方式：主要通过设置横坡，迅速排除降雨行车道路面应设单向或双向横破，坡度1%-2%，路肩宜稍大中央分隔带和路肩排水方式：主要采用设置排水盲沟的方式路面结构内部排水方式：通过设置排水垫层/基层2、水泥混凝土路面构造4）水泥混凝土路面排水2、水泥混凝土路面构造2、水泥混凝土路面构造设置目的 水泥混凝土硬化过程中的收缩；施工过程应设置横向工作缝和纵向工作缝；混凝土面板的热胀冷缩l温度均匀变化时：水平拉伸或水平压缩l温度不均匀变化时：白天，板表面温度高于板底温度，水泥砼板中部有向上隆起的趋势，受阻后，顶面受压、板底受拉；夜晚相反，板边有翘起趋势，顶面受拉、板底受压2、水泥混凝土路面构造5 5）水泥混凝土路面的接缝的设置设置目的2、水泥混凝土路面构造5）水泥混凝土路面的接缝的设置垂直于行车方向的接缝：包括缩缝、胀缝和工作缝缩缝：保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从而避免产生不规则的裂缝。

胀缝：保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用施工缝：因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝常设置在缩缝、胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性2、水泥混凝土路面构造（1）横向接缝垂直于行车方向的接缝：包括缩缝、胀缝和工作缝 胀缝的构造 胀缝是贯通接缝、缝宽达到20mm左右、虽然设置传力杆，但是由于不断的伸长与收缩，再加上荷载的作用，是水泥混凝土最薄弱的环节目前只在结构物位置设置胀逢，设置胀逢的数量与水泥混凝土路面长度没有关系2、水泥混凝土路面构造（2）横缝的构造与设置 胀缝的构造 胀缝是贯通接缝、缝宽达到20mm左右缩缝间距一般4 46m6m，同板长，根据气温状况、地质水文情况选择如：5m4m5m4m的板块，按5m5m固定间距设置缩缝2、水泥混凝土路面构造 缩缝的构造假缝型假缝+传力杆企口缝+传力杆缩缝间距一般46m，同板长，根据气温状况、地质水文情况选择 施工缝一般尽量选择在胀缝、缩缝处设置，构造与重交通的缩缝构造（b b）相似，或者选用企口缝2、水泥混凝土路面构造 施工缝的构造浅槽构造图-施工缝与缩缝 施工缝一般尽量选择在胀缝、缩缝处设置，构造与重交通的缩2、水泥混凝土路面构造（3）横向接缝的间距按面层类型和厚度选定普通混凝土面层一般4-6m，面板的长宽比不宜超过，平面尺寸不宜大于25m2；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般6-10m；钢筋混凝土面层一般6-15m2、水泥混凝土路面构造（3）横向接缝的间距按面层类型和厚度选1）纵缝的构造与设置纵缝：平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与荷载应力共同作用下产生不规则的纵向裂缝。

原因：混凝土摊铺机仅能摊铺一个车道宽度，纵缝做成真缝形式（平头缝）混凝土摊铺机全路幅摊铺，摊铺宽度两侧做成真缝；摊铺宽度范围内按照车道宽度设置纵缝，做成假缝或者企口缝；2、水泥混凝土路面构造（4）水泥混凝土路面的纵向接缝1）纵缝的构造与设置纵缝：平行于行车方向的接缝，用来控制路面根据路面设计宽度，按3 3设置，一般等间距一般选择在车道标线处；靠近中央分隔带的内侧车道，路缘带与车道间不另设纵缝；外侧车道，纵缝外移路缘带宽度；拉杆：指用于纵缝，以保证板块间沿道路横向的联系为主要目的设置的钢筋一般采用长度50-70cm50-70cm、直径18-20mm18-20mm、间距螺纹筋拉杆设置要求：一般纵缝应设拉杆2、水泥混凝土路面构造2）纵缝的位置3）拉杆的设置根据路面设计宽度，按3设置，一般等间距拉杆：指用于纵分别是什么缝？2、水泥混凝土路面构造bac分别是什么缝？2、水泥混凝土路面构造bac2、水泥混凝土路面构造交角：纵缝与横缝一般垂直正交，纵缝两旁的横缝一般成一条直线在交叉口、匝道位置处，尽量使得纵横缝的夹角为钝角；横缝间距：4-6m4-6m（缩缝），我国缩缝间距一般5m5m；纵缝间距：，我国车道宽，纵缝设置间距?趋势：胀缝少；缩缝间距不等，按4 4、5 5、和6m6m的顺序设置；横缝与纵缝交成8080度左右的斜角。

