文档介绍：水泥混凝土路面设计
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第十六章水泥混凝土路面设计
水泥混凝土路面的破坏类型主要有：断裂、唧泥、错台、拱起、接缝挤碎等。
影响使用性能的因素是多方面的，混凝土路面结构设计应以防止面层断裂为主要设计标
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第十六章水泥混凝土路面设计
第三节水泥混凝土路面应力分析
一、温克勒地基板的荷载应力分析
威斯特卡德采用文克勒地基模型，分析了三种车轮荷载位置下板的挠度和弯矩：
1、轮载作用于无限大板中央，分布于半径为R的圆面积内，荷载中心处板底最大弯拉应力——计算公式（16-11）
2、荷载作用于板边缘中部，荷位下板底的最大弯拉应力——计算公式（16-12）
3、荷载作用于板角隅，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——计算公式（16-13）
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二、弹性半空间地基板的荷载应力分析
是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基。
它假设地基为一各向同性的弹性半无限体。
按上述方法所算得的弯矩，只是板中部受荷时所产生的弯矩。弹性半无限地基的荷载应力计算理论对于苛载作用于板边、板角隅处，以及有限尺寸的矩形板，在不同组合的轮载作用于板上任何位置时，均无法解决。
三、弹性半空间地基双层板混凝土路面荷载应力分析
可分为两类：
1、上下层完全分离，接触面假定为完全光滑；
2、上下层密切结合，接触面假定为完全连续；
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第十六章水泥混凝土路面设计
1、弹性地基上分离式双层板
计算公式（16-27），可见弹性地基分离式双层板的两层板间的弯矩分配与两层板的刚度分配有关。
2、弹性地基上结合式双层板
其求解比分离式的复杂，由于上下层完全紧密结合，如同单层板一样工作时，两层板只有一个中面，该中面的位置可根据作用于两板横断面上内力之和为零的条件求得。上下层弯拉应力计算公式见（16-32）
四、水泥混凝土路面温度应力分析
1、胀缩应力
当气温缓慢变化时,板内温度均匀升降，则面板沿断面的深度均匀胀缩，任一点的应变为式（16-33），则由边界条件，应力为式（16-34）；
板被划分为有限尺寸的板块，板因变形受阻而产生的板内最大应力出现于板长的中央，其值按公式（16-36）计算；
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2、翘曲应力
由于板的自重、地基反力和相邻板的钳制作用，使部分翘曲变形受阻，从而使板内产生翘曲应力。
为分析该应力，作如下假设：
温度沿板断面呈直线变化、板和地基始终保持接触，不计板重，从而导出了板仅受地基约束时的翘曲应力计算公式。计算公式见（16-37）、（16-38）为方便计算，工程中采用有限元计算。
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第四节水泥混凝土路面可靠度设计
一、路面可靠度的定义和极限状态函数
路面可靠度广义定义：在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其预期功能的概率。
我国现行的混凝土路面设计规范采用的结构设计方法是以混凝土路面板在车辆荷载应力和温度应力综合作用下，在纵缝边缘中部出现纵向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准。
路面可靠度定义：在设计使用年限内，在车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝中部不出现疲劳开
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第十六章水泥混凝土路面设计
裂的概率。
路面极限状态的函数为式（16-40）。在保持控制失效模式的实质不变的前提下，也可采用路面结构疲劳寿命大于等于累计当量标准轴载作用次数作为路面结构极限状态函数。路面结构的可靠度可表示为（16-43）
二、路面结构的目标可靠度
是在满足高等级公路行驶安全和舒适性要求的前提下，考虑道路初期费用，养护费用与用户费用对目标可靠度的影响后综合确定的，通常采用校准法来确定目标可靠度。所谓校准法是对按现行规范设计方法所设计的路面进行路面隐含可靠度的分析，以这些隐含可靠度作为目标可靠度，则所设计的路面结构具有与原确定型设计方法相同的可靠度水平。
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三、设计参数均值的取值和变异系数范围
设计参数有：设计年限内累计轴载作用次数，混凝土的抗弯拉强度和弹性模量以及路面板厚度等。
1、设计年限内累计当量标准轴载作用次数
由使用初期当量轴次、年增长率和横向分布系数三个随机变量决定。
2、混凝土的抗弯拉强度和弹性模量
见表16-11、16-12
3、路面板厚度
路面板厚度的变异系数见表16-13
4、基层和土基抗压回弹模量以及基层顶面综合回弹模量
见表16-14、16-12
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