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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

3、其他应力

除荷载应力与温度应力外尚有以下几种应力：
（1）湿度应力

A、由于板的含水量变化而产生的水平方向的压应力或拉应力； B、由于板的顶面和底面的含水量的差别产生的翘曲应力。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
三、交通荷载分析
（一）、交通调查与分析

1、可利用当地交通量观测站的观测和统计资料，或者通过实地设立站点进行交通量观测和 统计，获取所设计道路的初期年平均日交通量（双向）及其车辆类型组成的数据，剔除2轴 4轮及以下的客、货运车辆交通量，得到包括大型客车交通量在内的初期年平均日货车交通
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（一）、作用于混凝土板上的应力

1、荷载应力
由于行驶车辆的荷重所产生的应力；

2、温度应力
由于混凝土板的温度变化或板中温度分布不均匀所产生的应力；

3、其它应力
由于板中含水量变化所产生的应力，以及路基、底层体积变化所产生
的应力；

以上应力在实际的混凝土路面板中乃是综合存在着。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

1、荷载应力

车轮荷载对于混凝土板产生如下应力：
（1）由于荷重产生垂直方向的压应力； （2）由于荷重产生横向弯曲应力。

压应力 的比值（0.7MPa）。
北京路桥海威工程设计咨询有限公司 马宝田
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分两部分进行讲述： 第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理 第二部分 介绍《公路路面设计程序系统》（HPDS 2006）软件
关于水泥混凝土路面结构计算的有关知识
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第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
一、名词解释 二、混凝土板的应力状态 三、交通荷载分析
四、设计参数
如果不计板的弯曲，压应力接近于车轮荷重与轮胎接地面积

一般情况下混凝土的抗压强度均在25MPa以上（C25），两值相比，数值悬殊。 因此，在进行混凝土板的应力分析时，可不考虑此项因素。

弯曲应力
水泥混凝土路面板的厚度相对于其平面尺寸，属于比较薄的
板，并支撑在弹性地基上。在其上施加车轮荷载时，板即受到弯挠而承受弯矩，在

这些应力，有的属于暂时性的及季节性的变化（如材料本身的内应力，冻胀）有的属 于偶然性（如地震、水害及交通事故）。因此在进行应力分析时也要注意这些问题。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

4、应力综合分析

由于混凝土路面板在使用过程中受到许多因素的影响，其应力分析比较复杂，通常 认为起决定性因素的还是交通荷载及温度变化，也就是荷载应力及温度应力。其他如湿 度变化及收缩的影响一般认为与温度的作用相反，其应力也比较小，在某种程度上减少 温度的影响，不起控制作用。由于基层或路床土基体积变化及冻胀等产生的应力，应在 设计基层时综合考虑。
五、结构组合设计有关知识
六、混凝土面层配筋设计
七、混凝土板应力分析及厚度计算 八、加铺层结构设计
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第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
一、名词解释
1、水泥混凝土路面：以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面。 2、普通混凝土路面：除接缝区和局部范围外，面层内均不配筋的水泥混凝土路面，也称素混
一、水泥混凝土路面结构计算原理
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第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
三、交通荷载分析
（二）、轴载调查与分析

1、可通过实地设立站点进行各类车辆的轴型调查和轴重测定，或者利用该地区或相似类型
公路已有称重站的车型、轴型和轴重测定统计资料，获取设计道路的车辆类型、轴型和轴
重组成数据，以及最重轴载和货车中占主要份额特重车型轴载。


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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

2、温度应力

板受温度变化的影响而产生的应力

实际上，在大多数情况下，温度沿板厚的分布是非均匀性的，摩擦应力往往伴随着 翘曲应力同时发生。实践证明：混凝土路面板的破坏（指裂缝）除车轮荷载外，由于温 度产生的翘曲应力是板发生裂缝的主要原因之一，而摩擦应力影响较小。故一般在分析 混凝土板的应力时，均指翘曲应力。 混凝土路面板的不同部位，由温差产生的翘曲应力的大小也是不同的，由于路面板 自重有限制板自由翘曲的趋势，因此，板的任一断面对翘曲的限制将是该断面处板自重 的函数。由于板角处限制力量小，因此板角翘曲应力也最小；在板中其限制力最大，故 板中翘曲应力也最大，板边稍小。从以上分析可知：温度翘曲应力在混凝土板不同部位 的大小与荷载应力的大小正好相反。
一、水泥混凝土路面结构计算原理



