道路结构力学计算
结构力学考研公式
结构力学考研公式
结构力学考研公式包括但不限于：
1. 二跨等跨梁的内力和挠度系数：在均布荷载作用下，M=表中系数×ql²，V=表中系数×ql，w=表中系数×ql4/(100EI)；在集中荷载作用下，M=表中系数×Fl，V=表中系数×F，w=表中系数×Fl³/(100EI)。
2. 三跨等跨梁的内力和挠度系数：在均布荷载作用下，M=表中系数×ql²，V=表中系数×ql。
3. 不等跨连续梁的内力系数：二不等跨梁的内力系数中，M=表中系数
×ql²1，V=表中系数×ql1；三不等跨梁内力系数中，“┌┐”形刚架内力计算表一和“┌┐”形刚架内力计算表二以及“”形刚架的内力计算表。
此外，还有截面几何与力学特征表、截面抵抗矩、截面回转半径等公式。
这些公式和系数都是结构力学中常用的，对于理解和计算结构力学问题非常重要。
以上信息仅供参考，建议查阅结构力学书籍或咨询专业人士获取更准确的信息。
公路工程施工质量验收规范最新版
公路工程施工质量验收规范最新版第一章：总论1、道路工程试验检测工作是设计参数确定、施工质量控制、工程质量验收评定、养护管理决策的重要环节。
2、掌握路基路面工程的基本知识、试验数据处理方法、公路工程质量检验评定标准和公路技术状况评定标准。
第一节：基本知识一、对路基路面的要求1、道路工程：按使用性质分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路等。
2、公路的行政等级：按行政等级分为国道、省道、县道、乡道、村道。
3、公路的技术等级：按使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个技术等级。
4、公路设计基本要求：满足车辆快速、安全、舒适且经济运行的基本要求。
5、公路的主要组成：公路的空间几何组成包括位置、形状、尺寸。
6、公路中线的平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线等基本线形要素组成。
7、纵曲线形由直坡段、竖曲线等基本要素组成。
8公路的结构组成部分有路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和交通服务设施等，路基和路面是公路的主要结构物。
9、对路基的要求：路基应具有足够的强度、稳定性、耐久性。
10、对路面的要求：路面应具有足够的强度、刚度、良好的水温稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性。
二、路基工程设计与施工1、路及典型断面形式：路堤路堑填挖结合（半填半挖）。
2、路基工作区：路基工作区是指汽车荷载通过路面传递到路基的应力与路基土自重应力之比大于0.1的应力分布范围。
3、路基层位：路床、上路堤、下路堤、低路堤。
4、路床：指路面结构层以下0.8m或1.2m范围内的路基部分；又分为上路床和下路床两层。
上路床厚度为0.3m；下路床厚度在轻、中等及重交通荷载等级下为0.5m，特重、极重交通荷载等级为0.9m。
5、路堤分为上路堤和下路堤止路堤是指路床以下0.7m厚度范围的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。
6、低路堤：高度小于路基工作区深度的路堤。
7、路基横断面的几何尺寸：宽度、高度、边坡坡度组成。
线荷载弯矩计算公式
线荷载弯矩计算公式线荷载弯矩计算公式在结构力学中可是个相当重要的家伙！咱先来说说啥是线荷载。
比如说，一根长长的梁上，均匀分布着一堆重量，这每单位长度上的重量就是线荷载啦。
那线荷载弯矩计算公式是啥呢？简单来说，对于一个简支梁，当线荷载为 q ，梁的跨度为 L 时，跨中弯矩 M = qL²/8 。
为了让您更明白这公式咋用，我给您举个例子。
就说有个仓库，它的屋顶梁长度是 8 米，上面均匀分布着每米 100 牛的重量。
