道路工程徐家鈺程家駒同濟大學(xué)出版社

通過本次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)重點掌握：剛性路面的優(yōu)、缺點及常見的損壞現(xiàn)象，水泥混凝土路面的接縫結(jié)構(gòu)設(shè)計。熟悉剛性路面的結(jié)構(gòu)組合，引起路基不均勻支承的因素及改善措施。本次授課的重點：剛性路面的優(yōu)、缺點及常見的損壞現(xiàn)象，水泥混凝土路面的接縫結(jié)構(gòu)設(shè)計。難點：水泥混凝土路面的接縫結(jié)構(gòu)設(shè)計。目的要求重點與難點第二篇道路路基路面結(jié)構(gòu)第4章剛性路面（1-2節(jié)）

剛性路面是即指水泥混凝土路面，主要包括素混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、碾壓式混凝土、鋼纖維混凝土等面層板與基（墊）層所組成的路面。第4章剛性路面

廣泛采用的是就地澆筑的素混凝土路面，簡稱混凝土路面。這種路面是以水泥與水合成的水泥漿為結(jié)合料、碎（礫）石為骨料、砂為填充料，按適當?shù)呐浜媳壤?jīng)拌和、攤鋪、振搗、整平和養(yǎng)生而筑成，除了在接縫區(qū)和局部范圍（邊緣和角隅）外，不配置鋼筋的混凝土路面。第4章剛性路面

§4-1剛性路面的特點、損壞現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)組合一、剛性路面的特點（一）優(yōu)點1．強度高、剛度大、耐久性好混凝土路面具有較高的抗壓、抗彎拉和抗磨耗強度。因此，具有較高的承載能力和擴散荷載的能力，而且耐久性好，一般可以使用20～30年以上。2．穩(wěn)定性好環(huán)境中溫度和濕度對水泥混凝土路面的力學(xué)強度的影響較小。因此，其熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性均較好。尤其是強度將隨時間而逐漸增高，而不會出現(xiàn)“老化”現(xiàn)象。3．平整度和粗糙度較好雖有接縫，但是起伏變化小，基本上能滿足汽車行駛的平整性要求；路表面經(jīng)過拉毛或軋槽處理，為路面提供了一定的粗糙度。4．養(yǎng)護費用少、運輸成本低水泥混凝土路面堅固耐久，經(jīng)常性的養(yǎng)護維修工作量小、費用低。而且由于行車阻力小、消耗低，運輸成本低。5．水泥混凝土路面色澤鮮明，能見度好，有利于夜間行車。（二）缺缺點1．有接縫縫混凝土面面板為了了適應(yīng)熱熱脹冷縮縮的需要要，必須須設(shè)置接接縫，而而在接縫縫設(shè)置之之后帶來來一系列列問題：：（1）接縫是是路面的的薄弱點點，如果果處理不不當，容容易導(dǎo)致致板邊和和板角破破壞。（2）接縫增增加了施施工和養(yǎng)養(yǎng)護作業(yè)業(yè)的復(fù)雜雜性。（3）接縫易易引起行行車跳動動，影響響行車的的舒適性性。2．竣工后后不能立立即開放放交通施工結(jié)束束后至少少要經(jīng)過過15～20天的濕治治養(yǎng)生，，才能開開放交通通。3．挖掘和和修補困困難路面破壞壞后，挖挖掘和修修補工作作相當困困難，而而且影響響交通嚴嚴重。對對于地下下管線的的維修也也有非常常大的難難度。4．陽光下下反光太太強水泥混凝凝土路面面反光強強烈，在在陽光下下行車使使駕駛?cè)巳藛T產(chǎn)生生很明顯顯的刺目目感覺。。5．對超載載敏感水泥混凝凝土屬于于脆性材材料，一一旦車輛輛荷載超超出混凝凝土的極極限強度度，很容容易引起起面板的的斷裂。。6．對水泥泥和水的的需求量量大水泥混凝凝土面板板板厚、、體積大大，所需需要的原原材料較較多。7．施工前前的準備備工作繁繁重施工前需需要施工工放樣、、支立模模板、布布置接縫縫、敷設(shè)設(shè)鋼筋等等。二、水泥泥混凝土土路面的的損壞現(xiàn)現(xiàn)象1．斷裂當混凝土土路面板板內(nèi)產(chǎn)生生的應(yīng)力力超過混混凝土強強度時，，面板將將出現(xiàn)橫橫向或縱縱向的斷斷裂裂縫縫，以及及角隅處處的折斷斷裂縫。。原因：應(yīng)應(yīng)力過大大，板體體太薄，，板尺寸寸太大；；混凝土土板原材材料、級級配、施施工不良良；地基基塑性變變形過量量，使板板底失去去支撐等等。2．碎裂出現(xiàn)在橫橫向接縫縫（主要要是脹縫縫）兩側(cè)側(cè)數(shù)十厘厘米的范范圍內(nèi)。。主要原因因是由于于脹縫內(nèi)內(nèi)的滑動動傳力桿桿排列不不正或不不能滑動動、或縫縫隙內(nèi)嵌嵌入堅硬硬碎屑等等，使混混凝土在在膨脹時時受到較較大的擠擠壓力而而碎裂。。