1、路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計2、混凝土面板厚度設(shè)計3、混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計4、路肩設(shè)計5、普通混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計水泥混凝土路面設(shè)計內(nèi)容水泥混凝土路面設(shè)計理論混凝土路面在經(jīng)受到車輪荷載重復作用的同時，還經(jīng)受大氣溫度周期性變化的影響。因此，混凝土路面板的疲勞破壞不僅與荷載重復次數(shù)有關(guān)，而且與溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應力重復作用有關(guān)。因此，路面板防止兩種因素綜合作用產(chǎn)生的疲勞開裂，必須使荷載疲勞應力()與溫度疲勞翹曲應力()之和不超過混凝土的抗彎拉強度（），即：水泥混凝土路面設(shè)計參數(shù)一、交通參數(shù)1．標準軸載2．軸載換算單軸一雙輪組，＝1；單軸一單輪時雙軸一雙輪組時三軸—雙輪組時通過交通量觀測或收集當?shù)亟煌坑^測站資料得到道路的初期年平均日交通量(雙向)和車輛組成數(shù)據(jù)，剔除2軸4輪以下客、貨車交通量，得到初期年平均日貨車交通量(雙向)。使用初期年平均日交通量(雙向)乘以方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)，就得到設(shè)計車道的年平均日貨車交通量(ADTT)。3．交通分級車道分配系數(shù)單向車道數(shù)1234車道分配系數(shù)1.00.8～1.00.6～0.80.5～0.75設(shè)計車道年平均日貨車交通量（ADTT）軸載換算后的標準軸載作用次數(shù)，在設(shè)計基準期內(nèi)將以一定的年平均增長率遞增。以設(shè)計期內(nèi)的標準軸載累計作用次數(shù)作為交通分級的標準。交通等級有：特重、重、中等和輕等四種：交通等級特重重中等輕設(shè)計車道標準軸載累計作用次數(shù)（×104）＞2000100～20003～100＜3交通分級4．交通量增長率和設(shè)計使用年限交通量的產(chǎn)生和增長與公路沿線的經(jīng)濟狀況、生產(chǎn)布局、發(fā)展規(guī)劃、運輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，公路網(wǎng)密度等諸多因素密切相關(guān)。交通量增長率的變化范圍較大，在5％～25％之間波動。路面的設(shè)計使用年限為路面到達預定損壞標準時所能使用的年限。超過此年限，路面并非完全而不能使用，只是其使用性能太差和運行費用過高。交通等級輕中等重特重設(shè)計使用年限20203030水泥混凝土路面的設(shè)計使用年限5．輪跡橫向分布系數(shù)路面橫斷面上各點所受到的軸載作用次數(shù)，僅為通過該斷面軸載總數(shù)的一部分。

對于路面橫斷面上某一寬度(例如輪跡寬度)范圍內(nèi)的頻率，也即該寬度范圍內(nèi)所受到的車輛作用次數(shù)同通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值，稱為輪跡橫向分布系數(shù)。這一系數(shù)同各種軸載的累計作用次數(shù)相乘，可得到路面結(jié)構(gòu)橫斷面上各點受到的疲勞作用次數(shù)。車輛輪跡橫向分布頻率隨許多因素。我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)規(guī)定的車輪輪跡橫向分布系數(shù)如下表。公路等級縱縫邊緣處高速公路0.17～0.22二級、三級、四級公路行車道寬＞7m0.34～0.39行車道寬≤7m0.54～0.62車輪輪跡橫向分布系數(shù)輪跡橫向分布頻率曲線的圖形，基本上可劃分為正態(tài)曲線形和駝峰形二類。路面上究竟出現(xiàn)那一類分布圖形，主要取決于它的交通組織管理方式。6．累計軸載作用次數(shù)與道路的通行能力道路設(shè)計年限內(nèi)的累計軸載作用次數(shù)與交通量增長率和設(shè)計使用年限等有關(guān)。當交通量已經(jīng)處于飽和狀態(tài)時，標準軸載或混合交通增長的可能性已很小，有時出現(xiàn)負增長。因此，在結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計時，不僅要考慮標準軸載作用次數(shù)，還要考慮小汽車的比例，即在確定累計標準軸載時，要根據(jù)小汽車的比例，將混合交通總數(shù)控制在道路通行能力范圍內(nèi)。我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40～2002)規(guī)定，設(shè)計基準期內(nèi)，水泥混凝土面層臨界荷位處承受的標準軸載累計作用次數(shù)按下式計算：

