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4,路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1。幾何尺寸4、1 1 4,1，2。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土路面，路面面板長(zhǎng)取90m.210m?？纱蟠鬁p少路面接縫數(shù)量。從而改善行車(chē)平穩(wěn)性和舒適性.路面面板越長(zhǎng)，由預(yù)應(yīng)力損失和板底摩阻力造成的影響就越大。預(yù)應(yīng)力在板內(nèi)的效果就越差。因此.板底摩阻力小,板長(zhǎng)就可取較大值、路面面板縱向預(yù)應(yīng)力的施加大大提高了路面的縱向承載能力 但對(duì)橫向承載能力幾乎無(wú)影響。當(dāng)?shù)缆仿贩^寬時(shí).面板的橫向應(yīng)力較大。成為主要的控制應(yīng)力 因此規(guī)定路面面板寬不宜超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)兩車(chē)道的寬度.可不設(shè)置橫向無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線,預(yù)應(yīng)力的存在使路面面板整體性較強(qiáng),減少了橫向開(kāi)裂的可能性.而且、即使路面面板因荷載產(chǎn)生裂縫也能自行閉合.提高了路面的耐久性。上述結(jié)論可通過(guò)對(duì)荷載下預(yù)應(yīng)力混凝土路面面板的應(yīng)力分析得出 本章有關(guān)應(yīng)力分析及相關(guān)結(jié)論均根據(jù)國(guó)內(nèi)已修建的兩條預(yù)應(yīng)力混凝土路面。即1997年修建的南京祿口試驗(yàn)路和1998年修建的徐州賈汪試驗(yàn)路的實(shí)際工程情況并通過(guò)有限元分析得出、在板寬確定的情況下 模型取板寬7、2m,路面面板長(zhǎng)應(yīng)由所施加的預(yù)應(yīng)力大小和溫差引起的縱向最大拉應(yīng)力共同來(lái)控制、如圖1所示，隨板長(zhǎng)的增加 板內(nèi)橫縱向拉應(yīng)力都有所增加、但橫向拉應(yīng)力增加量非常小.板長(zhǎng)每增長(zhǎng)20m、橫向拉應(yīng)力僅增加約0,02MPa?？v向拉應(yīng)力的增加幾乎與板長(zhǎng)成正比 橫向拉應(yīng)力比縱向拉應(yīng)力大很多。預(yù)應(yīng)力大小對(duì)于路面面板的影響.如圖2所示。由該圖可見(jiàn) 隨預(yù)應(yīng)力值的增大 板的上翹值在減小,因此.施加預(yù)應(yīng)力可使板底各點(diǎn)的位移趨向一致 增強(qiáng)了路面的整體性 減小了路面面板下的不均勻沉降或脫空現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性 對(duì)于橫向預(yù)應(yīng)力各國(guó)意見(jiàn)不統(tǒng)一 據(jù)國(guó)外資料介紹、認(rèn)為當(dāng)板寬不超過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)道寬度時(shí)，可不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力 但為了安全起見(jiàn) 要求在橫向配置一定數(shù)量的防止開(kāi)裂并起到固定、支撐縱向無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的構(gòu)造鋼筋，對(duì)于橫向預(yù)應(yīng)力的確定 根據(jù)計(jì)算所得的最大橫向應(yīng)力與混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度。建議取80。的抗彎拉強(qiáng)度,的比較而定、如果不需施加橫向預(yù)應(yīng)力.則需配置橫向鋼筋.可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG.D40或、城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范,CJJ.169中連續(xù)配筋混凝土路面選用 當(dāng)路面面板的寬度較大時(shí),可釆用雙向預(yù)應(yīng)力以提高抗裂能力、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的混凝土保護(hù)層厚度不宜小于50mm.錨具系統(tǒng)的最小混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，JGJ。92的有關(guān)規(guī)定 保護(hù)層厚度的規(guī)定是為了滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性要求和對(duì)受力鋼筋有效錨固的要求.預(yù)應(yīng)力混凝土路面面板的最小厚度值。應(yīng)能給無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線提供最小的保護(hù)層厚度。以防開(kāi)裂。銹蝕 同時(shí)需能滿足板在荷載下的撓度變形設(shè)計(jì)要求 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土路面、由于預(yù)應(yīng)力的施加，提高了路面面板截面的實(shí)際彎拉強(qiáng)度，因而，在相同的荷載作用下 預(yù)應(yīng)力路面面板的厚度較普通混凝土路面面板取得更薄 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的工程理論分析。