佺葉工程顧問有限公司 原理|剛性路面檢討

原理|剛性路面檢討

原理

先看九項設計檢核:各用哪個條文或公式、比較什麼、本案為什麼通過或仍待確認。再往下讀輪載、板彎曲與接縫的原理。

補正:f′c=350kgf/cm²是暫採輸入,不保證MR=45kgf/cm²。現有九項之外,板剪力/局部沖切尚未完成,鋼傳力桿只有需求、抗力未定。看210/280/350比較;看剪力檢核缺項 →

本頁目錄 · 從受力讀到本案對照
先建立一個觀念
混凝土板把輪載攤開,
下面的地盤持續把它撐住。

剛性鋪面是一塊放在地盤上的混凝土板。輪子把荷重集中在小小的輪印,板透過彎曲把荷重分散,再由下面的路基提供反力。要讓路面耐用,不能只問混凝土有多硬,還要一起看板、接縫與支承。

板承受彎曲檢查拉應力與反覆通行。
縫能正常工作容許脹縮,也維持傳力。
地盤均勻支承整平壓實,讓水排得出去。
受力路徑與板中板邊板角
本案說明示意 · 非規範原圖受力路徑與板中板邊板角說明混凝土板攤開輪載、地盤提供連續反力;板底及板頂拉應力需要分查。圖示非施工比例圖。非有限元素應力圖;受拉方向為機制示意,不代表所有載位一律同一受拉面。 地盤反力圖示不代表已核定容許承載力qa;實際變形未按比例。檢核02 · 單次彎拉檢核08 · 地基承載查看相關計算 →
從原理落到設計判準

逐項看已算結果與尚缺的檢核。

每一項都要交代「依哪個條式、比較什麼、本案算多少」。下列區分條文明文、參考方法、本案採用值與現地待確認;計算比較通過,並不等於材料或地基已驗收。

規範版次:私人廠區契約指定版次尚未取得;下列已讀Wiki原文作比較參考。查證日期:2026-10-22。

  1. 二十年交通需求,板厚容量能否涵蓋?

    計算比較通過

    參考設計方法

    判準先把各軸組換成標準軸次,再比較:需求 W18 ≤ 板厚可承受軸次。

    本案50×300×20=300,000台;ΣE=19.99783/台;需求5,999,350 ≤ 容量11,827,192 ESAL,容量/需求=1.9714。

    交通容量比回答累積交通量;不是材料安全係數,也不能拿來乘車重。

    依據SHRP-P-394(1994)式6.2/印78;TxDOT 0-6850-1(2017)式3.4–3.6/印37–38
    看這項的計算與代入 →

  2. 單次輪載,板底與板頂會不會彎裂?

    模型比較通過

    模型分析+材料判準

    判準由板彎矩求拉應力 σ=6M/h²,分別檢查板底、板頂與不同輪載位置,再與MR比較。

    本案本案已查情境採板底25.1、板頂22.3 kgf/cm²,均小於MR45 kgf/cm²。

    25.1與22.3是不同情境包絡。45÷25.1=1.79不是規範指定安全係數;溫差目前僅敏感度分析。

    依據FHWA NHI-05-037(2006)§3/印3-17;市區道路115.4.23版§9.5.2(抗彎強度)
    看這項的計算與代入 →

  3. 縮縫間距,有沒有超過板厚容許尺度?

    配置比較通過

    條文明文(比較參考)

    判準市區道路§9.5.5列縮縫間距不大於24倍板厚。

    本案25cm×24=600cm=6m;本案採4m,4m ≤ 6m。

    24倍板厚是上限,並非本案建議縫距;私人廠區的契約適用版次仍須確認。

    依據市區道路及附屬工程設計規範115.4.23版§9.5.5
    看這項的計算與代入 →

    規範讀圖 · 國內條文

    縮縫每4m一道,是依哪一條?