3．唧泥汽車行至至接縫處處時，縫縫內(nèi)濺出出稀泥的的現(xiàn)象稱稱為唧泥泥。原因是水水分沿縫縫隙下滲滲而積聚聚在局部部脫空的的板下，，在重輪輪載的作作用下，，積水變變?yōu)橛袎簤核鶎觾?nèi)浸浸濕的細細集料攪攪混成懸懸液，并并沿接縫縫噴濺而而出。而而唧泥出出現(xiàn)后，，促使面面層板的的邊緣和和角隅部部分逐漸漸失去支支撐，最最終導(dǎo)致致斷裂。。唧泥4．錯臺橫向接縫縫或裂縫縫兩側(cè)的的面板端端部出現(xiàn)現(xiàn)的豎向向相對位位移稱錯錯臺。錯臺的出出現(xiàn)降低低了行車車的平穩(wěn)穩(wěn)性和舒舒適性。。5．拱起混凝土路路面面板板在熱膨膨脹受到到約束時時，某一一接縫兩兩側(cè)的數(shù)數(shù)塊板突突然出現(xiàn)現(xiàn)向上的的屈曲失失穩(wěn)現(xiàn)象象稱拱起起。主要原因：主主要是填料失失效，讓硬物物落入接縫，，致使面板變變形受限。此外，還有一一些非結(jié)構(gòu)性性的損壞，如如：剝落、紋紋裂、磨光麻麻面等損壞現(xiàn)現(xiàn)象。三、剛性路面面的工作特性性剛性路面強度度高、板體性性好，在荷載載作用下產(chǎn)生生的變形小，，路面板通常常處于彈性工工作狀態(tài)；同同時由于混凝凝土路面板體體在荷載作用用下產(chǎn)生的撓撓度小，其下下地基所產(chǎn)生生的變形也小小，同樣可被被視為彈性。。因此，水泥混凝土路路面可以看成成是被支承在在彈性地基上上的彈性薄板板。1．在車輪荷載載作用下當荷載作用于于板中時，板的頂面會會出現(xiàn)壓應(yīng)力，而板的底面面會產(chǎn)生拉應(yīng)力；當荷載作用于于板角時，板的底面會會出現(xiàn)壓應(yīng)力，而板頂面則則會出現(xiàn)彎拉應(yīng)力。2．在自然因素素作用下水泥混凝土路路面在溫度和濕度的作用下，板板內(nèi)會產(chǎn)生內(nèi)內(nèi)應(yīng)力。由于混凝土板板的極限抗彎彎拉強度要比比它的極限抗抗壓強度低很多。所以，當荷荷載較大、而而板又較薄時時，在車輪荷荷載的重復(fù)作作用下，板的的底部或頂部部會發(fā)生開裂現(xiàn)象。為了減少這些些內(nèi)應(yīng)力的影影響，避免產(chǎn)產(chǎn)生不規(guī)則開開裂，應(yīng)預(yù)先限定混凝土板的開開裂位置，將將路面劃分成成較小尺寸的的板塊，在板板間設(shè)置縱向或橫橫向的縫。四、結(jié)構(gòu)層的的組合水泥混凝土路路面的結(jié)構(gòu)層層一般由：水水泥混凝土面面板、基層、、墊層（不良良地質(zhì)水文條條件下）和土土基組成。1．水泥混凝土土面板面層板斷面一一般采用等厚度形式，最小厚度為18cm；路面板寬度度一般按每車車道寬，不大大于4.5m；路面板長度度一般采用4～5m，最長不超過過6m。1—橫縫2—縱縫2．基層要求基層平整整、堅實，具具有抗變形能能力強、整體體性好、透水水性小和耐沖沖刷的性能。。（1）采用整體性性好（具有較較高彈性模量量）的材料修修筑基層，可可保障混凝土土路面良好的的使用特性和和延長路面的的使用壽命；；（2）設(shè)置基層，，可以起到防防止唧泥、冰冰凍，以及排排除滲入的地地表水、隔斷斷地下毛細水水、緩和土基基不均勻變形形對面板影響響等作用；（3）設(shè)置基層可可為混凝土面面板的施工提提供便利條件件?；鶎拥暮穸纫砸圆挥?5cm為宜，并應(yīng)寬寬出面板，寬寬出的數(shù)值視視面板采用的的施工方法而而異。基層類型選用用表交通等級基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重交通水泥穩(wěn)定粒料或瀝青穩(wěn)定碎石基層中等或輕交通水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級配粒料基層各類基層的厚厚度范圍參照照表基層類型厚度適宜的范圍（mm）貧混凝土或碾壓混凝土基層120～200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150～250瀝青混凝土基層40～60瀝青穩(wěn)定碎石基層80～100級配粒料基層150～200多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100～140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層80～1003．墊層在水溫狀況不不良路段的路路基與基層之之間宜設(shè)置墊墊層。