第四章水泥混凝土路面设计 §4-4面板厚度设计 、路面可靠度设计介绍 (一)可靠度设计的目的 由于混凝土等筑路材料本身非均质性和施工偏差,以及道路在使用年限内的环境和荷 载条件的变化,使砼路面结构的各项设计参数都具有一定的变异性。在传统的设计方法中, 这些结构设计参数的变异性对结构功能的影响通常用两种方法加以考虑 种是“安全系数”法,既对结构本身的能力加以某种缩小,或对外部作用予以某种放 大。例如:边坡稳定性验算K=F抗滑F下滑 另一种是根据各个参数的数理统计结果,在设计取值上加上一定的“保证率”,既对有 利于结构功能的参数按均值减去数倍的均方差取值,而对不利于结构功能的参数加上数倍的 均方差。例如:验收弯沉值的代表值:l=1+ZS;或混凝土强度检验代表值∫=∫-ZS 或重力式挡土墙的“分项安全系数法”中各项安全系数的选取 由于缺乏各个参数变异性和各参数变异性之间的关系对设计结果影响的定量分析,在 确定“安全系数”和“保证率”时有着很大的随意性和主观成分 为了使设计更加合理和更能反映实际情况,以及施工控制和质量检验的需要,各项设 计参数的变异性和变异性之间的相互关系对结构功能的影响必须加以定量研究 可靠度设计就是这样一种研究方法,同时也是各种结构分析方法的趋势。 (二)路面结构可靠度 结构可靠度:在规定的时内,在规定的条件下,结构能够完成使用功能的概率 路面结构可靠度:在规定的使用期内,在规定的交通和环境条件下,路面使用功能满足预定 水平要求的概率 路面使用功能标准一般描述为经历一定的交通荷载作用次数,所以上述概念具体为:在规定 的使用期内,道路结构所能承受的标准轴载作用次数N(容许的)超过设计使用期内标准轴 作用次数n(统计的)概率。 设计可靠度:P,=P(Nk>N) 其中:NR是砼的弯拉强度,重复荷载(BZZ-100)在面板产生的应力,温度翘曲应力的函数 NR=FUm,o,, o,)=Flm,o,=f(h, Ec, E,,o,=f(r,At, Ec, B) N,×(1+g,)-1×365 7 g, (三)分析方法 1.找到各因子的分布函数(大多数是正态分布),可以通过试验、调查的数据进行回归和假 设检验,分析各数据的变异系数 2.分析各独立因子的干涉关系一一各因子变异性对整体的影响 3.建立多因子分布函数,如路面结构的疲劳寿命的分布函数的一种: N N≥0 双参数威布尔分布:F(N) a,B是威分布的两个参数 N。<0 第4页共12页第四章 水泥混凝土路面设计 第 4 页 共 12 页 §4－4 面板厚度设计 一、路面可靠度设计介绍 （一） 可靠度设计的目的 由于混凝土等筑路材料本身非均质性和施工偏差，以及道路在使用年限内的环境和荷 载条件的变化，使砼路面结构的各项设计参数都具有一定的变异性。在传统的设计方法中， 这些结构设计参数的变异性对结构功能的影响通常用两种方法加以考虑。 一种是“安全系数”法，既对结构本身的能力加以某种缩小，或对外部作用予以某种放 大。例如：边坡稳定性验算 K F F = 抗滑 / 下滑 另一种是根据各个参数的数理统计结果，在设计取值上加上一定的“保证率”，既对有 利于结构功能的参数按均值减去数倍的均方差取值，而对不利于结构功能的参数加上数倍的 均方差。例如：验收弯沉值的代表值： 0 a l l Z s = + ；或混凝土强度检验代表值 a f f Z S = − 或重力式挡土墙的“分项安全系数法”中各项安全系数的选取。 由于缺乏各个参数变异性和各参数变异性之间的关系对设计结果影响的定量分析，在 确定“安全系数”和“保证率”时有着很大的随意性和主观成分。 为了使设计更加合理和更能反映实际情况，以及施工控制和质量检验的需要，各项设 计参数的变异性和变异性之间的相互关系对结构功能的影响必须加以定量研究。 可靠度设计就是这样一种研究方法，同时也是各种结构分析方法的趋势。 （二） 路面结构可靠度 结构可靠度：在规定的时内，在规定的条件下，结构能够完成使用功能的概率。 路面结构可靠度：在规定的使用期内，在规定的交通和环境条件下，路面使用功能满足预定 水平要求的概率。 路面使用功能标准一般描述为经历一定的交通荷载作用次数，所以上述概念具体为：在规定 的使用期内，道路结构所能承受的标准轴载作用次数 N（容许的）超过设计使用期内标准轴 作用次数 n（统计的）概率。 设计可靠度： p p N N s R e =  ( ) 其中：NR是砼的弯拉强度，重复荷载（BZZ-100）在面板产生的应力,温度翘曲应力的函数 ( , , ) [ , ( , , ), ( , , , )] N F f F f f h E E f r t E B R cm p t cm p c t t c = = = =      (1 ) 1 365 t s r e r N g N g   + −      = (三)分析方法 1．找到各因子的分布函数（大多数是正态分布），可以通过试验、调查的数据进行回归和假 设检验，分析各数据的变异系数 2．分析各独立因子的干涉关系——各因子变异性对整体的影响。 3．建立多因子分布函数，如路面结构的疲劳寿命的分布函数的一种： 双参数威布尔分布： ( ) 1 exp , 0 0.........................., 0 R R w R R N N F N N        − −      =          , 是威分布的两个参数