    先讀①的板厚倍數,再讀②的伸縫位置;兩種接縫分開判斷。

    原文局部:縮縫與伸縫兩項原文
    ①/② 縮縫與伸縫兩項原文 · 點圖看完整原件

    中文重點

    • ① 縮縫:間距不超過板厚24倍,並等間距排列。
    • ② 伸縫:鄰接結構物、路面結構型式改變或道路交叉處另行配置。

    本案代入 · 38噸/25cm

    上限=24×25=600cm=6.00m

    採用4.00m ≤ 6.00m

    判斷|縮縫間距計算通過。直線段採4m;伸縫依實際相接構造與交叉位置配置。

    市區道路及附屬工程設計規範|115.4.23修正版(Wiki收錄版;契約適用待確認)|§9.5.5|Wiki條文頁截圖,原PDF頁碼待確認對照完整計算 →檢核03Wiki原文 ↗
    完整原圖、採用條件與來源限制

    本圖只支持縫距與設置位置,不直接規定8.5cm切深、傳力桿或拉結筋尺寸。切深為本案採值;切縫時機及其他細節另見計算頁。

    框線為本站編輯標註;原件內容與像素未修改。查證日2026-10-22。文件對本廠區的契約適用版次仍待確認。

    縮縫24倍板厚與伸縫設置位置完整原圖
  4. 版塊形狀與切縫,設計和施工有沒有分清楚?

    尺寸採用/時機待現地

    本案採用+施工條文

    判準長寬比、鋸切深度屬設計配置;鋸縫時機要對照施工條文與現場硬化情況。

    本案本案4×3m,長寬比1.33;採用參考門檻1.5。切深採8.5cm(約h/3);02751 V4.0 §3.2.8列8–24小時,鋸縫深寬依圖說。

    長寬比1.5可追溯至已收錄FHWA T5040.30(2019)印7/PDF7;h/3是本案採用值,不是02751該條的統一要求。實際須在隨機裂縫前及早完成。

    依據施工綱要規範02751 V4.0 §3.2.8(1)–(2)
    看這項的計算與代入 →

  5. 傳力桿,桿周混凝土承壓是否足夠?

    承壓比較通過

    參考設計方法

    判準先求接縫分擔桿力Pc,再依Friberg桿周承壓式比較 σb ≤ fb;窄縫與伸縫分開算。

    本案窄縫採Pc=1,900kgf:291.643 ≤ 319.685kgf/cm²;備用伸縫採Pc=1,540kgf:295.932 ≤ 319.685kgf/cm²。

    分別依有效開口0.3cm、最大設計開口2.5cm檢核;不是只看桿徑就能判定通過。伸縫僅在需要的位置採用。

    依據FHWA-HRT-06-106(2009)式20–24/印90(PDF104)
    看這項的計算與代入 →

  6. 中央拉結筋,間距與每側錨定是否都足夠?

    間距/錨定比較通過

    參考方法+局部援用RC條文

    判準力平衡 s ≤ As·fs/(F·γ·h·b);另核對手冊間距建議與RC直線伸展長度。

    本案採竹節鋼筋 SD420W D16@80cm。通用F=1.5的力平衡上限231.7cm;專案F=2.5為139.02cm;HIF另建議上限約122cm,80cm均滿足。每側錨定32.64 ≤ 有效37.95cm。

    RC法另有ld≥30cm及位置、塗布、粒料等條件;不宣稱與FHWA容許應力錨定法同時無條件通過。

    依據FHWA-HIF-16-026(2016)印41/PDF52;混凝土結構設計規範112年版含113勘誤§25.4.2.1、式25.4.2.4a
    看這項的計算與代入 →

  7. 混凝土MR,現場做出來是否真的達標?

    材料試驗待確認

    材料條文明文

    判準市區道路§9.5.2列28天抗彎強度不得低於45kgf/cm²,須依所列試驗方法確認。

    本案本案計算採MR=45kgf/cm²;f′c=350 kgf/cm²是設計暫採的抗壓強度,不能自動保證MR達45。

    目前為設計採值;本案試驗報告、CNS1233完整方法原件及適用版次未確認。本次僅核讀§9.5.2對CNS1233的引用,尚不能標材料驗收通過。

    依據市區道路115.4.23版§9.5.2;該條援引CNS1233試驗
    看這項的計算與代入 →

    規範讀圖 · 國內條文

    混凝土要用哪一個強度比較?