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第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

2、温度应力

板受温度变化的影响而产生的应力
翘曲应力 翘曲应力 混凝土板内的应力，随周期性的日气温变化及不同季节周期性的气温 年变化而变化。 随气温的变化，使板的表面、底面及内部均发生一定的温差（一般称作温度变化的 相位差），而产生翘曲现象。但由于板的自重、接缝端部的约束，以及混凝土板与基层 摩阻的影响，而使板不能自由翘曲，因而使板内产生温度应力。 以日气温变化而论，白天板面受日晒和气温上升影响，板面温度较高，板底温度较 板面为低。由于温度不同，则板面与板底混凝土的胀缩程度也不同，这时如果板能自由 翘曲，则板内不会产生应力，但板因受约束阻力不能自由翘曲，因而在板面温度高于板 底时板面将产生压缩应力，板底产生拉伸应力，这种应力即为翘曲应力。夜间气温下降 后，板表面温度较板底温度低的情况下，当翘曲变形受阻时，则板面产生拉伸应力，板 底产生压应力。

（2）材料本身的内应力

A、由于施工期间混凝土硬化收缩所产生的应力； B、由于混凝土材料之间的化学反应产生的应力。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

3、其他应力

除荷载应力与温度应力外尚有以下几种应力：
（3）由于基层或路床土基体积发生变化而产生的应力。 （4）其他如冻胀、地震、水害及交通事故等均可能产生应力。


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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

2、温度应力

板受温度变化的影响而产生的应力
摩擦应力 摩擦应力 按板的平均温度（指沿板厚温度分布的平均值）来分析，其值随不同 季节不同时间均有很大差别。一般情况，一年中板的温度以冬季早晨最低，而以夏季中 午前后最高。 由于以上温度变化，板本身将产生水平方向的伸缩，又由于板和基层间的摩阻作用 及接缝端部的约束，将限制板的收缩和膨胀。因此，产生与板面平行的应力，此应力称 为摩擦应力或称板端约束应力。 板的平均温度下降时，板将收缩，此时摩擦应力为拉伸；板的平均温度上升时则相 反为压缩。
板的横向将产生较大的弯曲应力。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析

1、荷载应力 车轮荷载对于混凝土板产生如下应力：

（1）由于荷重产生垂直方向的压应力； （2）由于荷重产生横向弯曲应力。

现按以下两种情况进行分析： A、分析时要考虑荷载作用于三个不同部位，即板角、板边及板中的不同情况。不同 的部位对荷载的反应也有不同。 B、板面产生拉应力的情况。当车轮荷载施加于板角时，则板的弯曲类似于悬臂梁。 即在顶面产生拉应力。 C、板底产生拉伸应力的情况。在板中（即距板边一定距离，或称板的内部）或板边 缘处施加荷载时，板的弯曲类似梁，则在板的底部产生拉伸应力。 因此在进行混凝土路面板的荷载应力分析时，一般均指弯曲应力。 在同一荷载作用下，板角由于在两个方向均不连续，故应力一般较大。板边仅 在一个方向不连续，故应力一般稍小。而板中由于板在各个方向均是连续的，故应 力最小。
一般均忽略不计。在夜间，其翘曲应力作用在板面为拉伸，在板底为压缩，在荷载作用
下，板中及板边的荷载应力作用在板面为压缩，作用在板底为拉伸，与翘曲应力的符号 恰好相反，因此可以认为是相互抵消关系。由于夜间的翘曲应力值很小；而且可以为荷 载应力所抵消，一般不作为控制条件。对于板角其荷载应力由于板翘曲使基础部分失去 支承作用，其荷载应力最大，且和温度应力是迭加的。
凝土路面。
3、钢筋混凝土路面：面层内配置纵横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。 4、连续配筋混凝土路面：面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土
路面。
5、钢纤维混凝土路面：在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。 6、复合式路面：面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面。
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一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
三、交通荷载分析
（二）、轴载调查与分析

2、各类车辆按轴型称重和统计时，可采用以轴型为基础的轴载当量换算系数法计算分析设 计车道使用初期的设计轴载作用次数。随机统计3000辆2轴6轮及以上车辆中单轴、双联轴 和三联轴等不同轴型出现的单轴次数，并分别称取其单轴轴重。可按单轴轴重级位统计整 理后得到周载谱，并按下式计算确定不同轴重级位的设计轴载当量换算系数；