那这线荷载 q 就是 100 牛/米。
按照公式算，跨中弯矩 M = 100×8²÷8 = 800 牛·米。
这就意味着在这根梁的中间位置，承受着 800 牛·米的弯矩。
您可能会想，这公式到底准不准呢？我曾经参与过一个小厂房的设计，当时就得算那些钢梁的弯矩。
我们用这个公式算出来的结果，和后来实际使用中的情况还挺吻合的。
这就说明，只要咱用对了，这公式可靠谱啦！在实际工程中，线荷载的情况可复杂得多。
有时候不是均匀分布的，这时候就得把线荷载分段来算。
还有的时候，梁不是简支的，可能有一端固定，一端悬挑，那计算公式又得变一变。
但不管咋变，线荷载弯矩计算公式都是基础中的基础。
就像盖房子得先打地基一样，只有把这个搞明白了，才能在结构设计的道路上越走越稳。
我还记得有一次，和同事们一起讨论一个桥梁的设计方案。
大家对线荷载弯矩的计算结果有不同的看法，争得那叫一个热火朝天。
最后还是重新仔细地分析了荷载分布和梁的支撑情况，才得出了一致的结论。
从那以后，我每次用这个公式都更加小心谨慎，反复检查各种条件是不是都考虑周全了。
总之，线荷载弯矩计算公式虽然看起来简单，但要用好它，还得下点功夫，多琢磨琢磨实际情况。
希望您通过我的讲解，能对线荷载弯矩计算公式有更清楚的认识！。
半刚性基层沥青路面反射裂缝形成试验及扩展机理研究
半刚性基层沥青路面反射裂缝形成试验及扩展机理研究利维康道让旧路更具价值摘要基于应变水平进行道路结构起裂层位预估并应用断裂力学理论阐述裂缝形成及扩展原因，采用室内试验测试沥青路面各结构层的极限弯拉应变，研究荷载作用下半刚性基层沥青路面裂缝形成及扩展机理。
在试验路段的各层位布设XYJ-2型应变传感器，监测道路结构的应变规律。
结果表明：土基回弹模量较低时，原始开裂点在基层及底基层发生；裂缝尖端的应力强度因子均高于材料的断裂韧度，原始裂缝将会由于荷载作用而持续扩张，直至形成贯通裂缝。
关键词：沥青路面；半刚性基层；反射裂缝；起始层位；应变水平；裂缝扩展；应力强度因子；断裂韧度引言半刚性基层沥青路面在我国广泛应用[1]，如水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、石灰粉煤灰稳定碎石、石灰粉煤灰稳定沙砾、石灰稳定土等[2]。
水泥稳定碎石及石灰粉煤灰稳定碎石具备较高的抗压强度，并具备一定的水稳定性，广泛应用在道路结构的基层和底基层[3]；石灰稳定土等可自成板体，且具备一定抗压强度，广泛应用在底基层中[4]。
采用半刚性材料的高等级公路一般选用15～20 cm面层材料，包括上面层、中面层及下面层；25～40 cm基层材料，15～30 cm底基层材料[5]。
该种路面结构由于半刚性基层具备较大的刚度，所以道路结构承载能力较强，路面车辙现象较轻[6]。
调查发现：在使用2～3年，路表开裂病害就开始出现，且随应用年限增长，开裂病害更严重，与实际路面设计寿命不一致[7]。
半刚性基层沥青路面设计过程中采用弹性层状体系理论进行道路结构力学计算。
在该种理论体系下，半刚性道路结构多数层位为受压状态，个别层位承受较小的拉应力。
按照应变疲劳破坏或者应力疲劳破坏的基本准则，道路结构开裂的几率较小，使用寿命将会很长，而这种结果显然与道路实际使用状况有很大差别[8]。
当前，有学者采用黏弹塑性有限元数值模拟技术得到的计算结果与采用弹性层状体系计算的结果有一定的差别，交通荷载作用下，半刚性基层道路结构原始开裂点存在争议[9]。
车道荷载系数0.518-概述说明以及解释
车道荷载系数0.518-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方向展开：车道荷载系数是描述道路结构荷载作用的重要参数，它可以影响道路设计、施工和维护的安全性和经济性。
在道路工程中，我们需要合理地确定车道荷载系数，以确保道路结构能够承受不同程度的荷载。