4）纵横缝的布置2、水泥混凝土路面构造交角：纵缝与横缝一般垂直正交，纵缝两6 6）边缘钢筋一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点处设置采用两根直径12-16mm12-16mm的钢筋，用直径6mm6mm的钢筋固定，端部应弯起，放置在板厚下1/4-1/31/4-1/3处，并保证离板边缘5cm5cm的净距2、水泥混凝土路面构造6）边缘钢筋一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点处设置7 7）角隅钢筋 设置在胀缝两侧板的角隅处，采用两根直径12-14mm12-14mm，长度的螺纹钢筋，设在板的上部，并离板顶留有5cm5cm以上净距，距板纵、横边缘各10cm10cm当交叉口或斜桥处，出现板块锐角时，应增加双层补强钢筋网，以直径6mm6mm钢筋，10cm10cm间距斜交平行排列，设在距板顶、底5-7cm5-7cm处2、水泥混凝土路面构造为什么设在上部？7）角隅钢筋 设置在胀缝两侧板的角隅处，采用两根直径12一般桥梁设置桥头搭板，一端放置于桥台上，设置防滑锚固钢筋斜交桥梁设置渐变板，斜角大于70o设置一块，45o-70o设置两块，小于45o设置至少三块，并要求渐变板短边不小于5m长边不大于10m角隅处要设置钢筋网补强。

渐变板和搭板均应按计算配筋量设置钢筋2、水泥混凝土路面构造8 8）砼路面与桥梁相接的处理一般桥梁设置桥头搭板，一端放置于桥台上，设置防滑锚固钢筋2、水泥混凝土路面构造渐变板和搭板2、水泥混凝土路面构造渐变板和搭板2、水泥混凝土路面构造u9）水泥砼路面与其它路面相接时的处理一般规定混凝土路面与固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部配置双层钢筋网；或端部增加板厚；混凝土路面与桥梁连接，设置610m的过渡板，或设置23道传力杆胀缝；桥头未设置搭板，应设计钢筋混凝土路面2、水泥混凝土路面构造9）水泥砼路面与其它路面相接时的处理9 9）水泥砼路面与其它路面相接时的处理设置胀缝并以混凝土预制块过渡，以混凝土平道牙隔断2、水泥混凝土路面构造9）水泥砼路面与其它路面相接时的处理设置胀缝并以混凝土预制块9 9）水泥砼路面与其他路面相接时的处理设置水泥混凝土下埋板，其上设置渐变厚度的联结层2、水泥混凝土路面构造尖角不利于施工9）水泥砼路面与其他路面相接时的处理设置水泥混凝土下埋板，其2、水泥混凝土路面构造u9）水泥砼路面与其他路面相接时的处理水泥混凝土路面与沥青混凝土路面相接时的处理2、水泥混凝土路面构造9）水泥砼路面与其他路面相接时的处理水（1）接缝板和填缝料接缝板：耐久性、伸缩弹性（高、低温均佳）；填缝料：要具有良好粘性。