并結(jié)合我國(guó)公路運(yùn)輸繁忙和超載現(xiàn)象嚴(yán)重的情況 加之施工工藝及施工管理水平及各地施工環(huán)境相異等因素 推薦板厚取值為140mm 240mm 板初估厚度為相應(yīng)素混凝土路面面板厚的70.75,國(guó)外關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土路面的設(shè)計(jì)與施工研究開(kāi)展得較早、并取得了很多經(jīng)驗(yàn)、最早的預(yù)應(yīng)力混凝土路面是法國(guó)于1946年修建的,在法國(guó)，只有一條試驗(yàn)路是板邊薄于板中的 其他都是由平均約150mm的等厚板組成 美國(guó)最著名的Patuxent。River,Naval、Air Station預(yù)應(yīng)力混凝土道面是由Bureau、of。Yards.and，Docks于1953年.1954年修建的。長(zhǎng)152 4m 寬3、66m、厚178、1mm、其后又修建了多條試驗(yàn)路 其中1980年在芝加哥O.Hare國(guó)際機(jī)場(chǎng)修建的預(yù)應(yīng)力混凝土罩面,240m長(zhǎng)、45m寬,200mm，225mm厚的跑道,是美國(guó)首次將預(yù)應(yīng)力混凝土用于商用機(jī)場(chǎng)道面,其他國(guó)家如比利時(shí) 奧地利等都于20世紀(jì)50年代前后開(kāi)始修建預(yù)應(yīng)力混凝土路面、巴西于1972年,1978年在里約熱內(nèi)盧修建了一條180mm厚的預(yù)應(yīng)力混凝土機(jī)場(chǎng)道面，荷蘭，瑞士也都修筑了預(yù)應(yīng)力混凝土路面。4.1、3，預(yù)應(yīng)力混凝土路面的設(shè)計(jì)以混凝土疲勞斷裂為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)，由于預(yù)應(yīng)力事先在路面面板工作截面上施加壓應(yīng)力.當(dāng)荷載作用于路面時(shí) 混凝土截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力一部分由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的壓應(yīng)力抵消 板截面上的應(yīng)力較之普通混凝土板路面低，從而提高了混凝土的抗彎拉強(qiáng)度.在荷載重復(fù)作用下。預(yù)應(yīng)力混凝土路面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足本規(guī)范式，4.1、3.1 的要求 預(yù)應(yīng)力混凝土路面面板內(nèi)荷載應(yīng)力,溫度應(yīng)力和板底摩阻應(yīng)力的處理參考本規(guī)范附錄A 國(guó)外關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有釆用混凝土疲勞應(yīng)力比SR指標(biāo)來(lái)進(jìn)行的。預(yù)應(yīng)力混凝土路面面板的厚度按SR指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)按下式計(jì)算,式中、SR一一混凝土疲勞應(yīng)力比，可按表2取值。ft,混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度、MPa 路面中所施加的預(yù)應(yīng)力大小主要由三個(gè)因素決定,交通荷載.由溫度和濕度所引起的翹曲約束,板收縮期間的板底摩阻約束,預(yù)應(yīng)力混凝土路面常用的預(yù)應(yīng)力值可參考如下,1。路面面板內(nèi)僅使用縱向無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線或縱 橫向都配無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)。一般為0、63MPa。2.87MPa，機(jī)場(chǎng)道面內(nèi)平均值可達(dá)3,15MPa 當(dāng)釆用斜向鋼筋來(lái)產(chǎn)生縱向預(yù)應(yīng)力時(shí)、平均值約為1，93MPa 2 橫向預(yù)應(yīng)力還未被廣泛采用，一般為0.1、4MPa，當(dāng)板寬不大于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)道寬度時(shí)。可不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力 3.從無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的實(shí)際間距和經(jīng)濟(jì)使用方面考慮。如果求得的預(yù)應(yīng)力值σp,4，0MPa，則需增大路面面板厚度,重新計(jì)算，縱向預(yù)應(yīng)力的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定，1、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線僅在錨固端與混凝土結(jié)合、在其他地方會(huì)發(fā)生縱向相對(duì)滑動(dòng)、2。