基本通行能力是指道路組成部分在理想的道路、交通、控制和環(huán)境條件下，該部分的一條車道或一車行道的均勻段上或一橫斷面上，不論服務(wù)水平如何，一小時所能通過標準車輛的最大值。二、基層設(shè)計參數(shù)1．基層頂面的當量回彈模量隨著交通繁重程度的增加，對水泥混凝土面層下基層的剛度要求應逐漸增加，以限制板的彎沉量，從而減少卿泥和錯臺等病害。因此在公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范中．按交通等級提出了基層頂面當量回彈模量的最低要求。交通量等級特重重中等輕回彈模量（MPa）1201008080綜合各結(jié)構(gòu)層的厚度和建議回彈模量值，得到基層頂面的當量回彈模量值。根據(jù)三層彈性體系程序直接計算，以及將路床以上的基層、底基層或墊層結(jié)構(gòu)，依據(jù)等彎曲剛度的原則換算為回彈模量和厚度當量的單層結(jié)構(gòu),再按雙層體系程序進行計算的結(jié)果相對照，建立了下列新建公路基層頂面回彈模量計算公式：(])新建公路的基層頂面模量值在原有路面上加鋪水泥混凝土路面時，應通過承載扳試驗或彎沉測定法確定原有路面頂面的當量回彈模量。如用汽車實測路段的回彈彎沉值可按柔性路面舊路補強法中的計算法確定計算回彈彎沉值后，按下式轉(zhuǎn)換成基層頂面的當量回彈模量(2)原有路面的頂面當量回彈模量值進行荷載應力分析時，考慮到水泥混凝土路面板下基礎(chǔ)應力狀況與柔性路面不同，需按下述經(jīng)驗關(guān)系式將當量回彈模量轉(zhuǎn)換成計算回彈模量，以獲得符合實際工作狀況的計算應力：(3)計算回彈模量模量修正系數(shù)相對剛度半徑水泥混凝土面層的設(shè)計強度是以彎拉強度作為設(shè)計控制指標，在進行路面設(shè)計時，應取尺寸為15cm×15cm×55cm的水泥混凝土小粱試件通過三分點加載試驗確定彎拉強度。并以其28d齡期的計算彎拉強度作為設(shè)計標準。計算彎拉強度按下式計算：三、水泥混凝土的設(shè)計強度與彎拉彈性模量交通等級特重重中等輕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計算彎拉強度必須滿足規(guī)范規(guī)定的彎拉強度標準的要求。同時，為保證路面具有較強的耐久性、耐磨性和抗凍性?；炷恋目箟簭姸葘τ诟咚俟贰⒁患壒凡粦陀?0～35Mpa；對于雙層式混凝土板的下層，不應低于20～35MPa?；炷谅访媸┕r，應按《水泥混凝土路面施工及驗收規(guī)范》按下式確定混凝土的試配抗壓強度：=(1.1～1.15)四、荷載疲勞應力1．臨界荷位的確定選取使面層板內(nèi)產(chǎn)生最大應力或最大疲勞損壞的一個荷載位置作為應力計算時的臨界荷位。由于現(xiàn)行設(shè)計方法采用疲勞斷裂作為設(shè)計標準，應以產(chǎn)生最大疲勞損耗的荷載位置作為臨界荷位。在考慮荷載應力和溫度應力綜合疲勞損耗的情況下，除了縱縫為企口設(shè)拉桿和橫縫為自由邊的混凝土路面，其臨界荷位應選在橫縫邊緣中部外，其他情況均應選取縱縫邊緣中部作為臨界荷位。臨界荷位縱縫依據(jù)上述分析，采用縱縫邊緣中部作為應力計算時的臨界荷位

半無限地基上有限元法矩形板在板邊緣中部受到軸載作用的應力分析，可用有限元法按上述臨界荷位，對不同軸載、板和地基參數(shù)進行大量計算分析，通過回歸，荷載應力公式為：2、荷載應力計算3．接縫傳荷能力水泥混凝土路面設(shè)置各種接縫是為了消除溫度、濕度改變所引起的不規(guī)則裂縫，以及防止溫度變化所產(chǎn)生的損壞。但是從路面板承受荷載的能力來看，由于接縫的存在，則削弱了路面整體性，因此路面板的整體承載能力必然有所降低。由此可見，提高和保持接縫的傳荷能力，是提高路面板整體承載能力的關(guān)鍵。接縫的傳荷能力，可用傳荷系數(shù)表征。它以接縫兩側(cè)相鄰板的彎沉(即撓度)與應力或荷載量的比值定義。影響接縫傳荷能力的因素很多，包括接縫傳荷機構(gòu)、路面結(jié)構(gòu)相對剛度、環(huán)境(溫度)和軸載(大小及作用次數(shù))等。表所列為依據(jù)試驗數(shù)據(jù)提出的各類接縫的彎沉傳荷系數(shù)建議范圍。接縫類型撓度傳荷系數(shù)(%)應力傳荷系數(shù)設(shè)傳力桿脹縫≥60≤0.82不設(shè)傳力桿脹縫50～550.84～0.86設(shè)傳力桿縮縫≥75≤0.75設(shè)拉桿平口縱縫35～550.8.～0.91設(shè)拉桿企口縱縫77～820.72～0.744．荷載疲勞應力荷載疲勞應力定義為：