2）接缝板种类 木材板、纤维板、泡沫树脂板等3）填缝料加热施工类：沥青橡胶类、沥青玛碲脂类；常温施工类：聚氯乙稀胶泥类、自流平硅胶等；2、水泥混凝土路面构造1010）水泥砼路面的接缝材料（1）接缝板和填缝料2、水泥混凝土路面构造10）水泥砼路面的 1）路面结构层组合设计；2）混凝土路面板厚度设计；3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 4）路肩设计；5）混凝土路面的钢筋配筋率设计3、水泥混凝土路面设计内容 1）路面结构层组合设计；3、水泥混凝土路面设计内容第三节 弹性地基板经典理论核心内容弹性地基板体系理论简介水泥混凝土路面荷载应力分析第三节 弹性地基板经典理论核心内容1）弹性地基上的小挠度薄板模型 弹性地基：因为混凝土板下的基层与土基的作用的应力应变很小，不超过材料的弹性区域弹性板：因为板的模量高，应力承受能力强，一般受力不超过弹性比例极限应力；挠度与板厚相比很小水泥混凝土路面设计理论：弹性地基上的小挠度薄板理论1、弹性地基板体系理论简介1）弹性地基上的小挠度薄板模型 1、弹性地基板体系理论简介完全接触假设：始终接触吻合，且可自由滑动（是在刚度差异大、板平面变形微小情况下的近似），即接触面不脱空且剪应力视为零。

没有摩擦假设：板和地基之间没有摩擦，可以自由活动2）板与地基接触的假设 2、水泥混凝土路面荷载应力分析地基模型假定 弹性半空间地基假定；文克勒地基假设完全接触假设：始终接触吻合，且可自由滑动（是在刚度差异大、板一个方程，两个未知数，要求解方程，必须建立地基反力与薄板挠度间的关系，因此，必须对地基变形进行假设砼路面薄板的弹性曲面微分方程2、水泥混凝土路面荷载应力分析3）弹性曲面的微分方程 写出z方向的力的平衡方程，简化以后，略去微量，得到：一个方程，两个未知数，要求解方程，必须建立地基反力与薄板挠度文克勒地基 以反应模量K表征的弹性地基，它假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比，而与其他点无关，即地基相当于由互不相联系的弹簧组成，它因首先由捷克工程师文克勒提出而得名，也称为K地基、弹簧地基2、水泥混凝土路面荷载应力分析4）文克勒地基板荷载应力分析（威氏公式）了解文克勒地基2、水泥混凝土路面荷载应力分析4）文克勒地基板三个车轮荷位最大弯拉应力位置 2、水泥混凝土路面荷载应力分析 荷载中心处板底；荷位下板底；板表面距板角点x x1 1的分角线上三个车轮荷位最大弯拉应力位置 2、水泥混凝土路面荷载应力l板中荷位：板边荷位板角荷位当荷载圆半径较小，与板厚相差不大时，板受力接近厚板，需修正，即：R0.5h时，用当量计算半径b代替R，2、水泥混凝土路面荷载应力分析威斯特卡德早期应力计算公式板中荷位：板边荷位板角荷位当荷载圆半径较小，与板厚相差l角隅修正 威氏公式是理论推导得来的，与实际情况有出入。

美国19301930年在阿灵顿进行了试验路，对公式进行了修正板体与地基紧密接触时，不修正，理论值近似于实测值；板底脱空时，实测比计算大30%50%30%50%，需修正，KellyKelly提出板角修正式:板边修正板与地基保持接触时，不修正；而与地基脱空时，KellyKelly修正式 ：2、水泥混凝土路面荷载应力分析威斯特卡德公式的试验修正公式角隅修正 威氏公式是理论推导得来的，与实际板中修正实测板中应力小于理论值，说明地基不完全符合文克勒地基的假定；文克勒地基计算结果与地基的承载能力的取值有关l应力表达通式2、水泥混凝土路面荷载应力分析板中修正实测板中应力小于理论值，说明地基不完全符合文克勒地弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基，假设地基为一各向同性的弹性半无限体，在荷载作用下其顶面上任一点的挠度不仅同该点的压力有关，也同其它各点的压力有关根据HoggHogg理论：无限大圆板上作用轴对称竖向荷载q(r)q(r)时，竖向位移表达式：2、水泥混凝土路面荷载应力分析5）弹性半空间体地基板的荷载应力分析弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基，假设地基为水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析特点2、水泥混凝土路面荷载应力分析6）水泥路面板的荷载应力有限元分析可以按板块的实际大小求解有限尺寸板，从而消除无限大半的假设所带来的误差；可以考虑各种荷载状况（包括荷载组合和荷载位置）；可以考虑板的实际边界条件，如接缝的传荷能力、板和地基的脱空。