墊層應(yīng)具有一一定的強度和較好的水穩(wěn)性，在冰凍地區(qū)區(qū)尚應(yīng)具有較較好的抗凍性。墊層的最小小厚度為15cm。4．土基理論分析表明明：通過剛性性面層和基層層傳到土基上上的壓力很小小，一般不超超過0.05MPa。然而，如果果土基的穩(wěn)定定性不足，在在水溫變化的的影響下出現(xiàn)現(xiàn)較大變形，，使土基形成不均勻支支承，進而使面板板在受荷時底底部產(chǎn)生過大大的彎拉應(yīng)力力，導(dǎo)致混凝凝土路面的破破壞。（1）造成路基不均勻支支承的因素：①均勻沉陷濕濕軟地基基未達到充分固結(jié)，土質(zhì)不均勻，壓實不充分，新老路基交接接處處理不當當；②不均勻凍脹脹在季節(jié)性冰凍地地區(qū)，土質(zhì)不不均勻，路基潮濕條件件發(fā)生變化處；③膨脹土在在過干或過過濕(相對最佳含水水量)的條件下壓實，排水不良等。。（2）改善措施①把不均勻的土摻配均勻；②控制壓實時時的含水量接接近最佳含水水量，并保證證壓實度達到到規(guī)定要求；③加強路基排水水；④加鋪墊層，以緩和和不均勻變形形對面層的影響。§4-2水泥混凝土路路面的接縫構(gòu)構(gòu)造設(shè)計一、縱縫與橫橫縫（一）接縫設(shè)設(shè)置的原因混凝土路面利利用縱、橫接接縫，把整個個路面分割成成許多的板塊塊，其目的是是為了防止混混凝土板因溫度變化造成的不規(guī)則則斷裂。1．隨著一年四季氣溫的變化，，混凝土板將將產(chǎn)生整體性性的膨脹與收收縮。2．在晝夜氣溫變化時，，由于溫度坡坡差的作用，，在白天混凝凝土板頂面溫溫度較底面為為高，造成板板的中部隆起；在夜間板頂頂面溫度較底底面為低，會會使板的周邊和角隅翹翹起。但是，這些變變形會受到板板與基礎(chǔ)之間間的摩阻力和和粘結(jié)力的影響，同時還受到到混凝土板自自重和車輪荷荷載的約束。致使板內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生較大應(yīng)力力，造成面板板的斷裂或拱拱脹破壞。接縫構(gòu)造的設(shè)設(shè)計要求：應(yīng)應(yīng)能控制或減少收縮應(yīng)力和翹翹曲應(yīng)力所引引起的裂縫，，并提供足夠的荷載傳傳遞能力，防止堅硬雜物落入入接縫縫隙內(nèi)內(nèi)。（二）接縫的的分類混凝土路面接接縫按平面位位置和方向，，可分為縱縫和橫縫兩大類；再結(jié)結(jié)合接縫的功功能，縱縫又可細分為縱向縮縫和縱向施工縫，橫縫又可細分為橫向縮縫、脹縫和橫向施工縫。1．縱縫混凝土面板的的縱縫是與路路中線平行的的接縫，分為為縱向縮縫和和縱向施工縫縫。（1）縱向施工縫縫當面板一次鋪鋪筑寬度小于路面寬度時，，應(yīng)設(shè)縱向施施工縫?？v縱向施工縫的的接縫形式有有兩種：①一般情況下下，縱向施工工縫采用平縫形式，需要設(shè)拉桿桿，其構(gòu)造如如圖2-4-7a）所示。②為了更好的的傳力，縱向向施工縫也可可采用企口縫形式，仍需要設(shè)拉拉桿，其構(gòu)造造如圖2-4-7b）所示?？v縫（2）縱向縮縫反之，當混凝土板板一次鋪筑的寬度度大于4.5m時，其間應(yīng)增設(shè)縱縱向縮縫，以減小小收縮應(yīng)力和溫度度翹曲應(yīng)力?？v向縮縫宜采用假假縫形式，并設(shè)置置拉桿，如圖2-4-8所示?？v縫2．橫縫橫縫是垂直于路中中線方向的接縫，，分為橫向縮縫、脹縫和橫向施工縫。（1）橫向縮縫橫向縮縫是為了減減小收縮應(yīng)力和溫溫度翹曲應(yīng)力而設(shè)設(shè)置。①橫向縮縫常采用用假縫形式，一般不需要設(shè)置傳力桿，其構(gòu)構(gòu)造如圖2-4-9a)所示。②為了提高接縫的的傳荷能力，在交通繁重的道路上上，橫向縮縫宜加設(shè)傳力桿；另外，在在鄰近橫向脹縫或路面縱向自由端部部的3條縮縫內(nèi)，均宜加加設(shè)傳力桿，其構(gòu)構(gòu)造如圖2-4-9b）所示。（2）脹縫脹縫的設(shè)置是為了了給混凝土面層的的膨脹提供伸長的的余地，以免產(chǎn)生生過大的熱壓應(yīng)力。①脹縫的位置在鄰近橋梁或其它它固定構(gòu)筑物處、、與柔性路面相接接處，隧道口、小小半徑平曲線和凹凹形豎曲線縱坡變變換處，平面交叉叉口，以及路面厚厚度變化處等均應(yīng)應(yīng)設(shè)置脹縫。（注：在鄰近構(gòu)造造物或與瀝青路面面結(jié)合處的脹縫，，應(yīng)根據(jù)實際情況況設(shè)置2～3條脹縫）除上述位置以外的的脹縫宜盡量不設(shè)設(shè)或少設(shè)。