水泥混凝土路面荷载应力的三维尺寸分析

吕新丽，黄 旭，陈斯柯

(1.湖南省株洲市规划设计院，湖南株洲 412007;2.湖南省株洲市交通运输局，湖南株洲 412007)

水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好，使用寿命长，维修和养护费用低等优点，在高等级公路中得到了很大的发展，随着水泥混凝土路面的广泛应用，路面在车辆荷载的反复作用下，出现裂缝、沉陷、碎板、板角断裂等病害，不仅影响路面美观，还严重影响公路的使用寿命。究其原因，主要有水、车辆超载、施工控制质量不严、设计方面缺陷等因素，为促进水泥混凝土路面的发展，对车辆荷载应力作用下面层板长宽和厚度之间的相关性进行研究，为今后的水泥混凝土路面设计提供参考。

现行水泥混凝土路面设计规范的建议是“普通混凝土面层一般为4～6 m，面层板的长宽比不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25 m2，而面层厚度的参考范围只跟交通等级、公路等级、变异水平等因素选定”。文献［1］提出的建议是“为了控制有翘曲应力所产生的裂缝，面板的长度一般都在4～6 m范围内选用，基层的刚度越大，选用的间距应越短”。由于目前对混凝土路面的板长和板厚的相关性没有统一的认识，在设计时没有把板长和板厚关系动态的联系起来，平面尺寸一定时，板厚的选取范围太大，若选的板厚太薄，导致路面裂缝等病害的产生;相反，板厚太大，造成不必要的浪费。因此，本文采用三维有限元法对混凝土面板的板长和板厚的相关性的荷载应力进行深入分析，此外对面板弹性模量及面板与基层的层间接触状况也进行了分析，以探求水泥混凝土路面板在荷载应力下的合理的平面和厚度尺寸。……