本文将介绍车道荷载系数的定义和计算方法，并总结其影响因素，最后给出结论和建议。
车道荷载系数是指单位面积道路横截面上所受到的荷载与标准车道的荷载比值。
它反映了不同车辆类型的荷载对道路结构的影响程度。
通过合理地确定车道荷载系数，我们可以准确评估道路结构的承载能力，从而防止过度设计或设计不足的情况发生。
在计算车道荷载系数时，我们需要考虑多个因素，包括车辆类型、车辆载荷、车辆流量等。
通过将各种因素的影响考虑进去，我们可以得到更准确的车道荷载系数。
在实际工程中，我们通常使用几种常见的计算方法，如经验公式和数值模拟方法，来确定车道荷载系数的数值。
车道荷载系数的大小直接影响道路结构的设计和施工。
如果车道荷载系数过大，会导致道路结构不够牢固，增加道路维护和修复的成本。
如果车道荷载系数过小，会导致道路结构显得过于保守，造成资源的浪费。
因此，确定合理的车道荷载系数对于道路工程具有重要意义。
综上所述，本文将详细介绍车道荷载系数的定义和计算方法，并总结影响车道荷载系数的因素。
通过本文的研究，我们可以更好地了解车道荷载系数的意义和作用，为道路结构的设计、施工和维护提供科学依据。
在结论部分，我们将给出有关车道荷载系数的结论和建议，以期为道路工程的发展做出贡献。
文章结构部分的内容可以参考以下写法：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行论述：引言、正文和结论。
引言部分（第1章）将概述本文的研究背景、意义和目的，以引领读者对车道荷载系数的研究有一个整体的认识。
正文部分（第2章）将详细介绍车道荷载系数的定义和计算方法。
首先，我们将给出车道荷载系数的准确定义，以便读者理解其概念和作用。
长寿命沥青路面结构设计方法与设计原则
长寿命沥青路面结构设计方法与设计原则刘矿军【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】2页(P302-303)【作者】刘矿军【作者单位】邯郸市交通运输局公路工程质量监督中心【正文语种】中文在我国，大规模公路网沥青混凝土路面的损坏给路面维修造成了很大压力，尤其是随着交通量的增加和路面损坏的加速，使得路面维修的费用急剧增加，对交通的影响也日益突出。
为了减少路面的维修，修建长寿命路面是一个明智的选择。
然而修筑这种全厚式的沥青路面还不现实，为了提高沥青混凝土路面的质量，在我国的路面实践中采用了许多新的技术，如采用SHRP沥青评价技术、Superpave的混合料设计技术、SMA路面、聚合物改性沥青和纤维改性沥青等。
这些技术的应用虽然在一定程度上改善了路面质量，但路面初期损坏依然存在。
因此，这里提出的长寿命沥青路面结构要结合我国长期以来修筑的半刚性基层沥青路面，在半刚性基层沥青路面结构的基础上，参照国外的研究成果和前面几章的计算结果，选取合适的设计控制指标，来进行长寿命沥青路面结构的设计。
长寿命沥青路面特点长寿命路面是一种性价比很高的路面。
近年来越来越多地引起各国道路工作者的重视。
美国沥青路面协会（APA）对长寿命路面做了大量研究并与奥本大学合作推出了长寿命路面计算程序“PerRoad 2.4”，欧洲国家成立了“长效性路面研究组”。
我国一些道路工作者也在进行长寿命路面的研究。
国际上，长寿命沥青路面与传统路面不同的是：路面结构总厚度（路基以上部分）比用粒料基层薄；路面裂缝减少，裂缝、车辙等病害限制在面层顶部，维修方便；这种路面的寿命在50年以上是指在定期维修、罩面等养护的条件下。
它具有一个抗车辙的、不透水的、耐磨损的面层，一个耐久的、抗车辙的联结层和一个抗疲劳、耐久的基层组成。
长寿命沥青路面设计方法各国的沥青路面设计方法，归纳起来起来可分为经验法和力学经验法两大类。
桥梁抱箍法施工方案