脹縫的的間距應(yīng)根據(jù)施工工季節(jié)、施工溫度度、混凝土的膨脹脹性，并結(jié)合當?shù)氐氐慕?jīng)驗而定。橫縫②脹縫的形式脹縫常采用平縫形形式，縫寬2～2.5cm，并要求設(shè)置滑動動傳力桿，以提供供傳荷能力。其構(gòu)構(gòu)造如圖2-4-11a）所示。橫縫②脹縫的形式脹縫采用平縫形式式，縫寬2～2.5cm，并要求設(shè)置滑動動傳力桿，以提供供傳荷能力。其構(gòu)構(gòu)造如圖2-4-11a）所示。與結(jié)構(gòu)物交接處的的脹縫無法設(shè)傳力力桿時，可采用加加設(shè)邊緣鋼筋，或或加厚邊部的措施施，其構(gòu)造分別如如圖2-4-11b）、c）所示。橫縫橫縫（3）橫向施工縫在每日施工的終了了，或混凝土澆筑筑過程中因故中斷斷時，必須設(shè)置橫橫向施工縫，其位位置宜設(shè)在脹縫或或橫向縮縫位置處處。①設(shè)在脹縫處的橫橫向施工縫，應(yīng)按按照脹縫進行處理理，其構(gòu)造與圖2-4-11a）相同；②設(shè)在橫向縮縫處處的橫向施工縫，，應(yīng)采用平縫加傳傳力桿的型式，其其構(gòu)造如圖2-4-10所示。3．拉桿與傳力桿（1）拉桿：作用是拉拉緊相鄰板塊，不不讓它們產(chǎn)生分離離。拉桿應(yīng)采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚的中央央，并應(yīng)對拉桿中中部l0cm范圍內(nèi)進行防銹處處理。拉桿長度、直徑及及橫向間距，可根根據(jù)板寬和板厚參參照設(shè)計規(guī)范選用用。最外邊的拉桿桿距接縫或自由邊邊的距離一般為25～35cm。板寬/m（2）傳力桿：作用是是為了提高接縫的的傳荷能力。傳力桿應(yīng)采用光面圓鋼筋，設(shè)在板厚的中央央，其長度的一半半再加5cm范圍內(nèi)，應(yīng)涂以瀝瀝青或加塑料套管管。脹縫處的傳力桿，，尚應(yīng)在涂瀝青一一端加一套子，內(nèi)內(nèi)留3cm的空隙，填以紗頭頭或泡沫塑料。套套子端宜在相鄰板板中交錯布置。傳力桿的長度、直直徑及橫向間距，，可根據(jù)板厚參照照設(shè)計規(guī)范選用。。最外邊的傳力桿桿距接縫或自由邊邊的距離一般為15～25cm。板厚/m二、接縫材料水泥混凝土路面接接縫的好壞，對于于保證路面的使用用質(zhì)量至關(guān)重要，，接縫常出現(xiàn)的問問題有：滲水、填填縫料外溢、填縫縫料老化、雜物嵌嵌入等。接縫槽口超過3mm時，均須加以封填填，封填材料分為為填縫料和填縫板兩類。1．填縫料填縫料應(yīng)富有彈性性、可壓縮性大，，不溶于水、不滲滲水、高溫不溢出出和低溫不脆裂、、耐疲勞，并能同同混凝土表面粘附附牢固。加熱式填縫料有：瀝青瑪蹄脂類類、瀝青橡膠類和和聚氯乙烯膠泥類類等；常溫式填縫料有：聚氨脂焦油類類、氯丁橡膠類、、乳化瀝青橡膠類類等。2．填縫板填縫板應(yīng)選用能很很好的適應(yīng)混凝土土面板的膨脹與收收縮、施工時不易易變形，以及耐久久性良好的材料。。常采用杉木板、纖纖維板、泡沫橡膠膠板、泡沫樹脂板板等材料。三、交叉口接縫的的布置交叉口混凝土面板板的接縫布置應(yīng)與交通流向相適適應(yīng)，并做到易于排水水、整齊美觀、施施工方便。混凝土面板的接縫縫宜正交，盡量將銳角放置置在非主要行車的的部位，且在板角角處加設(shè)補強鋼筋筋網(wǎng)或角隅鋼筋；；面板分塊不宜過小，接縫邊長不應(yīng)小小于1m。相鄰板的接縫應(yīng)對對齊，一般不得形成錯錯縫。四、補強鋼筋當混凝土板縱、橫橫自由邊緣下的基基礎(chǔ)有可能產(chǎn)生較較大的塑性變形時時，可沿板的邊緣加設(shè)補強鋼筋；同同樣，在角隅處為了防止板角斷裂裂，可加設(shè)發(fā)針形形鋼筋或鋼筋網(wǎng)。。1．板邊補強一般選用2根ф12～16的螺紋鋼筋，平行行布置在板的下部部距離板底1/4板厚處，并不得小小于5cm；間距為10cm。鋼筋兩端向上彎彎起。2．角隅補強一般選用2根ф12～14的螺紋鋼筋，以發(fā)發(fā)針形式布置在板板的上部，距離板板頂不得小于5cm；也可以采用雙層鋼鋼筋網(wǎng)進行補強，，選用ф6的圓鋼筋，布置在在面板的上、下部部，距離板頂和板板底以5～10cm為宜。通過本次課的學(xué)習(xí)習(xí)，學(xué)生應(yīng)重點掌掌握：交通分析、、臨界荷位、基層層頂面的當量回彈彈模量計算、應(yīng)力力計算及驗算。熟熟悉交通分級、板板厚設(shè)計的步驟。。了解各類系數(shù)的的確定方法。本次授課的重點：：交通調(diào)查與分析析、基層頂面的當當量回彈模量計算算、應(yīng)力計算及驗驗算、板厚設(shè)計步步驟。