    框內指的是28天抗彎強度MR;不能拿抗壓強度f′c直接代替。

    原文局部:28天材齡的強度條件(原文上行末段)
    ① 28天材齡的強度條件(原文上行末段) · 點圖看完整原件
    原文局部:接續上行:不得低於45kgf/cm²
    ① 接續上行:不得低於45kgf/cm² · 點圖看完整原件

    中文重點

    • ① 依本條引用CNS1233三分點載重法,28天抗彎強度不得低於45kgf/cm²。
    • 本案MR=45是設計指定值,仍需材料試驗確認。

    本案代入 · 38噸/25cm

    本案設計MR=45 kgf/cm²

    板底彎拉25.1 ≤ MR 45 kgf/cm²

    比較比值=45÷25.1=1.79

    判斷|彎拉數值比較通過;材料試驗尚待確認。1.79是強度比較比值,不能當作規範另訂的安全係數。

    市區道路及附屬工程設計規範|115.4.23修正版(Wiki收錄版;契約適用待確認)|§9.5.2|Wiki條文頁截圖,原PDF頁碼待確認對照完整計算 →檢核07Wiki原文 ↗
    完整原圖、採用條件與來源限制

    CNS1233完整合法試驗原文及適用版次仍待取得/確認;此圖是市區道路規範的引用,不表示已查核整套CNS試驗程序。25.1為既有多軸模型的板底包絡,並非本條文算得。

    框線為本站編輯標註;原件內容與像素未修改。查證日2026-10-22。文件對本廠區的契約適用版次仍待確認。

    28天抗彎強度的條文明文完整原圖
  8. 路基地盤,承載與沉陷能不能接受?

    現地資料待確認

    現地支承檢核

    判準地盤接觸壓力與容許承載、沉陷須分開確認;k是反力勁度,不能代替qa。

    本案本案假設k=5kgf/cm³;已查全車模型含自重的局部最大反力約0.89kgf/cm²,尚無核定qa供比較。

    承載、沉陷、壓實與局部鬆軟/脫空未完成現地確認,這一項仍是待辦。

    依據FHWA NHI-05-037(2006)§3/印3-17(支承分析觀念)
    看這項的計算與代入 →

  9. 不另設級配底層,材料與排水條件是否成立?

    省略底層條件待確認

    有條件的設計選擇

    判準NHI §1.3.4允許高品質粗粒路基、勁度相當於底層時評估省略;仍要排水與穩定、均勻支承。

    本案本案選天然卵礫石整理壓實,不另加級配底層;須確認材料、壓實、排水、板邊防淘刷及封縫。

    本案約600萬ESAL,不援用低於100萬ESAL的低交通量條件;不能只憑「卵礫石」名稱判定成立。

    依據FHWA NHI-05-037(2006)§1.3.4/印1-12(PDF34)
    看這項的計算與代入 →

一側雙輪組 6.8 t 車重先分到各軸與輪組 混凝土板 · 25 cm 彎曲、分散荷重 路基提供分布反力 · 重點是連續、均勻的支承 一側雙輪組 6.8 t 混凝土板 · 25 cm 板彎曲,把集中輪載攤開 路基提供連續、均勻的反力
荷重傳遞概念圖,變形為示意。6.8 t是本案最重後軸約13.6 t的一側輪組;正式檢核仍納入四軸、多板與接縫的共同作用。檢核02 · 單次彎拉檢核08 · 地基承載查看相關計算 →
01 / 載重怎麼走

38噸,不是集中壓在一個點。

整車38 t先分配到4根軸,再分到左右輪組。本案最重的一根後軸約13.6 t,一側雙輪組約6.8 t;兩個輪印合計約890 cm²,接觸壓力約7.6 kgf/cm²。

輪胎與混凝土的接觸壓力,不會原封不動地傳到土上。板以彎曲把集中輪載擴散,路基再以分布反力撐住板;板與地盤是一起工作的。

本案全車模型含板自重的地盤最大接觸壓力約0.89 kgf/cm²。這是特定模型的計算結果,仍要與現地容許承載壓力qa及沉陷條件核對;不能因此省略地基確認。

地盤除了要有足夠承載能力,也要均勻、連續地支承。局部回填鬆軟、積水或脫空,會改變板原本的受力;平均地質良好,不能代替每一處的施工品質。

38噸四軸分載
本案說明示意 · 非規範原圖38噸四軸分載說明整車總重如何分到前後軸組及每側輪組,避免把38t當成單一輪重。圖示非施工比例圖。軸重是本案假設,非逐軸過磅;圖示車型、輪距及軸距不是施工或車籍圖。檢核01 · 交通與板厚檢核02 · 單次彎拉查看分軸與交通計算 →查看單次承載 →
02 / 板為什麼會裂