可以得到整个板体的应力和位移场，从而了解板的受力水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析特点2、水泥混凝土路面荷载2、水泥混凝土路面荷载应力分析水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析结果2、水泥混凝土路面荷载应力分析水泥混凝土路面荷载应力的有限元上下层完全分离上下层完全结合2、水泥混凝土路面荷载应力分析7）弹性地基双层板的荷载应力分析上下层完全分离上下层完全结合2、水泥混凝土路面荷载应力分第四节 水泥混凝土路面温度应力分析核心内容胀缩应力翘曲应力第四节 水泥混凝土路面温度应力分析核心内容（1 1）胀缩应力：温度均匀变化时产生-胀缝、缩缝来解决（2 2）无限大板的翘曲应力板内任一点在温差影响下的应变：l板中部受到地基摩阻力作用，板中心点不产生平面位移，x=y=0，因此：板纵向边缘中部或窄长板，x=0，y=0，因此：第四节 水泥混凝土路面温度应力分析（1）胀缩应力：温度均匀变化时产生-胀缝、缩缝来解决板内任一当气温变化较快时，由于混凝土板导热性能差，在板内产生温度差，当气温升高时板中部有隆起趋势，当气温降低时板边缘和角隅有翘起趋势由于板的自重、地基反力和相邻板的约束作用，使部分翘曲变形受阻，从而使板内产生应力，这种应力即称为水泥混凝土板的翘曲应力。

威斯特卡德对文克勒地基的作进一步假定来计算温度应力：1)1)温度沿板断面呈线性变化；2 2）板与地基始终保持接触；3 3）不计板自重有限尺寸板，沿板长和板宽方向上的翘曲应力解答（板长L L，板宽B B）：第四节 水泥混凝土路面温度应力分析（3 3）有限尺寸板的翘曲应力当气温变化较快时，由于混凝土板导热性能差，在板内产生温度差，板边中点：弹性半空间体地基时：第四节 水泥混凝土路面温度应力分析（4 4）温度线性分布时的翘曲应力温度沿板断面呈线性变化板边中点：弹性半空间体地基时：第四节 水泥混凝土路面温度应力 对于较厚的板，采用温度沿板断面呈直线分布的假设，即按板顶和板底的温度差确定的温度梯度计算的温度翘曲应力，会得到偏大的温度翘曲应力值为此，应考虑由于温度的非线性分布而引起的内应力我国规范的温度应力计算：第四节 水泥混凝土路面温度应力分析（5 5）温度非线性分布时翘曲应力计算 对于较厚的板，采用温度沿板断面呈直线分布的假设，即按第四节 水泥混凝土路面温度应力分析C Cx x和B Bx x关系曲线第四节 水泥混凝土路面温度应力分析Cx和Bx关系曲线第五节 混凝土路面的破坏及设计指标与标准核心内容混凝土路面主要病害及其主要原因路面破坏的极限状态与设计准则路面厚度设计指标与标准路面厚度设计流程第五节 混凝土路面的破坏及设计指标与标准核心内容1 1）挤碎：出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内，表现为板的伸长受阻，板发生剪切挤碎。