難點：應(yīng)力計算及及驗算、板厚設(shè)計計。目的要求重點與難點第二篇道路路基基路面結(jié)構(gòu)第4章剛性路面（3節(jié)）§4-3水泥混凝土路面板板厚的設(shè)計《公路水泥混凝土路路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2002）所列出的設(shè)計方法是：以彈性半空間間地基有限大矩形形板模型為基礎(chǔ)，，以100kN單軸雙輪組標準軸軸載作用于矩形板縱向邊緣中中部產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)應(yīng)力控制設(shè)計。采用可靠度設(shè)計方法，以荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的綜合疲勞損壞作為設(shè)計標準，進行水泥混凝土土路面板厚的設(shè)計計。

臨界荷位——路面板的縱縫邊緣的中部一、交通荷載分析析（一）軸載換算水泥混凝土路面承承受著不同軸型和和軸重的各種車輛輛荷載的重復(fù)作用用，按“由荷載應(yīng)力與與溫度應(yīng)力綜合疲疲勞損耗等效”的的原則，把各種車輛荷載載的作用次數(shù)換算算為標準軸載的作用次次數(shù)。水泥混凝土路面設(shè)設(shè)計中也以汽車軸軸重為100kN的單軸雙輪組荷載載作為標準軸載，記記作BZZ-100。所謂等效，是指同一路面結(jié)結(jié)構(gòu)在不同軸載作作用下達到相同的疲勞程度。我國把疲勞斷裂作為混凝土路面的的損壞標準，因而而以疲勞斷裂為標準準建立疲勞方程，推推導(dǎo)產(chǎn)生等效疲勞勞損耗時的軸載換算公式和換算系數(shù)。把不同軸－輪型和和軸載的作用次數(shù)數(shù)，以100kN單軸－雙輪組荷載載為標準軸載，按按下式進行換算：：i1.01．交通分級水泥混凝土路面所所承受的軸載作用用，按照設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計車道臨界荷位承受的標準軸載當當量累計作用次數(shù)數(shù)，劃分為特重交通、重交通、中等交通和輕交通四級。（二）交通分級和和設(shè)計基準期2.設(shè)計基準期路面設(shè)計基準期是是計算路面結(jié)構(gòu)可可靠度時，考慮各各項基本度量與時時間關(guān)系所取用的的基準時間。也可理解為：保證路面結(jié)構(gòu)達到到規(guī)定可靠度指標標的有效期間。設(shè)計基準期與公路路等級有關(guān)，可根根據(jù)公路在路網(wǎng)中中的功能定位，當?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展的需需求以及投資條件等因素，經(jīng)綜合論論證后確定。（三）標準軸載累計作用用次數(shù)1.交通調(diào)查與分析設(shè)計車道使用初期期的年平均日貨車車交通量，可按下下述方法確定：利用當?shù)亟煌坑^觀測和統(tǒng)計資料，，獲得所設(shè)計公路路的初期的年平均均日交通量（雙向向）和車輛組成數(shù)數(shù)據(jù)，剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量量，得到初期的年平均日貨貨車交通量（雙向向）。單向車道數(shù)123≥4車道分配系數(shù)1.00.8～1.00.6～0.80.5～0.75交通量車道分配系系數(shù)表（1）交通量方向分布系數(shù)調(diào)查分析雙向交通通分布情況，選取取交通量方向分布布系數(shù)，一般情況況下采用0.5。（2）交通量車道分配系數(shù)依據(jù)設(shè)計公路的車車道數(shù)，參照下表表選用:（3）標準軸載累計作作用次數(shù)設(shè)計基準期內(nèi)水泥泥混凝土面層臨界界荷位處所承受的的標準軸載累計作作用次數(shù)Ne可按下式計算：式中：Ne——標準軸載累計作用用次數(shù)；Ns——100kN單軸－雙輪組標準準軸載的作用次數(shù)數(shù)；t——設(shè)計基準期；γ——交通量年平均增長長率；η——臨界荷位處的車輛輛輪跡橫向分布系數(shù)數(shù)，按下表選用：公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費站0.17～0.22二級及二級以下公路行車道寬>7m0.34～0.39行車道寬≤7m0.54～0.62車輛輪跡橫向分布布系數(shù)表《公路水泥混凝土路路面設(shè)計規(guī)范》JTGD40-2002中，對水泥混凝土土路面荷載應(yīng)力分分析計算時，采用的是彈性三層體系模型型，即地基、基層和面層板。