星辉路（高鼎路-瓦浦路）新建工程盖梁抱箍法施工方案江苏宏鑫路桥建设有限公司星辉路新建工程项目部二零一二年十一月目录一、方案概述 3二、编制依据 4三、施工重点与难点 5四、盖梁抱箍法结构设计 5五、盖梁抱箍法施工设计计算 8六、安全管理及保证措施 20七、施工应急救援预案 22盖梁抱箍法施工方案一、方案概述1、工程简介星辉路新建工程本次施工部分道路长度约1860 米，宽度为14 米。
其中桥梁三座：3#桥三跨简支梁桥8m+10m+8m 装配式空心板梁，桥宽，5#桥三跨简支梁桥8m+8m+8m 装配式空心板梁，桥宽，6#桥三跨简支梁桥8m+8m+8m 装配式空心板梁，桥宽。
墩柱为五柱（6#桥）式、及八柱式（3#、5#桥桥）结构，立柱高2m，立柱上方为盖梁，如图1所示。
本图尺寸为三号桥盖梁示意图，该盖梁设计尺寸为2460mm×1600mm×1340mm（长×宽×高），设计砼立方米（最大方量），计算以该图尺寸为依据，其他尺寸形式盖梁施工以该计算结果相应调整。
图1 盖梁正面图（单位：cm）2、设计概况1、上部结构：采用三跨简支梁桥8m+10m+8m 装配式钢筋混凝土空心板梁，预制吊装。
采用桥面连续式，三跨一联。
2、下部结构：桥墩采用排架式桥墩，桥台为轻型桥台，桩基采用直接1000mm钻孔灌注桩，单排布置。
3、桥面铺装：从上至下采用100mm沥青混凝土+防水层1mm+100mmC40钢筋砼。
4、伸缩缝：全桥在0#台、3#台处各设置一道RGC-40型钢伸缩缝，在1#墩、2#墩处各设置一道桥面连续缝。
5、搭板：桥台台后机动车道与非机动车道部分设置长8m的搭板，板厚400mm，材料采用C30钢筋混凝土。
6、桥面设2%横坡，由墩台形成，桥面标高不足部分可由砼铺装层调整。
3、周边施工概况桥梁南侧施工便道畅通，无任何障碍物。
桥墩盖梁施工困难，所以本桥盖梁采用抱箍法施工。
本次计算选择3#桥墩盖梁为例，验算盖梁施工中的抱箍应力是否达到施工要求。
坡道载荷转移计算公式
坡道载荷转移计算公式在土木工程中，坡道是一种常见的道路结构，用于连接不同高度的地面。
在设计和施工坡道时，需要考虑到坡道能够承受的载荷，以确保其安全可靠。
坡道的载荷转移计算是一个重要的工程问题，它涉及到材料的强度、结构的稳定性和使用条件等方面的考虑。
本文将介绍坡道载荷转移计算的基本原理和相关公式。
1. 载荷转移的基本原理。
在设计坡道结构时，需要考虑到坡道上的车辆、行人等载荷对坡道的影响。
这些载荷会通过坡道结构传递到地基或支撑结构上，因此需要进行载荷转移计算。
载荷转移计算的基本原理是根据载荷的大小、分布和作用位置，计算出坡道结构上的应力和变形情况，以评估结构的安全性和稳定性。
2. 坡道的载荷类型。
坡道上的载荷主要包括静载荷和动载荷两种类型。
静载荷是指坡道上的固定载荷，如建筑物、设备等的重量。
动载荷是指坡道上移动的载荷，如车辆、行人等的荷载。
在进行载荷转移计算时，需要考虑到这些不同类型的载荷对坡道结构的影响。
3. 坡道的载荷转移计算公式。
坡道的载荷转移计算涉及到结构力学和材料力学等方面的知识，需要综合考虑结构的受力情况和材料的性能参数。
以下是坡道载荷转移计算的基本公式：(1) 坡道的受力分析。
在进行坡道载荷转移计算前，首先需要进行坡道的受力分析。
根据坡道的几何形状和载荷情况，可以计算出坡道上各部位的受力情况，包括受力大小、受力方向和受力位置等参数。
(2) 坡道的应力计算。
根据坡道的受力情况，可以利用应力分析理论计算出坡道上各部位的应力情况。
应力计算需要考虑到坡道的材料性能参数，如抗压强度、抗拉强度等，以确定结构的安全性。
(3) 坡道的变形计算。
坡道受到载荷作用后会发生一定的变形，因此需要进行坡道的变形计算。
变形计算可以利用弹性力学理论进行，根据载荷大小和结构刚度等参数，计算出坡道的变形情况。
(4) 坡道的稳定性评估。
最后需要对坡道的稳定性进行评估。
根据坡道的受力、应力和变形情况，可以评估结构的安全性和稳定性，并进行必要的设计和施工调整。