分散荷重的同時,板也在彎曲。

板彎曲時,一面受壓,另一面受拉。典型輪載情境中,板中、板邊可能產生板底拉應力,板角也可能出現板頂拉應力;因此兩面都要查,不能只把它當成一根底面受拉的梁。

本案混凝土抗壓強度f′c暫採350 kgf/cm²,彎曲強度MR採45 kgf/cm²。板厚檢核的重要一項,是比較輪載造成的拉應力與MR,而不是把車重直接除以一塊面積來判斷混凝土會不會被壓碎。

板底控制拉應力 25.1 kgf/cm²板頂控制拉應力 22.3 kgf/cm²與彎曲強度比較 MR=45 kgf/cm²板底與板頂來自不同情境的各自包絡;45÷25.1≈1.79,是本案模型的開裂門檻比較,不是規範安全係數。

為什麼38噸的車,算出的拉應力是25左右?

因為車重經過分軸、輪印與板的分散,再由地盤持續支承,並非38 t直接懸掛在板中央。本案每公尺板寬的斷面模數約10,400 cm³;控制彎矩約2,600 kgf·m/m,換成拉應力約25 kgf/cm²。

σ=M/S=6M/(b·h²)厚度增加會提高抗彎斷面能力,也會改變整片板與地盤的荷重分配。不同厚度要重算,不能只用平方比例認定通過。

分布鋼筋網主要控制開裂後的裂縫。本案4×3 m短板不配置分布鋼筋網;是否需要鋼筋,須連同板型、縫距與裂縫控制方式決定,不能把這個結論套到所有混凝土地坪。

03 / 一台車與二十年

單次沒有拉裂,還要看反覆通行。

混凝土承受反覆彎曲時會累積損傷。即使某一次拉應力低於MR,仍要另外檢查長期交通需求;「一台車能過」和「使用20年」回答的是不同問題。

50台/日 × 300日/年 × 20年=300,000台滿載車

不同軸組的影響不同,所以先換算成共同的標準軸次ESAL,再比較設計需求與厚度容量。本案需求約600萬ESAL,25 cm板的計算容量約1,180萬ESAL,容量/需求約1.97。

1.97是這組設計條件下的累積交通容量比,不代表38 t可以再乘1.97;它也不能取代單次承載、接縫或地基檢核。

20年交通需求與25cm容量
本案說明示意 · 非規範原圖20年交通需求與25cm容量用同一軸次尺度比較累積交通,說明1.9714為交通容量比,而不是安全係數或可再增加車重的倍率。圖示非施工比例圖。容量及需求取自既有計算;這張圖沒有重新求解板厚或疲勞。 容量大於需求不取代單次彎拉、接縫及材料/地基驗收。檢核01 · 交通與板厚查看相關計算 →
04 / 縫與傳力

讓板有地方收縮,也讓相鄰板一起承載。

混凝土會乾縮,也會隨溫度脹縮。如果長板的收縮受到拘束,可能自行形成不規則裂縫。縮縫是在選定位置鋸切弱面,引導裂縫形成,讓版塊尺寸與裂縫位置可以管理。

本案採4×3 m短板,長寬比1.33;4 m縫距低於參考規範的24倍板厚(25 cm×24=6 m)。縮縫切深採8.5 cm,約為本案板厚的三分之一;這是本案採用尺寸,鋸縫深寬仍依設計圖施作。

切縫必須在不造成嚴重崩角、且尚未出現隨機裂縫的時間窗內完成。02751 V4.0列8–24小時,實際仍須依混凝土硬化與天候及早控制,不能只按固定鐘點施工。

傳力桿:跨橫縫分擔輪載

光面桿讓相鄰板分擔輪載,降低接縫兩側的相對位移,同時保留接縫伸縮需要的滑動能力。本案一般縮縫/窄施工縫,控制桿力採1,900 kgf;桿周承壓291.6≤319.7 kgf/cm²。