2 2）拱起：混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板向上拱起，表现为纵向压曲失稳3 3）错台：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移4 4）唧泥：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象1、混凝土路面病害及其主要原因（1）接缝破坏错台示意图唧泥示意图1）挤碎：出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内，表（2）面板破坏（断裂）表现为面板的断裂和裂缝，主要是面板由于所受内应力超过了混凝土的强度而出现的横向或纵向以及板角的断裂和裂缝断裂裂缝可视为混凝土面层结构破坏的临界状态3）表面损坏1、混凝土路面病害及其主要原因包括起皮、磨损、露骨、磨光等（2）面板破坏（断裂）表现为面板的断裂和裂缝，主要是1、混凝土路面病害及其主要原因唧泥1、混凝土路面病害及其主要原因唧泥1、混凝土路面病害及其主要原因板块断裂、破碎1、混凝土路面病害及其主要原因板块断裂、破碎1、混凝土路面病害及其主要原因拱起From D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因拱起From D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因裂缝挤碎1、混凝土路面病害及其主要原因裂缝挤碎1、混凝土路面病害及其主要原因表面剥落1、混凝土路面病害及其主要原因表面剥落1、混凝土路面病害及其主要原因横向裂缝局部沉陷局部修补1、混凝土路面病害及其主要原因横向裂缝局部沉陷局部修补1、混凝土路面病害及其主要原因From D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因From D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因错台 FaultingFrom D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因错台 FaultingFrom1、混凝土路面病害及其主要原因错台 FaultingFrom D H Chen1、混凝土路面病害及其主要原因错台 FaultingFrom1、混凝土路面病害及其主要原因From D H Chen路面错台Faulting1、混凝土路面病害及其主要原因From D H Chen路面1、混凝土路面病害及其主要原因4-in.CoreLane 2Lane 3Broken#4 Tie BarBroken#4 Tie BarBase pumped,forming void 3 inches deep by 5 inches wideYellow represents layer of clean coarse Yellow represents layer of clean coarse aggregate left behind after pumpingaggregate left behind after pumpingFaulted as much as2 inchesDetail at Faulted Joint5 in.3 in.From D H Chen接缝传力杆破坏示意图1、混凝土路面病害及其主要原因4-in.CoreLane 2、路面破坏的极限状态与设计准则（1）定义：在规定的设计使用年限内，在环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其预期功能的概率。

2）我国水泥混凝土路面设计方法：路面板的车辆荷载疲劳应力及温度疲劳应力之和小于混凝土的极限抗折强度3）公式左边三项分别代表：可靠度系数、荷载疲劳应力和温度疲劳应力、极重荷载应力最大温度应力；右边：水泥混凝土面板材料的极限抗折强度2、路面破坏的极限状态与设计准则（1）定义：在规定的设计使用3、路面厚度设计流程3、路面厚度设计流程第六节 路面结构设计的可靠度理论核心内容路面结构进行状态函数可靠度系数与可靠度指标路面结构的目标可靠度路面结构的可靠性设计指标第六节 路面结构设计的可靠度理论核心内容第六节 路面结构设计的可靠度理论1、结构的极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态2、结构的极限状态分类（1）承载力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力，出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形2）正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值第六节 路面结构设计的可靠度理论1、结构的极限状态第六节 路面结构设计的可靠度理论3、结构可靠性的含义结构可靠性是结构在规定时间(设计基准期)内、规定条件(正常设计、正常施工、正常使用和维护)完成预定功能的能力。

其功能要求为:(1)安全性；(2)适用性；(3)耐久性当结构或构件超过承载能力极限状态，就可能产生以下后果（1）由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏；（2）产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定；（3）结构转变为机动体系超过这一极限状态，结构或其构件就不能满足其预定的安全性要求第六节 路面结构设计的可靠度理论3、结构可靠性的含义适用性结构在正常使用期间应具有良好的工作性能如，不发生过大变形、振幅、过宽裂缝等，以免影响正常使用安全性结构应能承受在正常施工和正常使用的情况下可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌结构的功能要求耐久性结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能，以保证结构能够正常使用到预定的设计使用期限第六节 路面结构设计的可靠度理论适用性结构在正常使用期间应具有良好的工作性能如，不发生过大第六节 路面结构设计的可靠度理论4、正态分布概率密度曲线有三个数字特征1）平均值和标准差2）变异系数第六节 路面结构设计的可靠度理论4、正态分布概率密度曲线有三第六节 路面结构设计的可靠度理论3）正态分布的概念正态分布的概率密度函数：越大，曲线越扁平，随机变量分布越分散。