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水泥混凝土路面力学性能研究综述摘要:水泥混凝土路面的力学性能分析是路面结构设计的基本依据.系统地介绍了水泥混凝土路面结构的弹性地基板、弹性层状体系等各种力学模型,分析了各种力学模型的优缺点,并给出了其解算方法的发展历程.在此基础上,展望了路面力学性能研究的发展趋势.建立水泥混凝土路面结构在荷载和环境因素作用下,力学响应的定量模型,是路面结构设计理论的基本依据[1].近代发展的弹性地基板理论,采用板体理论的简化模型,解算路面的应力、位移并验算其路面结构的强度,已广泛应用到各国路面结构设计中.由于计算机计算能力的不断提高,以及弹性力学和数值计算方面的发展,弹性多层体系、层状体系地基上板的解算已逐步完善及混凝土的强度理论进一步发展,利用计算机模拟路面对静动态荷载的响应,并用优化算法对路面的结构可靠度和经济性进行分析,已成为各国路面设计的发展趋势.作者介绍了路面结构的弹性地基板、弹性层状体系的力学模型,分析各种力学模型的优缺点,并给出了其解算方法的发展历程以及近年的发展动向,在此基础上,展望了路面力学研究的发展趋势.1 弹性地基板的力学模型弹性地基板理论[8]把刚度大的水泥混凝土面层看作是支承于弹性地基上的小挠度弹性板.水泥混凝土路面层的厚度不到其平面尺寸的十分之一,且混凝土是脆性的,面板的挠度远小于其厚度,因此其完全符合薄板小挠度理论.对于面板通常作了如下的假设:1)板为具有弹性常数E(弹性模量)和(泊松比)的等厚度弹性体;2)作用于板上的荷载,其施压面的最小边长或直径大于板厚时,利用薄板弯曲理论进行计算分析,忽略竖向压缩应变和剪应变的影响;当施压面尺寸小于板厚时,需采用厚板理论计算,或依据厚板理论对薄板理论的计算结果进行修正.3)弹性地基仅在接触面对板作用有竖向反力,即地基和板之间无摩阻力.在荷载作用下,板同地基的接触保持完全连续,板的挠度即为地基顶面的挠度.水泥混凝土面层下的各结构层看作为单层的均质弹性地基.按地基假设的不同分为温克勒(Winkler)地基、弹性半空间地基、巴斯特纳克(Pasternak)地基.1.1温克勒地基板1867年,温克勒提出了温克勒地基假设,即地基每单位面积上所受的压力与地基沉陷成正比.20世纪20年代,威斯特卡德(Westergaard)首先采用温克勒地基板模型建立了荷载应力和温度翘曲应力的计算理论,他提出地基反力只有垂直力,与板的挠曲成正比.地基的反应力用下面公式表示:q(x,y)=kw(x,y),(1)式中:q地基顶面某一点的反力(MPa);k地基反应模量(MPa/cm);w竖向挠度(cm).温克勒地基把地基看作是由许多紧密排列而互不关联的线性弹簧组成,认为地基某一点的沉陷仅决定于作用在该点的压力,而和邻近的地基不发生任何关系.实际上地基由于土体或材料颗粒直接的横向联系,在横向是相互制约的,一部分受力,相邻部位也受到影响,发生沉陷.鉴于其缺点,人们进一步提出了符合弹性体基本假设的弹性均质半空间体.威氏方法和计算公式经过各国的修改补充,现在仍广泛地运用于很多国家的刚性路面设计的实践.虽然它低估了地基的侧向联系,却使计算结果略偏于安全.推导了基于有粘滞作用的温克勒地基模型的动态相应求解公式.1.2弹性均质半空间地基鉴于温克勒地基模型与实际地基之间存在较大差异,弹性均质半空间体地基假定地基为连续、均质、各向同性、完全弹性的半空间体.地基顶面任一点的挠度不仅同作用于该点的压力有关,也同地面其它点的压力有关.其力学特性也用弹性模量E0和泊松比0表示.1885年,布辛尼斯克计算出弹性均质半空间体在单个荷载作用下的应力和位移.由于可以运用布辛尼斯克公式[1]建立竖向位移值w和反力p与地基参数E0和0之间的关系式,从而可以使微分方程得到解答,但在数学和力学计算上较温克勒地基假设的板更为复杂.由于近代计算机的发展,使得复杂的数学计算得以迅速解决.Winkler地基模型和弹性均质半空间地基都与实际地基情况有出入,且测定这两类地基模型参数的试验条件与理论模型中两种地基的工作状况不同.