附录A 预应力混凝土路面面板应力分析及计算流程
A.1 荷载应力分析
A.1.1 预应力混凝土路面面板的临界荷位应为面板纵向边缘中部。
A.1.2 设计轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力可按下式计算:
σLr=kfkcσL (A.1.2)
式中:σLr——荷载疲劳应力(MPa);
kf——考虑设计基准期内荷载应力累积疲劳作用的疲劳应力系数,按本规范附录A第A.1.4条计算确定;
kc——考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数,按道路等级查表A.1.2确定;
σL——荷载应力(MPa)。
A.1.3 设计轴载在临界荷位处产生的荷载应力可按下列公式计算:
式中:r——预应力混凝土板的相对刚度半径(m);
h——混凝土板的厚度(m);
Ps——设计轴载的单轴重(kN);
Ec——混凝土弯拉弹性模量(MPa);
Et——基层顶面当量回弹模量(MPa),按本规范附录A第A.1.5条计算。
A.1.4 设计基准期内的荷载疲劳应力系数可按下式计算:
kf=(Ne)ν (A.1.4)
式中:Ne——设计基准期内设计车道所承受的设计轴载累计次数;
ν——与混合料性质有关的指数,在预应力混凝土路面中,ν=0.057。
A.1.5 新建道路的基层顶面当量回弹模量可按下列公式计算:
式中:E0——路床顶面的当量回弹模量(MPa);
Ex——基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa),按式(A.1.5-2)计算;
E1、E2——基层和底基层或垫层回弹模量(MPa);
hx——基层和底基层或垫层的当量厚度(m),按式(A.1.5-3)计算;
Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN·m),按式(A.1.5-4)计算;
h1、h2——基层和底基层或垫层的厚度(m);
a、b——与Ex/E0有关的回归系数,分别按式(A.1.5-5)和式(A.1.5-6)计算。
底基层和垫层同时存在时,可先按式(A.1.5-2)~式(A.1.5-4)将底基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层,然后再与基层一起按上述各式计算基层顶面当量回弹模量。无底基层和垫层时,相应层的厚度和回弹模量分别以零值代入式(A.1.5-1)~式(A.1.5-6)进行计算。
A.1.6 在旧柔性路面上铺筑预应力混凝土面层时,原柔性路面顶面的当量回弹模量可按下式计算:
Et=13739ω0-1.04 (A.1.6)
式中:ω0——以后轴重100kN的车辆进行弯沉测定,经统计整理后得到的原路面计算回弹弯沉值(0.01mm)。
A.1.7 最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力可按下式计算:
σL,max=kcσLm (A.1.7)
式中:σL,max——最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力(MPa);
σLm——最重轴载Pm在四边自由板临界荷位出产生的最大荷载应力(MPa),按式(A.1.3-1)计算,式中的设计轴载Ps改为最重轴载Pm(以单轴计,kN)。