對(duì)路面面板施加預(yù)應(yīng)力時(shí)。將預(yù)應(yīng)力作為一種外力加在路面面板的錨固端.扣除無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線與周?chē)佑|的混凝土或套管之間的摩阻損失,圖3。圖中未畫(huà)出板底的摩阻力.預(yù)應(yīng)力損失的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定，1、預(yù)應(yīng)力混凝土路面的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算按本規(guī)范第4、2，2條的規(guī)定確定、本規(guī)范第4、2，2條中的各項(xiàng)應(yīng)力損失不是同時(shí)發(fā)生的。預(yù)應(yīng)力損失值的組合可根據(jù)應(yīng)力損失出現(xiàn)的先后與全部完成所需要的時(shí)間，按預(yù)施應(yīng)力和使用階段來(lái)進(jìn)行區(qū)分，對(duì)于后張預(yù)應(yīng)力混凝土路面，預(yù)施應(yīng)力階段和使用階段的預(yù)應(yīng)力損失可按下列公式計(jì)算、2,在有限元模型分析中。應(yīng)將以上計(jì)算的σ12.σ13，σ14。σ15等效為一組和預(yù)施應(yīng)力方向相反的外力，分別作用于錨固端混凝土上、鋼筋的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定,1.預(yù)應(yīng)力混凝土路面面板應(yīng)釆用整體式模型、其彈性矩陣可按下式計(jì)算、D、Dc,Ds.5，式中,Dc，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變矩陣,Ds，分布鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系矩陣、2,模型可不考慮混凝土的開(kāi)裂,按一般均質(zhì)體計(jì)算。混凝土的應(yīng)力應(yīng)變矩陣、Dc，可按下式計(jì)算.3 對(duì)于等效的分布鋼筋.其應(yīng)力.應(yīng)變關(guān)系矩陣,Ds,可按下式計(jì)算.式中,Es、鋼筋的彈性模量.ρx，ρy。ρz、沿x,y和z方向的配筋率。溫度應(yīng)力的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定。1,同一時(shí)刻 板截面上溫度不一致產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力.在預(yù)應(yīng)力混凝土路面模型中宜采用熱彈性三維有限元方法 2,不同時(shí)刻。由于溫度上升或下降時(shí)引起的熱脹冷縮而在板內(nèi)產(chǎn)生的熱壓應(yīng)力或收縮應(yīng)力,在預(yù)應(yīng)力混凝土路面模型中假定為均勻變化，板底摩阻力的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土路面 板底摩阻力對(duì)路面受力影響很大。必須予以考慮,板底摩阻力主要由以下三方面的因素引起.1.由施加預(yù)應(yīng)力引起的板底摩阻力,2 由溫度引起的板底摩阻力、3,由車(chē)輛荷載引起的板底摩阻力、可忽略.根據(jù)線性疊加原理。在分析處理時(shí)將上述三項(xiàng)同時(shí)考慮進(jìn)去.進(jìn)行一次迭代求解板底摩阻力.選取的是每一斷面的最大值、預(yù)應(yīng)力混凝土路面在預(yù)應(yīng)力,溫度應(yīng)力、荷載應(yīng)力的共同作用下，摩阻力沿板底并非均勻分布,板底摩擦系數(shù)為變量 與板底位移有關(guān)、圖4為板底摩阻力隨板底位移的變化情況.板底位移增大時(shí),板底摩阻力也隨之增大。當(dāng)位移達(dá)到ωa時(shí)板底摩阻力最大，位移再增大,板底摩阻力趨于定值τa,在路面面板模型中假定在板中處不發(fā)生位移.即板中附近處摩阻力很小、板端處最大，對(duì)于細(xì)砂滑動(dòng)層。ωa、0,6mm,可采用圖4中的理論曲線3用于板底摩阻力的分析。在分析過(guò)程中 釆用以下做法.1，在沿板長(zhǎng)的某個(gè)斷面上,假定板底摩阻力τ是均勻分布的.該斷面中的摩擦系數(shù)的取值原則為.先在不考慮摩阻力的情況下，計(jì)算出板底的各結(jié)點(diǎn)的位移、然后根據(jù)每一斷面的水平向，沿板長(zhǎng)、最大位移確定摩擦系數(shù),ω，0，6mm時(shí) μr、f。給定值 當(dāng)ω,0.6mm時(shí)、μr。ω。f 0。6，根據(jù)各結(jié)點(diǎn)的形函數(shù) 分配摩阻力。進(jìn)行第二次計(jì)算,此時(shí)已考慮了摩阻力的影響、2，只考慮沿板長(zhǎng)方向的板底摩阻力 3。以板中處位移為基準(zhǔn)，用其他各點(diǎn)相對(duì)于板中的位移來(lái)決定摩擦系數(shù)的大小。因垂直荷載的影響很小 忽略由荷載組合引起的板底摩阻力.預(yù)應(yīng)力混凝土路面模型在進(jìn)行地基處理時(shí)?？刹捎脺乜死盏鼗驈椥园肟臻g地基模型。并在計(jì)算分析時(shí)假定.在變形過(guò)程中，板與地基始終緊密接觸。無(wú)間隙 預(yù)應(yīng)力混凝土路面模型在進(jìn)行地基反力集度處理時(shí).地基反力集度的計(jì)算應(yīng)與所釆用的地基模型相對(duì)應(yīng).應(yīng)根據(jù)地基的計(jì)算模型，在已知位移的情況下求力的運(yùn)算.