因此参与这样的参数数值计算得到的理论挠度和应力值同实测值有出入,需要根据测定参数值对理论公式进行修正.1.3Pasternak地基板Winkler地基模型把地基看成横向无联系的独立弹簧体系,而弹性均质半空间模型则把地基看作是线性连续介质,前者低估了实际地基的横向联系,而后者夸大了实际地基的横向联系.1954年,前苏联的Pas ternak为了探求一种物理上接近而数学上简单的地基模型,提出了双参数地基模型,在Winkler地基模型的反应模量参数外,当G=0时,它便是Winkler地基模型;随着剪切模量的增大,它趋近与弹性半空间地基;当时,地基成为刚体.因而Pasternak地基可以起到调节地基的反应,使挠度和应力的理论计算结果同实际相符合的作用.2 弹性层状体系弹性地基板理论虽然广泛用于水泥混凝土路面的应力分析,但仍然存在着不足,主要是地基模型方面.除了直接铺在地基上的水泥混凝土路面之外,凡是设有基层的混凝土路面都应视作为弹性层状半空间地基的板体.按面层下的结构层次和材料性质采用层状地基模型[11-13],可以更加接近实际地基在面层板下的特性.弹性层状地基与半空间地基不一样,它在深度方向分成若干层次,最下层为向下无限深的半无限体,层次之间符合一定的连续条件.每一个层次有不同的弹性特征E(弹性模量)和(泊松比),符合弹性理论的基本假定,即连续、弹性、均质、各向同性.双层和3层弹性层状体系理论解首先由伯米斯特(Burmister)于1943~1945年间建立的,而后经过许多研究者的贡献发展到多层体系,并广泛应用到柔性路面结构分析.在重复荷载作用下,混凝土路面在半角接缝两侧由于基层的塑性变形产生脱空,最终导致面板破坏,随着道路测试手段的发展[14-16],利用落锤式弯沉所测量的数据反演路面结构层模量[17-20]、判定接触状况[21],从而建立精确的路面结构模型,进行路面结构的力学性能计算和模拟,评价路面服务性能,并利用实际检测的数据验证模型的可靠性和有效性[22-25].2.1双层弹性体系弹性双层体系是弹性层状体系中较为简单的一种,在理论上已获得完善和发展.双层体系包括具有一定厚度h的上层和一个向下无限深的半无限体的下层,上层的连续支承是下层,上下两层的弹性特征分别为E1、1和E2、 2.它的理论可以直接引用到双层路基路面体系的应力分析.在刚性路面设计中,采用弹性半空间体上无限大板的理论验算板中应力,对基层具备较高的弹性模量往往忽略不计,或稍微提高土基的模量,或采用土基和基层的综合当量模量,但是如何估算综合当量模量,则无完善的方法.对设有基层的混凝土路面,采用双层地基板的理论,则较为理想.求解双层弹性地基上无限大薄板小挠度问题时,有关薄板的基本假设,板与地基直接联系的附加假设仍适用.混凝土路面的基层如采用刚度大、板体性好的材料,而近似地当作弹性薄板处理的话,路面结果可模型化为弹性地基上由面层和基层组成的双层板.对旧式水泥混凝土路面进行改建时,往往需在旧水泥面层上加铺一次新的水泥层,层间可采用结合的或隔离滑动的,此时宜采用弹性地基上双层板的理论.2.3三层弹性体系和弹性多层体系由于实际路面结构往往是一个3层或多于3层的弹性体系,多层弹性体系根据实际的路面结构,把基层、垫层和路基在内的多层地基体系采用3层或多层弹性体系进行建模.在泊米斯特之后,英国的富克斯和阿克姆、法国学者乔弗洛、苏联学者柯岗等对双层、3层弹性体系应力和应变计算进行了研究.美国陆军工程师部队(CEO)最先开展水泥混凝土道面应用弹性多层体系理论研究,1979年分别提出了采用弹性多层体系基础刚性道面及军用道路刚性路面的结构设计方法,认为水泥混凝土路面和沥青路面采用同一个弹性多层体系理论,可方便于设计者使用.多层体系假设最下层为向下无限深的半无限体.多层弹性体系的缺点是它假设面层在水平方向伸展无限远,因而只能考虑板中受荷的情况.