淺析混凝土路面的承載力
水泥混凝土（素混凝土）路面是山東地區(qū)加油站選用的主要硬化地面形式之一，由于公司部分加油站臨近煤礦區(qū)或物流區(qū)，且車輛超載運(yùn)輸現(xiàn)象也較為普遍和嚴(yán)重，因此很多路面在使用初期就發(fā)生了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損壞，路面的使用壽命大大縮短，嚴(yán)重影響了加油站的經(jīng)營(yíng)銷售、通行能力、行車安全和投資效益。因此，為解決大載重車輛地區(qū)的混凝土地面易破損問題，需要在施工開展前分析此地段的極限車輛荷載與混凝土地面的設(shè)計(jì)方法。
本文主要從混凝土地面承載力的主要影響因素入手，重點(diǎn)分析各因素對(duì)地面造成破壞的原因并根據(jù)破壞原因進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)測(cè)算，最后針對(duì)各破壞因素的極限值進(jìn)行承載力比對(duì)，確定固定厚度的混凝土路面的極限承載力。
目的是簡(jiǎn)單清晰的確定混凝土的豎向承載力與混凝土厚度的比例關(guān)系。
混凝土地面承載力主要有四個(gè)影響因素，分別為：基礎(chǔ)承載力，混凝土標(biāo)號(hào)，混凝土厚度，及設(shè)計(jì)形式。
基礎(chǔ)承載力（計(jì)算目標(biāo)值）：由于重點(diǎn)分析混凝土路面的承載力情況，且設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的三元
結(jié)構(gòu)（15CM黃土墊層、15CM砂石墊層）一般情況下符合基礎(chǔ)要求，因此計(jì)算中的基礎(chǔ)一律按無限寬（剛性）基礎(chǔ)進(jìn)行考慮（根據(jù)厚度進(jìn)行求解）。
混凝土標(biāo)號(hào)：混凝土中的標(biāo)號(hào)與剛度是成正比的即標(biāo)號(hào)越大，混凝土的剛度越大，因此路面選擇過低標(biāo)號(hào)的混凝土?xí)?dǎo)致整體路面的網(wǎng)裂，而選擇過高標(biāo)號(hào)的混凝土?xí)?dǎo)致整體路面的剛度過大，呈現(xiàn)脆性即易整體開裂，因此標(biāo)號(hào)的正確選擇也是混凝土路面能否長(zhǎng)期保持良好情況的重要因素，所以本文中的混凝土標(biāo)號(hào)一律選用設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的C30標(biāo)號(hào)。
混凝土厚度（一般為18CM-30CM）：根據(jù)公式分別代入25CM、28CM、30 CM。以25CM厚的C30混凝土為例，C30軸心抗壓是20.1Mpa=20.1N/mm2=20.1×1000000N/m2，相當(dāng)于20.1×100000千克（五個(gè)零，除以10，重力加速度），也就是20.1×100噸，2010噸，即2010噸/m2，因?yàn)槭?5CM厚混凝土，所以需要乘以0.25，因此推算每立方米的，25CM厚的C30混凝土的設(shè)計(jì)抗壓能力約為502.5噸/m3。（初略計(jì)算，C30，厚25cm，最大只能承受63.245噸）
設(shè)計(jì)形式：由于上述影響因素均對(duì)混凝土的抗壓進(jìn)行考慮（即垂直地面方向），因此均按設(shè)計(jì)院提供的素混凝土方案，未進(jìn)行配筋處理。
根據(jù)上述分析可以看出，素混凝土路面的抗壓承載力主要取決于混凝土厚度，因此需要根據(jù)已知厚度可以通過公式計(jì)算出極限承載力。
Fcd=0.7·βh·Ftd·Um·H
Fcd——混凝土最大集中返力；
βh——對(duì)于厚度小于300mm時(shí)，取1；
Ftd——軸心抗拉應(yīng)力（C30取1.39mpa）；
