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4,路面結(jié)構(gòu)設(shè)計4。1 幾何尺寸4.1。1，4、1、2，對預應(yīng)力混凝土路面，路面面板長取90m。210m 可大大減少路面接縫數(shù)量.從而改善行車平穩(wěn)性和舒適性.路面面板越長,由預應(yīng)力損失和板底摩阻力造成的影響就越大 預應(yīng)力在板內(nèi)的效果就越差、因此.板底摩阻力小,板長就可取較大值。路面面板縱向預應(yīng)力的施加大大提高了路面的縱向承載能力,但對橫向承載能力幾乎無影響。當?shù)缆仿贩^寬時.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標準兩車道的寬度。可不設(shè)置橫向無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線,預應(yīng)力的存在使路面面板整體性較強,減少了橫向開裂的可能性。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)論可通過對荷載下預應(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)國內(nèi)已修建的兩條預應(yīng)力混凝土路面 即1997年修建的南京祿口試驗路和1998年修建的徐州賈汪試驗路的實際工程情況并通過有限元分析得出，在板寬確定的情況下.模型取板寬7,2m,路面面板長應(yīng)由所施加的預應(yīng)力大小和溫差引起的縱向最大拉應(yīng)力共同來控制,如圖1所示,隨板長的增加,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、板長每增長20m。橫向拉應(yīng)力僅增加約0 02MPa.縱向拉應(yīng)力的增加幾乎與板長成正比、橫向拉應(yīng)力比縱向拉應(yīng)力大很多，預應(yīng)力大小對于路面面板的影響,如圖2所示、由該圖可見。隨預應(yīng)力值的增大、板的上翹值在減小,因此。施加預應(yīng)力可使板底各點的位移趨向一致,增強了路面的整體性、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.對于橫向預應(yīng)力各國意見不統(tǒng)一、據(jù)國外資料介紹。認為當板寬不超過兩個標準車道寬度時,可不設(shè)橫向預應(yīng)力。但為了安全起見.要求在橫向配置一定數(shù)量的防止開裂并起到固定.支撐縱向無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線的構(gòu)造鋼筋,對于橫向預應(yīng)力的確定，根據(jù)計算所得的最大橫向應(yīng)力與混凝土的設(shè)計彎拉強度。建議取80,的抗彎拉強度.的比較而定。如果不需施加橫向預應(yīng)力.則需配置橫向鋼筋、可按現(xiàn)行行業(yè)標準、公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范，JTG,D40或。城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范、CJJ.169中連續(xù)配筋混凝土路面選用，當路面面板的寬度較大時,可釆用雙向預應(yīng)力以提高抗裂能力 無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線的混凝土保護層厚度不宜小于50mm.錨具系統(tǒng)的最小混凝土保護層厚度應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準、無粘結(jié)預應(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受力鋼筋有效錨固的要求。預應(yīng)力混凝土路面面板的最小厚度值 應(yīng)能給無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線提供最小的保護層厚度.以防開裂、銹蝕.同時需能滿足板在荷載下的撓度變形設(shè)計要求 對于預應(yīng)力混凝土路面。由于預應(yīng)力的施加 提高了路面面板截面的實際彎拉強度,因而、在相同的荷載作用下，預應(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)國內(nèi)外的工程理論分析.并結(jié)合我國公路運輸繁忙和超載現(xiàn)象嚴重的情況 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，國外關(guān)于預應(yīng)力混凝土路面的設(shè)計與施工研究開展得較早 并取得了很多經(jīng)驗.最早的預應(yīng)力混凝土路面是法國于1946年修建的。在法國,只有一條試驗路是板邊薄于板中的 其他都是由平均約150mm的等厚板組成，美國最著名的Patuxent。River,Naval、Air，Station預應(yīng)力混凝土道面是由Bureau，of.Yards.and Docks于1953年 1954年修建的,長152，4m.寬3、66m、厚178、1mm，其后又修建了多條試驗路、其中1980年在芝加哥O，Hare國際機場修建的預應(yīng)力混凝土罩面。240m長 45m寬,200mm 225mm厚的跑道.是美國首次將預應(yīng)力混凝土用于商用機場道面，其他國家如比利時，奧地利等都于20世紀50年代前后開始修建預應(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厚的預應(yīng)力混凝土機場道面、荷蘭.瑞士也都修筑了預應(yīng)力混凝土路面，4,1、3.預應(yīng)力混凝土路面的設(shè)計以混凝土疲勞斷裂為設(shè)計極限狀態(tài)，由于預應(yīng)力事先在路面面板工作截面上施加壓應(yīng)力。