拉結筋:拉住中央縱縫

竹節鋼筋 SD420W 拉結筋靠錨定把相鄰車道拉住,控制中央縱縫張開。它的設計角色與光面傳力桿不同;本案錨定需求32.6 cm,有效長度約38.0 cm。

伸縫是全深分離的構造,可在鄰接固定結構、路面型式改變或道路交叉等需要的位置評估。本案直線段沒有固定構造物,不例行沿路定距增設伸縫。

本案桿件完整配置:光面傳力桿、竹節 SD420W 拉結筋 →

接縫能否有效傳力,也會影響交通容量設計的J係數。J值須搭配路肩、傳力與支承條件選用,不是只看有沒有傳力桿就固定套一個數字。

6m雙車道與接縫平面
本案說明示意 · 非規範原圖6m雙車道與接縫平面辨別橫向縮縫傳力桿與中央縱縫拉結筋,並對應板長及長寬比檢核。圖示非施工比例圖。圖示直線段;未例行定距增設伸縫。 接縫與桿位置是示意,不以圖面量測施工;首末距及錯開尺寸以正式圖說為準。檢核03 · 縮縫間距檢核04 · 版塊與切縫檢核05 · 傳力桿承壓檢核06 · 拉結筋查看相關計算 →
05 / 支承與排水

算對厚度之後,仍要讓板下保持完整。

水、可被沖刷的細料與反覆輪載同時存在時,接縫附近可能唧泥,逐漸流失支承;接著產生錯台、角裂等損壞。這是需要防範的一條破壞路徑,不能只靠增加板厚處理。

縫內滲水→輪載反覆唧泥→局部脫空→錯台與角裂

本案選擇不另加級配底層,前提是天然卵礫石品質、壓實、排水與連續支承成立。施工上須整平、壓實、處理凸石與鬆軟點,並做好板邊排水、防淘刷及封縫。

k值說的是勁度,不是地盤驗收。

k表示地盤反力與位移的關係;本案暫採5 kgf/cm³。qa則是容許承載壓力,兩者的物理意義與單位不同。沒有現地資料,不能因為k採得高,或模型接觸壓力看起來不大,就直接宣稱地基通過。

板內溫差也會引起翹曲,改變頂、底面的拉應力。本案溫差目前僅做敏感度分析,並未完成所有環境與輪載位置的完整包絡。

規範讀圖 · 英文手冊

路面下面有哪些層?本案省略哪一層?

這是一般鋪面層次圖。先認識各層名稱,再對照本案地基假設。

原文局部:完整一般層次示意(保留Bedrock基岩層)
①/②/③ 完整一般層次示意(保留Bedrock基岩層) · 點圖看完整原件

中文重點

  • ① Concrete Slab=混凝土面板;本案板厚25cm。
  • ② Base/Subbase=底層/底基層;本案不另鋪級配,省略條件要另外確認。
  • ③ Compacted/Natural Subgrade=夯實路床/天然路基;不等於現場已證實均勻密實。

本案代入 · 38噸/25cm

本案路基反力係數 k=5 kgf/cm³(假設)

模型最大地盤反力 q=0.89 kgf/cm²

現地容許承載力 qₐ=待確認

判斷|地基仍待確認,尚不能判定q ≤ qₐ。不能因為是卵礫石,就把此圖當成省略底層的直接證明。

FHWA NHI-05-037 Geotechnical Aspects of Pavements|May 2006|Figure1-4|印1-13/PDF第35頁對照完整計算 →檢核08Wiki原文 ↗
完整原圖、採用條件與來源限制

圖1-4只是一般層次,最下方Bedrock(基岩)不是本案地質認定。省略底層援引NHI §1.3.4的高品質粗粒料路基條件(例如支承勁度可達底層同等),須確認材料、壓實、均勻支承及排水;本案約600萬ESAL,不能引用低於100萬ESAL的另一個例外。

框線為本站編輯標註;原件內容與像素未修改。查證日2026-10-22。文件對本廠區的契約適用版次仍待確認。

一般剛性鋪面層次原圖完整原圖
讀完後,回頭看本案

五項需求,各有自己的檢核。

  1. 板能承受本次輪載板底25.1、板頂22.3 kgf/cm²,分別與MR45比較。這是本案條件下的模型結果。
  2. 厚度容量涵蓋二十年交通需求約600萬、容量約1,180萬ESAL;容量/需求1.97。單次荷重與累積交通分開看。
  3. 版塊與縮縫配置合適採4×3 m短板、長寬比1.33,切深8.5 cm;切縫時機須配合現地硬化與天候。
  4. 接縫構造能發揮作用一般窄縫桿周承壓291.6≤319.7 kgf/cm²;中央拉結筋錨定32.6≤38.0 cm。構造、開口與滑動條件須依圖施作。
  5. 地盤均勻,水能排掉壓實、連續支承、排水與省略底層條件仍待現地確認;k為設計假設,qa尚未核定。
常見疑問

把幾個容易混淆的觀念分開。

增加鋼筋網,就能代替板厚嗎?