當面層板下設(shè)有基基層和底基層時，，依據(jù)“等彎曲剛度度”的原則，將基層和底基層層換算為回彈模量和厚度度當量的單層結(jié)構(gòu)，而用一個基層頂面當量回彈彈模量和基層當量量厚度來替代。二、基層頂面的的當量回彈模量基層和底基層的當當量模量Ex，當量厚度hx混凝土面板EC基層E1厚度h1底基層E2厚度h2土基E0混凝土面板EC基層和底基層的當量模量Ex，當量厚度hx土基E0基層頂面的當量模模量Et混凝土面板EC基層和底基層的當當量模量Ex，當量厚度hx土基E0基層頂面的當量模模量Et混凝土面板EC1新建公路的基層頂面當量模模量新建公路的基層頂頂面當量回彈模量量和基層當量厚度度計算公式：式中：Et——基層頂面的當量回回彈模量(MPa)；Ex——基層和底基層(或墊層）的當量回回彈模量(MPa)；E0——路床頂面的回彈模模量(MPa)；E1、E2——基層和底基層(或墊層）的回彈模模量(MPa)；hx——基層和底基層(或墊層）的當量厚厚度(m)；Dx——基層和底基層的當當量彎曲剛度(MN-m)；h1、h2——基層和底基層的厚厚度(m)；a、b——與Ex/E0有關(guān)的回歸系數(shù)。。（1）當新建公公路路面面板下設(shè)有基層層、底基基層及墊墊層時，可按此方法先將底基層層和墊層層換算成成具有當當量回彈彈模和當當量厚度度的單層層，然后后再與基層一一起計算算基層頂頂面當量量回彈模模量。（2）當新建建公路路路面板下下無底基層和和墊層時時，相應(yīng)層層的厚度度和回彈彈模量分分別以0代入進行行計算。。注：2原有路面面的頂面當當量回彈彈模量值值在舊柔性性路面上上加鋪水水泥混凝凝土面層層時，應(yīng)應(yīng)按承載板試試驗或彎沉測定定法確定原有有路面頂頂面的當當量回彈彈模量Et。（1）承載板板試驗實測即可可直接得得到原有有路面的的頂面當當量回彈彈模量Et。（2）當采用用汽車實實測路段段的彎沉沉值后，可按柔柔性路面面舊路補強強中的計算算方法，，確定計算回彈彈彎沉值值(其中保證證率系數(shù)數(shù)λ采用2.0)后，按下下式轉(zhuǎn)換換成基層層頂面的的當量回回彈模量量Et：式中：l0——以后軸重重100kN的車輛進進行彎沉沉測定，，經(jīng)統(tǒng)計計整理后后得到的的原路面面計算回回彈彎沉沉值，以以0.01mm計。新建道路路的水泥泥混凝土土路面板板下必須須設(shè)置最小厚度度為0.15～0.20m的墊層與與基層，或者是是具有足足夠剛度度的老路面。四、水水泥混凝凝土的設(shè)設(shè)計強度度與彎拉拉彈性模模量水泥混凝凝土面層層的設(shè)計計強度是是以彎拉強度度作為設(shè)計計控制指指標的，，在進行行路面設(shè)設(shè)計時，，應(yīng)取水水泥混凝凝土15cm×15cm××55cm的小梁試試件在三三分點加加載試驗驗確定，，并以其其28d齡期的計算彎彎拉強度度作為設(shè)設(shè)計標準準。特殊的，，當混凝凝土澆筑筑后90d內(nèi)不開放放交通時時，可采采用90d齡期的彎彎拉強度度。其值值一般可可按28d齡期強度度的1.1倍計。各各交通等等級要求求的混凝凝土彎拉拉強度標標準值不不得低于于下表的的規(guī)定。?；炷翉潖澙瓘姸榷葮藴手抵到煌ǖ燃壧刂刂刂械容p水泥混凝土的彎拉強度標準值（MPa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值（MPa）6.06.05.55.0混凝土彎彎拉彈性性模量在設(shè)計混混凝土路路面時，，采用的的混凝土土彎拉彈彈性模量量應(yīng)以試驗實實測為準準，其試件件尺寸和和加載方方式同彎彎拉強度度試驗，，并采用用撓度法法，分四四級加荷荷，以極極限彎拉拉荷載之之半時的的割線模模量為標標準。如無實測測條件，，可參照照各級交交通等級級要求的的混凝土土設(shè)計彎彎拉強度度和彈性性模量按按下表選選用?；炷恋牡脑O(shè)計彎彎拉強度度與彈性性模量表表交通等級特重、重中等、輕普通混凝土設(shè)計彎拉強度(MPa)5.04.5彎拉彈性模量Ec(×103MPa)3028碾壓混凝土設(shè)計彎拉強度(MPa)5.04.54彎拉彈性模量Ec(×103MPa)RCCFRCC3533RCCFRCC3331RCCFRCC3129五、荷荷載應(yīng)力力計算在剛性路路面設(shè)計計中應(yīng)反反映輪載的動動力作用用對路面產(chǎn)產(chǎn)生的附附加影響響，即行行駛的動動荷載與與靜荷載載對路面面板疲勞勞損耗的的差別，，又因剛剛性路面面板對裝裝載超過過車輛法法定荷載載時對超重荷載載的疲勞影影響很敏敏感。