浅析混凝土路面的承载力
水泥混凝土(素混凝土)路面是山东地区加油站选用的主要硬化地面形式之一,由于公司部分加油站临近煤矿区或物流区,且车辆超载运输现象也较为普遍和严重,因此很多路面在使用初期就发生了严重的结构损坏,路面的使用寿命大大缩短,严重影响了加油站的经营销售、通行能力、行车安全和投资效益。因此,为解决大载重车辆地区的混凝土地面易破损问题,需要在施工开展前分析此地段的极限车辆荷载与混凝土地面的设计方法。
本文主要从混凝土地面承载力的主要影响因素入手,重点分析各因素对地面造成破坏的原因并根据破坏原因进行简单的数据测算,最后针对各破坏因素的极限值进行承载力比对,确定固定厚度的混凝土路面的极限承载力。
目的是简单清晰的确定混凝土的竖向承载力与混凝土厚度的比例关系。
混凝土地面承载力主要有四个影响因素,分别为:基础承载力,混凝土标号,混凝土厚度,及设计形式。
基础承载力(计算目标值):由于重点分析混凝土路面的承载力情况,且设计院设计的三元
结构(15CM黄土垫层、15CM砂石垫层)一般情况下符合基础要求,因此计算中的基础一律按无限宽(刚性)基础进行考虑(根据厚度进行求解)。
混凝土标号:混凝土中的标号与刚度是成正比的即标号越大,混凝土的刚度越大,因此路面选择过低标号的混凝土会导致整体路面的网裂,而选择过高标号的混凝土会导致整体路面的刚度过大,呈现脆性即易整体开裂,因此标号的正确选择也是混凝土路面能否长期保持良好情况的重要因素,所以本文中的混凝土标号一律选用设计院设计的C30标号。
混凝土厚度(一般为18CM-30CM):根据公式分别代入25CM、28CM、30 CM。以25CM厚的C30混凝土为例,C30轴心抗压是20.1Mpa=20.1N/mm2=20.1×1000000N/m2,相当于20.1×100000千克(五个零,除以10,重力加速度),也就是20.1×100吨,2010吨,即2010吨/m2,因为是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混凝土的设计抗压能力约为502.5吨/m3。(初略计算,C30,厚25cm,最大只能承受63.245吨)
设计形式:由于上述影响因素均对混凝土的抗压进行考虑(即垂直地面方向),因此均按设计院提供的素混凝土方案,未进行配筋处理。
根据上述分析可以看出,素混凝土路面的抗压承载力主要取决于混凝土厚度,因此需要根据已知厚度可以通过公式计算出极限承载力。
Fcd=0.7·βh·Ftd·Um·H
Fcd——混凝土最大集中返力;
βh——对于厚度小于300mm时,取1;
Ftd——轴心抗拉应力(C30取1.39mpa);
Um——高度换算比=2·(a+b)+4H,a=20cm,b=60cm(a,b分别为轮迹宽、长);
H ——厚度。
带入数值即对应关系:
C30混凝土 25CM 极限车辆承载力:63.245吨;
C30混凝土 28CM 极限车辆承载力:74.104吨;
C30混凝土 30CM 极限车辆承载力:81.732吨。
以上计算式只能计算出素混凝土路面在垂直方向上的极限承载力,但实际路面在对大车进行