混凝土铺面荷载应力计算

B.2.1　单一圆形均布荷载或可近似为单一圆形均布荷载,位于无限大板中部的荷载应力按式(B.2.1-1)计算,位于半无限大板边缘的荷载应力按式(B.2.1-2)计算,位于1/4无限大板角隅的荷载应力按式(B.2.1-3)计算。

式中：P——单圆荷载重(kN);

σp.i——板中荷载应力(kPa);

σp.e——板边荷载应力(kPa);

σp.c——板角隅荷载应力(kPa);

a——荷载圆当量半径(m);

Ap——荷载接地面积(m2);

hc——混凝土面层板厚度(m);

Ec——弯拉弹性模量(MPa);

νc——泊松比;

lc——混凝土面层板相对刚度半径(m);

Dc——混凝土面层板截面弯曲刚度(MN·m);

k——地基反应模量(MPa/m);

kr——考虑板间传荷和基层超宽效应系数。板边或两对角一角隅受荷,接缝不设拉杆、传力杆时取0.95～0.90。接缝设拉杆和传力杆时取0.85～0.75;四对角的一角隅受荷,接缝不设拉杆和传力杆时取0.90～0.80,接缝设拉杆和传力杆时取0.75～0.65,粒料基层时取高值,刚性基层时取低值,半刚性基层时取中值;当缝边缘两侧,对角角隅均有荷载时,不计板间传荷和基层超宽效应,该值取1.0(图B.2.1)。

图B.2.1　荷载作用位置示意

B.2.2　荷载圆半径较小且位于板中部或边缘时,基于薄板理论的B.2.1条的荷载应力稍偏大,可通过修正荷载圆半径的方法加以修正。修正荷载圆半径的公式如式(B.2.2)所示：

式中：a——荷载圆当量半径(m),按式(B.2.1-6)计算;

ah——考虑板厚修正后的荷载圆修正半径(m);

γ,θ,λ——回归系数。板中受荷时,γ=1,θ=0.65,λ=0.63;板边受荷时,γ=1.85,θ=0.65,λ=0.95。

B.2.3　运输车辆的双轮单轴荷载位于面层板纵缝边缘中部时(图B.2.3)的荷载应力按式(B.2.3)计算：

式中：σps——板纵缝边缘中部的荷载应力(MPa);

Ps——设计轴载的单轴重(kN);

hc——混凝土面层板厚度(m);

lc——混凝土面层板相对刚度半径(m),按式(B.2.3-2)计算;

Dc——混凝土面层板截面弯曲刚度(MN·m),按式(B.2.1-5)计算;

Et——地基当量回弹模量(MPa)。

图B.2.3　单轴荷载位于纵缝边缘示意

B.2.4　运输车辆的双轮单轴荷载位于分离式双层板的纵缝边缘中部时,上层板的荷载应力σps.c按式(B.2.4-1)确定;下层板的荷载应力σps.b按式(B.2.4-2)确定。

式中：σps.c——上层板荷载应力(MPa);

σps.b——下层板荷载应力(MPa);

Ps——设计轴载的单轴重(kN);

hc——上层板厚度(m);

Dc——上层板的截面弯曲刚度(MN·m),按式(B.2.1-5)计算;

hc——混凝土面层板厚度(m);

Ec——混凝土面层板弯拉弹性模量(MPa);

νc——混凝土面层板的泊松比;

Db——下层板截面弯曲刚度(MN·m);

lcb——双层板总相对刚度半径(m)。

B.2.5　最重轴载的最大荷载应力σp,m可按第B.2.3条和第B.2.4条确定,只需将设计轴载Ps改最重轴载Pmax即可。(https://www.xing528.com)

B.2.6　港区装卸机械、运输车辆和集装箱箱角荷载作用于不同荷位处的荷载应力按下列公式计算：

式中：σc——混凝土面层临界荷位处面层板最大弯拉应力(MPa)。

kr——考虑板间传荷和基层超宽效应系数,板边受荷时,纵缝不设拉杆的道路可取0.95,纵缝设拉杆的道路可取0.85～0.90,纵、横缝设拉杆、传力杆的堆场可取0.75～0.80;粒料基层时取高值,刚性基层时取低值,半刚性基层时取中值;当纵、横缝边缘两侧均有荷载时,不计板间传荷和基层超宽效应,该值取1.0。

kL——板长修正系数。

Fc——与荷载类型及荷位有关的回归系数,可按表B.2.6取值。

a1,a2,a3——与荷载类型及荷位有关的回归系数,可按表B.2.6取值。

Ec,hc——面层混凝土弹性模量(MPa)、厚度(m)。

Dc,Db——混凝土面层、基层弯曲刚度(MN·m),按式(B.2.1-5)、式(B.2.4-3)计算。

Px——设计荷载量(MN),x为s时为标准单轮荷载;x为m时为m层堆高集装箱箱角设计荷载,或支腿(支座、支轮)最大荷载。

——混凝土铺面结构弯矩系数。

lcb——双层板的弯曲刚度半径(m),按式(B.2.4-4)计算。

a——荷载当量圆半径(m),标准单轮、支腿荷载按泵基础,按式(B.2.1-6)计算,集装箱箱角荷载按式(B.2.6-4)计算。

de——集装箱箱角之间净间距(m)。

L——面层板的横缝间距,即板长(m)。

Et——当量地基综合回弹模量(MPa)。

表B.2.6　荷载应力的回归系数

B.2.7　铺面结构临界荷位位于板边缘时,混凝土面板荷载应力可先查图B.2.7-2“板边弯矩影响图”得到的轮印范围内的小格块数Np,再代入式(B.2.7)确定。

式中：σp——混凝土面层的荷载应力(MPa);

hc——混凝土面层板厚度(m);

lc——地基板相对刚度半径(m),按式(B.2.1-4)计算;

图B.2.6　港区荷载及作用位置示意

q——荷载的分布集度(MPa);

β——接缝传荷系数,设拉杆假缝、企口缝,设传力杆的平缝：β=0.25,其他：β=0。

图B.2.7-1　飞机主起落架轮载作用位置示意

B.2.8　条形荷载作用下的混凝土面板荷载应力按式(B.2.8)确定。

图B.2.7-2　板边弯矩影响图

式中：σp——混凝土面板荷载应力(MPa);

q——条形荷载的分布集度(MPa);

lc——地基板相对刚度半径(m),按式(B.2.1-4)计算;

hc——混凝土面层板厚度(m);

Δ——条形荷载的分布宽度(m)。

B.2.9　均布荷载及板厚度方向温、湿度均匀变化引起的混凝土板拉应力按式(B.2.9)确定。

式中：σp——混凝土面板荷载应力(MPa);

q——均布面荷载的分布集度(MPa);

hc——混凝土面层板厚度(m);

图B.2.8　条形荷载示意

μ——基层与板的层间摩阻系数,基层为水泥、石灰、沥青稳定类时取1.8,基层为粒料类时取1.5,设薄膜夹层时取0.4;

L——板接缝间距,即板长或板宽。