第9章水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1.1水泥混凝土路面分類

水泥混凝土路面按路面材料分普通素混凝土路面采用425

、525

普通硅酸鹽水泥或道路水泥拌制的素混凝土建造的路面碾壓混凝土路面鋼筋混凝土路面鋼纖維混凝土路面復(fù)合混凝土路面（普通混凝土和碾壓混凝土路面組成）9.1.2水泥混凝土路面特點(diǎn)

強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好耐久，路面壽命長(zhǎng)達(dá)20~30年接縫多，養(yǎng)護(hù)修復(fù)困難

9.1水泥混凝土路面概述

9.1.3水泥混凝土路面構(gòu)造

9.1.4水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

土基和基層設(shè)計(jì)，提供水泥混凝土面板足夠的支撐水泥混凝土面板材料組成設(shè)計(jì)，按抗彎拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)水泥混凝土面板厚度和平面尺寸設(shè)計(jì)（幾何尺寸設(shè)計(jì)）接縫和配筋設(shè)計(jì)9.2水泥混凝土路面損壞模式及設(shè)計(jì)指標(biāo)

9.2.1損壞模式

水泥混凝土路面為剛性路面，其破壞模式主要為斷裂和接縫破壞為主

1）斷裂

2）接縫破壞接縫碎裂

表面損壞

9.2.2設(shè)計(jì)指標(biāo)疲勞斷裂為水泥混凝土路面板結(jié)構(gòu)破壞的臨界狀態(tài)混凝土板疲勞抗拉強(qiáng)度為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

式中

r—可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標(biāo)可靠度及變異水平確定；

pr–行車荷載疲勞應(yīng)力，MPa；

tr–溫度梯度疲勞應(yīng)力，MPa；

fr–水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

新規(guī)范（JTGD40—2002）水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用可靠度設(shè)計(jì)。各級(jí)公路水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)及相應(yīng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、目標(biāo)可靠指標(biāo)和目標(biāo)可靠度。9.3彈性地基板應(yīng)力計(jì)算

9.3.1計(jì)算模型計(jì)算采用彈性地基理論，土基和基層組成當(dāng)量回彈模量為Et的地基，其上為均質(zhì)彈性各項(xiàng)同性的薄板，受交通荷載和溫度變化作用

水泥混凝土路面計(jì)算模型

9.3.2彈性地基板有限元解

臨界荷位圖用有限元方法計(jì)算出在標(biāo)準(zhǔn)交通荷載P=100kN作用下各種板厚和各種地基條件下的彎拉應(yīng)力，制成諾模圖供查用單軸軸載作用于縱向邊緣中部時(shí)的應(yīng)力計(jì)算圖

9.3.3荷載應(yīng)力計(jì)算

1）疲勞荷載應(yīng)力

在標(biāo)準(zhǔn)交通荷載Ps作用于臨界荷位處，水泥混凝土板產(chǎn)生荷載疲勞應(yīng)力

pr為：

pr=krkfkc

ps

式中

ps–標(biāo)準(zhǔn)交通荷載Ps作用于臨界荷位產(chǎn)生荷載應(yīng)力，MPa；kr–應(yīng)力折減系數(shù);縱縫為設(shè)拉桿平縫：kr=0.87~0.92，縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊：kr=1.0,縱縫為設(shè)拉桿的企口縫：kr=0.76~0.84。kf–疲勞應(yīng)力系數(shù)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用；kc–綜合系數(shù)（超載，動(dòng)載對(duì)路面疲勞損壞的影響）。

2）軸載換算

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100kN的單軸—雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps

不同軸—輪型軸載Pi的作用次數(shù)Ni按疲勞開(kāi)裂等效換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns

3）交通分析

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne9.3.4溫度應(yīng)力計(jì)算溫度梯度作用在混凝土板臨界荷位處產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力

tr

tr=kt

tm

溫度應(yīng)力系數(shù)Bx

式中a、b、c—回歸系數(shù)9.4結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)

9.4.1路基

路基的干濕類型為干燥或中濕壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定的要求巖石路床或填石路床頂面應(yīng)鋪設(shè)整平層，厚度為100—150mm9.4.2墊層

在水溫不良的地段，基層和路基之間需設(shè)置墊層墊層有一定的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性及抗凍性一般采用砂或砂礫墊層的最小厚度為150mm季凍區(qū)路面結(jié)構(gòu)的總厚度小于規(guī)定防凍厚度時(shí)應(yīng)加墊層9.4.3基層

基層應(yīng)具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度，常用基層材料：

1）貧混凝土或碾壓混凝土2）瀝青混凝土3）石灰、水泥類穩(wěn)定土4）石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣5）級(jí)配碎石、礫石9.4.4水泥混凝土面層水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整水泥混凝土面板采用等厚式面層通常采用設(shè)接縫的普通混凝土特殊情況下應(yīng)采用設(shè)置接縫的鋼筋混凝土面層（板尺寸過(guò)大、形狀不規(guī)則，路下有結(jié)構(gòu)，高填方、軟土地基，填挖交界處）

水泥混凝土斷面形式

1）平整度平整度采用3m直尺量測(cè)為準(zhǔn)3m直尺與路面表面之間最大間隙：

高速路、一級(jí)公路<3mm，其他公路<5mm

2）抗滑性路表面構(gòu)造采用刻槽、壓槽、拉槽或拉毛等方法制作抗滑性采用構(gòu)造深度（TD）為指標(biāo)

構(gòu)造深度TD在使用初期應(yīng)滿足表中要求

3）坡度路面橫坡1~2