Um——高度換算比=2·（a+b）+4H，a=20cm,b=60cm（a,b分別為輪跡寬、長(zhǎng)）;
H ——厚度。
帶入數(shù)值即對(duì)應(yīng)關(guān)系：
C30混凝土 25CM 極限車輛承載力：63.245噸；
C30混凝土 28CM 極限車輛承載力：74.104噸；
C30混凝土 30CM 極限車輛承載力：81.732噸。
以上計(jì)算式只能計(jì)算出素混凝土路面在垂直方向上的極限承載力，但實(shí)際路面在對(duì)大車進(jìn)行承重的過程中不僅僅垂直方向收到力的作用，水平方向也存在相當(dāng)大的剪力，尤其是在汽車剎車與啟動(dòng)頻繁地段的剪力，因此為了避免混凝土在橫向上被拉碎，對(duì)于大荷載的地區(qū)或車輛頻繁的地區(qū)需要考慮進(jìn)行配筋處理，一般情況均為距離混凝土上表面4-5CM（保護(hù)層厚度）進(jìn)行鋼筋配制。
因此若需在混凝土地面中增設(shè)鋼筋，鋼筋配比的設(shè)計(jì)須由設(shè)計(jì)院根據(jù)汽車的極限荷載進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，并考慮實(shí)際造價(jià)問題出具切實(shí)可行的配比方案。
在現(xiàn)實(shí)中，除了以上因素對(duì)混凝土有很大影響外，還需要注意施工中的保養(yǎng)，一定要待混凝土達(dá)到齡期后才可以進(jìn)行承重，否則過早的承重會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)提前破壞，造成后期檢修的不良影響。
養(yǎng)生方式：混凝土板制作完畢后應(yīng)立即養(yǎng)生，并噴灑養(yǎng)生劑及保濕覆蓋的方式養(yǎng)生。在雨季或養(yǎng)生用水充足的情況下，也可采用覆蓋砂、舊麻袋、草袋、草簾、稻草等灑水濕養(yǎng)生
方式。不宜使用圍水養(yǎng)生方式。晝夜溫差大的地區(qū)，路面攤鋪后3d內(nèi)宜采取覆蓋保溫措施防止發(fā)生裂縫和斷板。
養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土彎拉強(qiáng)度增長(zhǎng)情況而定，當(dāng)大于等于設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的80％時(shí)，可停止養(yǎng)生。一般養(yǎng)生天數(shù)宜為14~21d，不應(yīng)少于14d。摻粉煤灰的水泥混凝土路面，最短養(yǎng)生時(shí)間不宜少于28d。養(yǎng)生期保護(hù)，混凝土板在養(yǎng)生期間和填縫前，嚴(yán)禁人、畜、車輛通行，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度40％，撤除養(yǎng)生覆蓋物后，行人方可通行。在確需行人、車輛橫穿平面道口時(shí)，在路面養(yǎng)生期間，應(yīng)搭建臨時(shí)便橋。
以上就是對(duì)影響混凝土承載力的主要因素進(jìn)行的分析，通過確定部分計(jì)算量，最終得出混凝土路面的極限承載力，由此可以作為前期進(jìn)行混凝土方案的設(shè)計(jì)依據(jù)，盡量在設(shè)計(jì)階段規(guī)避混凝土路面不符合現(xiàn)實(shí)承載力的弊端，盡可能規(guī)避由于考慮不足而導(dǎo)致后期的反復(fù)維修與停業(yè)整頓。
不過以上的計(jì)算均為粗略考慮，部分?jǐn)?shù)據(jù)為已擬定的固定數(shù)據(jù)，且本計(jì)算式中考慮因素較為單一，因此所算數(shù)值僅能起到參考作用，更為精確的數(shù)值需要與設(shè)計(jì)院進(jìn)行對(duì)接，確定最終方案。
投資建設(shè)部
孫赫男
2012年3月26日