因此設(shè)計計中要考考慮汽車車實際行行駛中的的超載、偏偏載以及路面結(jié)構(gòu)構(gòu)工作條條件不均均勻等因素對對路面板板內(nèi)荷載載應(yīng)力的的影響。。對上述二二種影響響采用綜合影響響系數(shù)Kc來表示，，其取值值見下表表：綜合影響響系數(shù)Kc表交通等級特重重中等輕綜合影響系數(shù)Kc1.451.351.201.10當量回彈模量Et(MPa)1201008060應(yīng)力折減減系數(shù)Kr考慮到接接縫間的的不同狀態(tài)態(tài)，其傳荷荷能力不不同，可可用接縫縫傳荷能能力的應(yīng)力折減減系數(shù)Kr來表示。。當縱縫為為設(shè)拉桿的的平縫型型時，Kr可取0.87～0.92(剛性和半半剛性基基層取低低值，柔柔性基層層取高值值)；縱縫為設(shè)拉桿的的企口縫縫型時，Kr取用0.76～0.84；自由邊時，Kr取為1.0。疲勞應(yīng)力力系數(shù)Kf不同設(shè)計計年限的的累計疲勞勞作用不同，采采用設(shè)計計使用年年限內(nèi)荷荷載應(yīng)力力累計疲疲勞作用用的疲勞應(yīng)力力系數(shù)Kf來表示。。設(shè)計基準準期賠償償損失荷荷載疲勞勞應(yīng)力系系數(shù)計算算公式：：式中：kf——設(shè)計基準準期內(nèi)的的荷載疲疲勞應(yīng)力力系數(shù)；；Ne——設(shè)計基準準期內(nèi)標標準軸載載累計作作用次數(shù)數(shù)；ν——與混合料料性質(zhì)有有關(guān)的指指數(shù)，普普通混凝凝土、鋼鋼筋混凝凝土、連連續(xù)配筋筋混凝土土，ν=0.057；碾壓混混凝土和和貧混凝凝土，ν=0.065；標準軸載載PS在臨界荷荷位處產(chǎn)產(chǎn)生的荷荷載疲勞勞應(yīng)力按按下式確確定：式中：σpr——標準軸載載Ps在臨界荷荷位處的的荷載疲疲勞應(yīng)力力(MPa)，σps——標準軸載載PS在四邊自自由板的的臨界荷荷位處產(chǎn)產(chǎn)生的荷荷載疲勞勞應(yīng)力(MPa)；kr——考慮接縫縫傳荷能能力的應(yīng)應(yīng)力折減減系數(shù)，縱縫為為設(shè)拉桿桿的平縫縫時，kr=0.87～0.92(剛性和半半剛性基基層取低低值，柔柔性基層層取高值值)；縱縫為為不設(shè)拉拉桿的平平縫或自自由邊時時，kr=1.0；縱縫為為設(shè)拉桿桿的企口口縫時，，kr=0.76～0.84；kf——考慮設(shè)計計基準期期內(nèi)荷載載應(yīng)力累累計疲勞勞作用的的疲勞應(yīng)力力系數(shù)；kc——考慮偏載載和動載載等因素素對路面面疲勞損損壞的綜合影響響系數(shù)。。：r——混凝土板板的相對對剛度半半徑(m)；h——混凝土板板的厚度度(m)；Ec——水泥混凝凝土的彎彎拉彈性性模量(MPa)；Et——基層頂面面當量回回彈模量量(MPa)。公式六、混凝凝土板內(nèi)內(nèi)的最大大溫度梯梯度和溫溫度應(yīng)力力計算根據(jù)混凝凝土面層層板內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的荷荷載應(yīng)力力和溫度度應(yīng)力作作出板的平面面尺寸設(shè)設(shè)計，布設(shè)各各種接縫縫位置。。通?？v向縮縫縫間距可根據(jù)路路面寬度度和每個個車道寬寬度而定定，其最最大間距距不得大大于4.5m。橫向縮縫縫間距一般采用用4～5m，最大不不得超過過6m。否則當當板長超超過上述述范圍時時，因溫溫度應(yīng)力力作用會會造成長長板的斷斷裂。同時因混凝土板板傳熱慢慢，在溫度度變化大大時其頂頂面與底底面溫度度有較大大差異，，從而引引起混凝凝土板的的翹曲應(yīng)應(yīng)力?；旎炷涟灏屙斆媾c與底面的的溫度差差一般以以板的溫度梯度度Tg表示，即即溫差Δt=Tg×h。水泥混凝凝土面層層的最大大溫度梯梯度標準準值Tg，可按照照公路所所在地的的公路自然然區(qū)劃按下表選選用：最大溫度度梯度標標準值Tg公路自然區(qū)劃II、VIIIIV、VIVII最大溫度梯度Tg(℃／cm)83～8890～9586～9293～98最大溫度度梯度時時混凝土土板的溫溫度翹曲曲應(yīng)力式中：σtm——最大溫度度梯度時時混凝土土板的溫溫度翹曲曲應(yīng)力(MPa)；αc——混凝土的的線膨脹脹系數(shù)(1／℃)，通?？煽扇?