第六节 路面结构设计的可靠度理论3）正态分布的概念5、结构可靠性失效概率（用表示）第六节 路面结构设计的可靠度理论引入结构的功能函数 则也服从正态分布，并有以下计算式子成立：5、结构可靠性失效概率（用第六节 路面结构设计的可靠度理论引第六节 路面结构设计的可靠度理论是失效概率和可靠概率的度量，与 Pf 或 Pr 具有一一对应关系，越大，则失效概率 Pf 越小（即阴影面积越小），可靠概率越大可靠指标与失效概率pf 的对应关系2.73.23.74.2Pf3.4710-36.8710-41.0810-51.3310-6第六节 路面结构设计的可靠度理论是失效概率和可靠概率的度量设计年限内累计当量标准轴载路面结构的疲劳寿命第六节 路面结构设计的可靠度理论6、水泥混凝土路面可靠度的概念设计年限内累计当量标准轴载路面结构的疲劳寿命第六节 路面结构第七节 水泥混凝土路面结构组合设计核心内容水泥混凝土路面板水泥混凝土路面基层水泥混凝土路面的垫层和路基第七节 水泥混凝土路面结构组合设计核心内容1、水泥混凝土路面板1）面板要求1、水泥混凝土路面板1）面板要求1、水泥混凝土路面板2）厚度要求1、水泥混凝土路面板2）厚度要求1、水泥混凝土路面板3）面板构造深度要求纵向刻槽斜向刻槽刻槽刻槽1、水泥混凝土路面板3）面板构造深度要求纵向刻槽斜向刻槽刻槽1 1）基层要求：刚度和稳定性；厚度要求；基顶当量回弹模量要求2、水泥混凝土路面基层2 2）基层类型要求：1）基层要求：刚度和稳定性；厚度要求；基顶当量回3 3）基层厚度要求2、水泥混凝土路面基层3）基层厚度要求2、水泥混凝土路面基层路基：1）干湿类型保证；2）填料；3）密实、稳定和均匀3、水泥混凝土的垫层与路基垫层路基路基：1）干湿类型保证；2）填料；3）密实、稳定和均匀3、水第八节 水泥混凝土路面厚度设计核心内容设计计算模型及选择弹性地基的综合回弹模量单层板模型的设计方法与实例分离式双层板模型设计方法与实例复合板模型设计方法第八节 水泥混凝土路面厚度设计核心内容1、设计计算模型及选择基本假定基层板与面层板的平面尺寸可以不相等；荷载应力应用有限元法求解，基层板与面层板采用立方体弹性单元，层间水平光滑、竖向受压连续但不承受拉力；温度翘曲应力用近似解析法求解，基层板与面层板采用薄板假定，层间为竖向线性弹簧相连。

路面结构分析力学模型弹性地基单层板模型适用于粒料基层上混凝土面层，旧沥青路面加铺混凝土面层；面层板底面以下部分按弹性地基处理弹性地基双层板模型适用于无机结合料类基层或沥青类基层上混凝土面层，旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层复合板模型适用于两层不同性能材料组成的面层或基层复合板1、设计计算模型及选择基本假定1、设计计算模型及选择临界荷位定义：水泥混凝土应力分析中，最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏最大的位置 混凝土面层板的临界荷位为板纵缝边缘中部1、设计计算模型及选择临界荷位2、弹性地基的综合回弹模量1）综合模量的计算假定单层水泥混凝土路面板下，以粒料类材料作基层时，将粒料层及其以下层看作地基，包含粒料层本身；单层水泥混凝土路面板下，以非粒料层为基层时，将基层（不含基层本身）以下各层看作地基；结合式双层板下，无论基层材料类型，将基层（包含基层本身）以下各层看作地基；旧沥青路面加铺水泥混凝土路面板时，以旧路面顶测试的指标换算出当量回弹模量2、弹性地基的综合回弹模量1）综合模量的计算假定2、弹性地基的综合回弹模量1）综合模量的计算假定单层水泥混凝土路面板下，以粒料类材料作基层时，将粒料层及其以下层看作地基，包含粒料层本身；单层水泥混凝土路面板下，以非粒料层为基层时，将基层（不含基层本身）以下各层看作地基；结合式双层板下，无论基层材料类型，将基层（包含基层本身）以下各层看作地基；旧沥青路面加铺水泥混凝土路面板时，以旧路面顶测试的指标换算出当量回弹模量。