當荷載作用于路面時、混凝土截面產(chǎn)生的拉應(yīng)力一部分由預應(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度.在荷載重復作用下,預應(yīng)力混凝土路面設(shè)計應(yīng)滿足本規(guī)范式、4 1.3、1。的要求 預應(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，國外關(guān)于預應(yīng)力混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計也有釆用混凝土疲勞應(yīng)力比SR指標來進行的、預應(yīng)力混凝土路面面板的厚度按SR指標設(shè)計時按下式計算.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)計彎拉強度，MPa，路面中所施加的預應(yīng)力大小主要由三個因素決定.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,預應(yīng)力混凝土路面常用的預應(yīng)力值可參考如下,1 路面面板內(nèi)僅使用縱向無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線或縱。橫向都配無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線時.一般為0,63MPa.2 87MPa。機場道面內(nèi)平均值可達3，15MPa 當釆用斜向鋼筋來產(chǎn)生縱向預應(yīng)力時 平均值約為1。93MPa、2。橫向預應(yīng)力還未被廣泛采用,一般為0。1。4MPa、當板寬不大于兩個標準車道寬度時?？刹辉O(shè)橫向預應(yīng)力.3,從無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線的實際間距和經(jīng)濟使用方面考慮,如果求得的預應(yīng)力值σp,4,0MPa.則需增大路面面板厚度。重新計算 縱向預應(yīng)力的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定.1,無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線僅在錨固端與混凝土結(jié)合 在其他地方會發(fā)生縱向相對滑動。2。對路面面板施加預應(yīng)力時.將預應(yīng)力作為一種外力加在路面面板的錨固端.扣除無粘結(jié)預應(yīng)力鋼絞線與周圍接觸的混凝土或套管之間的摩阻損失,圖3 圖中未畫出板底的摩阻力.預應(yīng)力損失的處理模型應(yīng)符合下列規(guī)定,1、預應(yīng)力混凝土路面的預應(yīng)力損失計算按本規(guī)范第4.2 2條的規(guī)定確定,本規(guī)范第4,2、2條中的各項應(yīng)力損失不是同時發(fā)生的.預應(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間.按預施應(yīng)力和使用階段來進行區(qū)分,對于后張預應(yīng)力混凝土路面.預施應(yīng)力階段和使用階段的預應(yīng)力損失可按下列公式計算,2。在有限元模型分析中,應(yīng)將以上計算的σ12 σ13,σ14，σ15等效為一組和預施應(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裂.按一般均質(zhì)體計算?；炷恋膽?yīng)力應(yīng)變矩陣 Dc.可按下式計算.3,對于等效的分布鋼筋 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,同一時刻.板截面上溫度不一致產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力,在預應(yīng)力混凝土路面模型中宜采用熱彈性三維有限元方法 2 不同時刻.由于溫度上升或下降時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,預應(yīng)力混凝土路面,板底摩阻力對路面受力影響很大 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,在分析處理時將上述三項同時考慮進去.進行一次迭代求解板底摩阻力.選取的是每一斷面的最大值 預應(yīng)力混凝土路面在預應(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.板底摩阻力也隨之增大.當位移達到ωa時板底摩阻力最大 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.對于細砂滑動層 ωa。0。6mm?？刹捎脠D4中的理論曲線3用于板底摩阻力的分析，在分析過程中。釆用以下做法,1、在沿板長的某個斷面上.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.計算出板底的各結(jié)點的位移.然后根據(jù)每一斷面的水平向。沿板長、最大位移確定摩擦系數(shù),ω.0 6mm時,μr,f、給定值、當ω，0 6mm時、μr、ω。f，0.6,根據(jù)各結(jié)點的形函數(shù).分配摩阻力、進行第二次計算、此時已考慮了摩阻力的影響,2 只考慮沿板長方向的板底摩阻力.3、以板中處位移為基準，用其他各點相對于板中的位移來決定摩擦系數(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、預應(yīng)力混凝土路面模型在進行地基處理時，可采用溫克勒地基或彈性半空間地基模型。并在計算分析時假定,在變形過程中、板與地基始終緊密接觸 無間隙、預應(yīng)力混凝土路面模型在進行地基反力集度處理時。地基反力集度的計算應(yīng)與所釆用的地基模型相對應(yīng) 應(yīng)根據(jù)地基的計算模型 在已知位移的情況下求力的運算，