为了克服这一缺点,可选用多种道面结构和荷载,分别采用弹性地基板模型和弹性多层体系模型计算板边缘和板中的最大应力eg 和il,而后通过回归分析建立了弹性地基板模型和弹性多层体系模型之间良好的统计关系[8]:il=0.64 0.972eb.(2)从而将多层体系的板中应力转换成板边应力.3 水泥混凝土路面力学模型解算方法3.1解析法就力学模型而言,水泥混凝土路面属于弹性地基板三维连续体系.只有经过一系列简化假定和复杂的数学推演,才能建立以解析法为基础的应力分析方法.在求解微分方程和变形连续方程的解析解时,以轴对称弹性空间的一般解为基础,把平衡微分方程转换成为贝塞尔(Bessel)微分方程,利用汉克尔积分变换法,导出应力和位移分量的一般表达式[1].弹性地基板理论的研究虽已有百年历史,挠度和应力的解析解[1-2]却主要局限于无限大板的情况,Winkler地基上矩形板的解析解近年才出现.Wester gaard的板中、板边和板角应力计算公式,长期以来得到路面界的广泛采用,但其板边公式也仅在十几年前才得到确证,而板角公式至今尚无严密的论证.这种应力分析法无法反映许多工程结构中的实际问题,具有一定局限性.3.2数值计算法随着有限元分析方法和计算机技术的发展,各种复杂边界条件下的弹性地基板荷载应力和温度应力都可得到满意的数值解,为混凝土路面结构分析提供了强有力的工具.有限元用于路面应力分析始于20世纪60年代,Y.K.Cheung和O.C.Zienkiewicz提出了地基上板体的有限元分析法.W.R.Hudson,H.Matlock用离散单元法分析了温克勒地基上刚性路面板存在脱空情况下的应力.70年代初,S.R.Wang,M.Sargions,Y.K.Cheung用有限元位移法分析了混凝土路面板的应力和挠度,提出板的应力计算图.Y.H.Huang,S.T.Wang不仅提出了弹性地基假定下的有限元分析,而且对温度应力计算,板底有脱空现象,对称性的利用,带状矩阵的利用,两块板之间的连接等问题均做了深入的研究.黄仰贤与邓学钧合作完成的研究工作对板与板之间各种不同的荷载传递方式进行了深入分析,同时,通过简化方法或迭代方法,将有限元分析范围扩大到由若干块组成的多板系统.有限元分析方法已解决了有限大矩形块在任意位置荷载作用下,计算任意位置的应力和位移,具有传力功能的多板系统的应力、位移计算,地基不均匀支承和地基部分脱空等情况下的应力及位移计算[26].我国从70年代后期对有限元等数值方法用于水泥混凝土路面计算的研究进行了大量卓有成效的工作,并且将研究成果系统化,成为我国刚性路面设计规范的基础.80年代中期,许多学者采用三维有限元法对中厚板或厚板问题进行应力计算,对旧路(道路)进行加固,维修时存在的双层板之间有软弱夹层的情况,或者具有裂缝的情况进行分析.这些研究工作将刚性路面应力分析问题推向了一个新的阶段,研究成果都已先后反映在1984年、1994年和2002年的公路水泥混凝土路面设计规范![27-28]中.以实际实验为基础,将连续介质力学、损伤力学和计算力学相结合,在细观层次上建立数值模型[29-32],描述混凝土细观单元的本构关系及混凝土损伤与断裂的过程,进行试验研究和数值模拟,架起了细观层次结构与宏观力学特性的连接桥梁.但迄今为止,对混凝土的数值模拟仅限于少级配小尺寸试件的,多数文献都是注重对破坏过程的数值模拟,还不能代替部分实验.3总结与展望1)随着现代数学和力学的发展,以及快速大型计算机的应用,将建立愈来愈完善的力学模型,从而得到更接近于实际的理论解答,但无论是有限元解还是解析解,其解算同实测结果均有偏离,仍需要根据实测值作出必要的修正.2)利用FWD(落锤式弯沉测量仪)室内和野外的实测数据,可以建立解析解、有限元数值解同实测结果的关系,用反演法和各种数值方法算出地基模量值,可便捷地评价路面力学性能.3)在细观层次上建立数值模型,对混凝土进行试验研究和数值模拟,将连续介质力学、损伤力学与计算力学相结合,利用细观力学方法,架起混凝土微观结构与宏观力学特性的连接桥梁。