2、弹性地基的综合回弹模量1）综合模量的计算假定2）综合模量Et的计算粒料基层单层板Et2）综合模量Et的计算2）综合模量Et的计算旧沥青路面加铺的单层板Et2）综合模量Et的计算2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数2、弹性地基的综合回弹模量3）路基和结构层参数3、单层板模型的设计方法1）荷载应力3、单层板模型的设计方法1）荷载应力3、单层板模型的设计方法2）荷载疲劳应力3、单层板模型的设计方法2）荷载疲劳应力3、单层板模型的设计方法3）集中荷载下的最大荷载应力3、单层板模型的设计方法3）集中荷载下的最大荷载应力3、单层板模型的设计方法4）面板临界荷位处的 温度疲劳应力3、单层板模型的设计方法4）面板临界荷位处的 温度疲劳应力4、分离式双层板模型的设计方法1）双层板的上层板的荷载应力4、分离式双层板模型的设计方法1）双层板的上层板的荷载应力4、分离式双层板模型的设计方法2）双层板的上层板的极重荷载的荷载应力上面公式中荷载用极重值。

3）双层板的下层板的荷载应力4、分离式双层板模型的设计方法2）双层板的上层板的极重荷载的4、分离式双层板模型的设计方法4）双层板的上层板的温度应力差异CL4、分离式双层板模型的设计方法4）双层板的上层板的温度应力差5、复合板模型设计方法1）复合板的荷载应力（与前面相同）5、复合板模型设计方法1）复合板的荷载应力（与前面相同）5、复合板模型设计方法2）复合板的温度应力5、复合板模型设计方法2）复合板的温度应力5、复合板模型设计方法3）基层复合板的弯曲刚度5、复合板模型设计方法3）基层复合板的弯曲刚度第八节 水泥混凝土路面结构排水设计核心内容路面内部排水边缘排水系统第八节 水泥混凝土路面结构排水设计核心内容第八节 水泥混凝土路面结构排水设计第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Pumping AC over CTB水泥稳定粒料层的唧泥第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Pumping AC over CTB水泥稳定粒料层的唧泥第第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Pumping水泥混凝土路面的唧泥第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Pumping水泥混凝土路Pumping水泥混凝土路面的唧泥第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Pumping水泥混凝土路面的唧泥第八节 水泥混凝土路面结构Faulting水泥混凝土路面的错台第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Faulting水泥混凝土路面的错台第八节 水泥混凝土路面结Corner break水泥混凝土路面的板角开裂第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Corner break水泥混凝土路面的板角开裂第八节 水泥Rebar corrosion水泥混凝土路面传力杆锈蚀第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Rebar corrosion水泥混凝土路面传力杆锈蚀第八节Faulted transverse crack开裂处再次错台第八节 水泥混凝土路面结构排水设计Faulted transverse crack开裂处再次错第八节 水泥混凝土路面结构排水设计水泥混凝土路面的排水基层GeotextileDrainage pipePCC pavementAC shoulderPermeable baseSeparator layer设计方案第八节 水泥混凝土路面结构排水设计水泥混凝土路面的排水基层G第八节 水泥混凝土路面结构排水设计GeotextileAC ShoulderSlotted pipePorous concreteNonerodible basePCC pavementSeparator layer水泥混凝土路面的耐腐蚀基层设计方案第八节 水泥混凝土路面结构排水设计GeotextileAC 第十节 特种水泥混凝土设计核心内容混凝土面板配筋设计连续配筋混凝土路面板配筋设计连续配筋混凝土路面板配筋设计计算例第十节 特种水泥混凝土设计核心内容（1）适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不均匀沉降或板下埋有地下设施时。