本案短板設計由混凝土本身承受彎曲,分布網筋以裂縫控制為主要角色。它不能直接取代厚度、接縫及地盤支承的檢核。

接縫越少,路面越完整嗎?

減少接縫不會消除混凝土收縮。縫距須配合板型、厚度、材料、收縮與溫差,控制裂縫形成的位置;不同鋪面系統不能只用同一個縫距規則。

地質是卵礫石,就一定沒問題嗎?

卵礫石名稱不能直接代表全線支承品質。均勻性、壓實、局部軟弱、排水、沉陷及容許承載能力仍須確認,尤其要注意板邊與接縫附近。

1.79與1.97,哪一個才是安全係數?

兩者都不是可以任意放大車重的規範安全係數。1.79是MR與控制拉應力的比較;1.97是本案累積交通容量/需求。兩者回答不同問題。

看懂原理後,再對照本案的算式與構造。查看結構計算 →

本頁以38噸四軸車、25 cm板、4×3 m短板的共同複核結果作例子。詳細公式與檔案集中於結構計算頁;規範原件、版次與適用界線可展開查閱。

來源與適用界線

查證日期:2026-10-22。先讀公司Wiki原文及附件;本案為私人廠區,契約指定規範與適用版次仍待確認。下列為教學及既有計算的參考,並非全面規範符合認定。

  • FHWA NHI-05-037,May 2006|§1.3.4/印1-12(PDF34);§3/印3-17(PDF71);附錄C C-10(PDF558)表C-4。板與連續路基共同受力、排水與省略底層條件;J隨路肩與傳力條件選取。
  • 市區道路及附屬工程設計規範,115.4.23修正版|§9.5.2、§9.5.4–9.5.5。MR採45kgf/cm²;縮縫≤24倍板厚;伸縫除鄰接結構物,亦含型式變更、道路交叉處。僅作本案比較參考。
  • 施工綱要規範02751,V4.0|§3.2.8(1)–(2)。鋸縫深寬依設計圖;8–24小時為此版條文。本案切深8.5cm,仍須依材料、氣候和現場可鋸狀況控制。
  • SHRP-P-394,April 1994|式6.2/印78(PDF88)。既有厚度交通容量實作來源;1.624×10⁷係數版,不與NHI式C.6的1.64×10⁷混稱。
  • TxDOT 0-6850-1,2017出版|§3.3.2、式3.4–3.6/印37–38(PDF46–47)。不同軸組換成18kip標準軸當量;LEF取10^(−R)。
  • FHWA-HRT-06-106,September 2009|式15–16/印86–87(PDF100–101);式20–24/印90(PDF104)。ℓ與k定義、接縫柔度及傳力桿周承壓;k不是qa,K₀不是路基k。

本案數值沿已共同複核的38噸/25cm模型:板底25.1、板頂22.3kgf/cm²為不同情境包絡,並非所有未知載位與環境的全域最大值。MR45須試驗確認;k=5kgf/cm³為假設;地盤承載、沉陷、壓實、排水及局部脫空須現地確認。溫差僅有敏感度,未完成全部環境包絡。

新增收錄:FHWA T5040.30(2019)完整48頁與FDOT Index305(FY2017–18)完整4張原件已於2026-10-23收錄Wiki並逐頁及回讀驗證;仍為外國歷史工程參考,本案契約適用版次待確認。AASHTO 1993 Guide授權全文未取得;目前依上述已收錄官方研究報告核對公式。CNS1233完整試驗方法原件及適用版次另待確認;本頁僅依已讀市區道路§9.5.2所引要求說明,未宣稱已完整查核CNS試驗步驟。完整缺口與補法見計算頁來源附錄。

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