×10-5／℃；Tg——最大溫度度梯度；；Bx——綜合溫度度翹曲應(yīng)應(yīng)力和內(nèi)內(nèi)應(yīng)力作作用的溫度應(yīng)力力系數(shù)，可按l／r和h查用下圖圖確定；；l——板長，即即橫縫間間距(m)。溫度應(yīng)力力系數(shù)Bx最大溫度度梯度時時混凝土土板的溫溫度疲勞勞應(yīng)力計計算公式式式中：σtr——臨界荷位位處的溫溫度疲勞勞應(yīng)力(MPa)；σtm——最大溫度度梯度時時混凝土土板的溫溫度翹曲曲應(yīng)力(MPa)；kt——考慮溫度度應(yīng)力累累計疲勞勞作用的的疲勞應(yīng)應(yīng)力系數(shù)數(shù)，按下下式計算算確定：：其中：a、b和c為回歸系系數(shù)，按按所在地地區(qū)的公路自然然區(qū)劃查下表確確定。疲勞應(yīng)力力系數(shù)a、b和c為回歸系系數(shù)表系數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIⅣVⅥV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270七、應(yīng)應(yīng)力驗算算水泥混凝凝土路面面水泥混混凝土路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計以以行車荷載載和溫度梯度度綜合作用用產(chǎn)生的的疲勞斷裂裂作為設(shè)計的極極限狀態(tài)態(tài)，其表達達式為：：式中：γr——可靠度系系數(shù)，依依據(jù)所選選目標可可靠度及及變異水水平等級級按下表表確定；；σpr——行車荷載載疲勞應(yīng)應(yīng)力（MPa）；σtr——溫度梯度度疲勞應(yīng)應(yīng)力（MPa）；fr——水泥混凝凝土彎拉拉強度標標準值（（MPa）可靠度系系數(shù)表變異水平等級目標可靠度（％）95908580低1.20～1.331.09～1.161.04～1.08—中1.33～1.501.16～1.231.08～1.131.04～1.07高—1.23～1.331.13～1.181.07～1.11八、板厚設(shè)設(shè)計步步驟1．收集集交通通資料料2．計算算設(shè)計計車道道在設(shè)設(shè)計使使用年年限內(nèi)內(nèi)的標標準軸軸載累累計作作用次次數(shù)Ne3．初擬擬路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)和平平面尺尺寸。。4．確定定混凝凝土的的設(shè)計計彎拉拉強度度fcm及彎拉拉彈性性模量量Ec5．計算算確定定基層層頂面面計算算回彈彈模量量Et6．計算算荷載載疲勞勞應(yīng)力力pr7．計算算溫度度疲勞勞應(yīng)力力tr8．檢驗驗pr與tr之和是是否滿滿足要要求：：如滿足足，則則初估估厚度度可以以作為為設(shè)計計板厚厚。如如不滿滿足，，則重重擬定定路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)，重重復(fù)第第5步以下下的計計算，，直到到上述述要求求滿足足為止止，設(shè)設(shè)計厚厚度取取整到到cm。設(shè)計計計算示示例設(shè)計題題目：：重交交通二二級公公路水水泥路路面厚厚度設(shè)設(shè)計公路自自然區(qū)區(qū)劃為為Ⅱ區(qū)，擬擬新建建一條條二級級公路路，路路基為為粘質(zhì)質(zhì)土，，路基基回彈彈模量量為30MPa。采用用普通通混凝凝土路路面，，路面面寬9m。經(jīng)交交通調(diào)調(diào)查得得知，，設(shè)計計車道道使用用初期期標準軸軸載日作用用次數(shù)數(shù)為2100（單向、、設(shè)計計車道道）,交通量量年增增長率率為γ=5%。試設(shè)計計該混凝土土路面的的厚度度。解：1.交通分分析由二級級公路路的設(shè)設(shè)計基基準期期為20年，安安全等等級為為三級級。臨臨界荷荷位處處的車車輛輪輪跡橫橫向分分布系系數(shù)取取0.39。已知知交通通量年年平均均增長長率為為5％。計計算得得到設(shè)設(shè)計基基準期期內(nèi)設(shè)設(shè)計車車道標標準荷荷載累累計作作用次次數(shù)為為介于（（100-2000）×104之間，，屬重重交通通等級級2.初擬路路面結(jié)結(jié)構(gòu)相應(yīng)于于安全全等級級三級級的變異水水平等等級為中級級。根據(jù)二二級公公路、、重交交通等等級和和中級級變異異水平平等級級，查查表取取初擬擬普通通混凝凝土面層厚厚度為0.22m?；鶎舆x用水水泥穩(wěn)穩(wěn)定粒