2）特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝的开展；（3）配筋计算：每延米的配筋量cm2：（4）注意点：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长度应为直径的24倍以上，钢筋保护层厚度大于5cm；板长一般10-20m，不超过30m1、混凝土面板配筋设计（1）适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不均匀沉降1、混凝土面板配筋设计配筋计算公式1、混凝土面板配筋设计配筋计算公式1、混凝土面板配筋设计钢筋布置要求1、混凝土面板配筋设计钢筋布置要求CRCPCRCP是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝土路面板纵向收缩产生裂缝的间距和缝隙大小，从而可在路面纵向不设接缝的混凝土路面2、连续配筋混凝土路面板配筋设计连续配筋水泥砼路面（CRCPCRCP）CRCP是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝土路 连续配筋混凝土路面（Continuously Reinforced Concrete Pavement，简称CRCP）在路面纵向配有足够数量的钢筋，控制混凝土路面板纵向收缩产生的开裂因此CRCP在施工时完全不设胀、缩缝(施工缝及构造所需的胀缝除外)，形成一条完整而平坦的行车表面，改善了汽车行驶的平稳性，同时也增加了路面板的整体强度。

2、连续配筋混凝土路面板配筋设计 连续配筋混凝土路面（Continuously Reinf2、连续配筋混凝土路面板配筋设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计CRCP具有耐久性好，行车舒适平顺，施工进度快，极少养护的等优点从长期使用性能来看，CRCP的经济性也很好，现已广泛地应用于高等级公路，机场道面及现有道路的加固2、连续配筋混凝土路面板配筋设计CRCP具有耐久性好，行车舒 （2 2）配筋设计方法（1 1）板厚设计方法板厚设计同普通的水泥混凝土路面2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（2）配筋设计方法（1）板厚设计方法板厚设计同普通的水泥混2、连续配筋混凝土路面板配筋设计 （3 3）裂缝间距方法2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（3）裂缝间距方法2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（4）裂缝宽度计算2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（4）裂缝宽度计算2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（5）钢筋应力计算2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（5）钢筋应力计算2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（6）设计步骤2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（6）设计步骤2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（7）钢筋布置要求2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（7）钢筋布置要求（8 8）端部锚固设计地锚梁宽翼缘工字梁毛勒缝连续胀缝2、连续配筋混凝土路面板配筋设计（8）端部锚固设计地锚梁2、连续配筋混凝土路面板配筋设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计）（8 8）端部锚固设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计）（8）端部锚固设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计毛勒缝安装焊接伸缩缝安装完毕（8）端部锚固设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计毛勒缝安装焊接伸缩缝安装完毕2、连续配筋混凝土路面板配筋设计毛勒缝安装完成焊接伸缩缝（8）端部锚固设计2、连续配筋混凝土路面板配筋设计毛勒缝安装完成焊接伸缩缝（81、小挠度弹性薄板理论的基本假定是什么？这些假定的合理性在何处？2、普通水泥混凝土路面的排水有哪几种主要形式，采用什么设备或构造？怎样将路面排水与路基排水协调统一在一起组成整体？3、不同形式的水泥混凝土路面有不同的配筋规定，这些配筋的主要作用是什么？4、我国规范中为何要增加“最重荷载”的极限状态，它对应着真实路面的哪种具体的破坏形式？5、水泥混凝土路面中疲劳问题的考虑方式与沥青路面设计中的方式各是什么？有什么区别或联系？6、可靠度指标的意义何在？其理论基础是什么？7、普通水泥混凝土路面的路肩如何设置，有什么具体要求，对设计计算参数有何影响？8、传力杆和拉杆有何不同，传力杆的设置有什么要求？练习与讨论1、小挠度弹性薄板理论的基本假定是什么？这些假定的合理性在何。