
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)分析各因素對地面造成破壞的原因并根據(jù)破壞原因進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)測算,最后針對各破壞因素的極限值進(jìn)行承載力比對,確定固定厚度的混凝土路面的極限承載力。
目的是簡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影響因素,分別為:基礎(chǔ)承載力,混凝土標(biāo)號,混凝土厚度,及設(shè)計形式。
基礎(chǔ)承載力(計算目標(biāo)值):由于重點(diǎn)分析混凝土路面的承載力情況,且設(shè)計院設(shè)計的三元
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:混凝土中的標(biāo)號與剛度是成正比的即標(biāo)號越大,混凝土的剛度越大,因此路面選擇過低標(biāo)號的混凝土?xí)?dǎo)致整體路面的網(wǎng)裂,而選擇過高標(biāo)號的混凝土?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)號的正確選擇也是混凝土路面能否長期保持良好情況的重要因素,所以本文中的混凝土標(biāo)號一律選用設(shè)計院設(shè)計的C30標(biāo)號。
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(五個零,除以10,重力加速度),也就是20.1×100噸,2010噸,即2010噸/m2,因為是25CM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)計抗壓能力約為502.5噸/m3。(初略計算,C30,厚25cm,最大只能承受63.245噸)
設(shè)計形式:由于上述影響因素均對混凝土的抗壓進(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——對于厚度小于300mm時,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);
H ——厚度。
帶入數(shù)值即對應(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。
以上計算式只能計算出素混凝土路面在垂直方向上的極限承載力,但實際路面在對大車進(jìn)行