：——考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，即應力傳荷系數(shù)；——考慮軸載累計作用次數(shù)的疲勞應力系數(shù)；——考慮偏載和動荷載等因素對路面疲勞損壞綜合影響的系數(shù)，隨公路等級而異?；炷撩姘鍍?nèi)的溫度梯度經(jīng)歷著年變化和日變化，混凝土面板內(nèi)溫度梯度的日變化可近似地用半正弦曲線表征。通過測試分析可得到最大溫度梯度同日太陽輻射熱之間的變化規(guī)律，由此可以按各地的太陽輻射熱年變化規(guī)律直接推演出溫度梯皮的變化，并進而為不同的路面結(jié)構(gòu)分析出相應的溫度應力變化。

五、溫度疲勞應力依據(jù)等效疲勞損耗的原則．可以尋求溫度疲勞應力值，它所產(chǎn)生的疲勞損耗量，與年變化的溫度應力所產(chǎn)生的累計疲勞損耗量相等。經(jīng)計算分析，此溫度疲勞應力可用下式表示：上式中：是最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力(MPa)，由圖1-10確定，為橫縫間距，分別為水泥混凝土的線膨脹系數(shù)和彈性模量，是與道路所在地區(qū)有關(guān)的最大溫度梯度，考慮溫度翹曲應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)，

回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表

為橫縫間距

六、路基設(shè)計參數(shù)1．干濕類型路基設(shè)計首先應正確確定路基的干濕類型。一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。過濕狀態(tài)或強度與穩(wěn)定性不符合要求的潮濕狀態(tài)下的路基，必須先進行處理。2．路基的壓實度路基壓實是保證路基強度與穩(wěn)定性的關(guān)鍵，是提高路基路面使用壽命的最經(jīng)濟和最有效的技術(shù)措施之一。所以路基必須具有足夠的壓實度，要符合規(guī)定。我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD40—2002)中應用了可靠度方法來進行水泥混凝土路面的設(shè)計。目標可靠度是所設(shè)計路面結(jié)構(gòu)應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經(jīng)濟問題。目標可靠度定得較高，則所設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)較厚，初期修建費用較高，但使用期間的養(yǎng)護費用和車輛運行費用較低；目標可靠度定得較低，初期修建費用可降低，但養(yǎng)護費用和車輛運行費用會增長。水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范對路面的適用范圍規(guī)定四個設(shè)計安全等級，規(guī)定相應的設(shè)計基準期為20年；其目標可靠度指標和目標可靠度系根據(jù)前三級數(shù)值的級差得到

七、路面可靠度設(shè)計方法路面結(jié)構(gòu)可靠度可定義為:在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下。路面使用性能滿足預定水平要求的概率。也可以定義為在規(guī)定的設(shè)計基準期內(nèi)，在規(guī)定的交通和環(huán)境條件下，行車荷載疲勞應力和溫度梯度疲勞應力的總和不超過混凝土彎拉強度的概率。即：由此原理得到了極限狀態(tài)設(shè)計表達式：—可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標可靠度及變異水平等級按下表確定；

可靠度設(shè)計標準公路技術(shù)等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路安全等級一級二級三級四級設(shè)計基準期(a)30302020目標可靠度(％)95908580目標可靠指標1.641.281.040.84變異水平等級低低～中中中～高可靠度系數(shù)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注：變異系數(shù)在表中所示的變化范圍的下限時，可靠度系數(shù)取低值；上線時取高值。1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計水泥混凝土路面類型：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、預應力混凝土、裝配式混凝土、鋼纖維混凝土等面層板和基（墊）層所組成的路面。目前采用最廣泛的是就地澆筑的素混凝土路面，即除接縫區(qū)和局部范圍（邊緣和角隅）外不配置鋼筋的混凝土路面。1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計水泥混凝土路面特點：(1）剛度大、強度高。(2）穩(wěn)定性好。(3）耐久性好。(4）養(yǎng)護費用少。(5）抗滑性能好。(6）有利于夜間行車(7）接縫多。(8）對超載敏感。（9）不能立即開放交通。（10）修復困難。（11）噪聲大。1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)圖11．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計一、土基對土基的要求：混凝土路面下的路基必須密實、穩(wěn)定和均勻。路基一般要求處于干燥或中濕狀況。

控制土基不均勻支撐的措施：①使土質(zhì)均勻②控制含水量、保證壓實度③加強排水④對濕軟地基加固⑤加設(shè)墊層1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計二、墊層遇有下述情況時，需在基層下設(shè)置墊層：1）季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面總厚度小于最小防凍厚度要求時2）水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時；3）路基可能產(chǎn)生不均勻沉降或不均勻變形時；墊層的寬應與路基同寬，其最小厚度為150mm。防凍墊層和排水墊宜采用砂、砂礫等顆粒材料。半剛性墊層可采用低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或土。1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計三、基層：

基層應具有足夠的強度和穩(wěn)定性，且斷面正確，表面平整。應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度設(shè)置基層的目的防唧泥防冰凍減小路基頂面的壓應力，并緩和路基不均勻變形防水為面層施工提供方便提高路面結(jié)構(gòu)的承載能力，延長路面的使用壽命1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計基層類型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基層的寬度應比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm（小型機具施工）或500mm（軌模式攤鋪機施工）或650mm（滑模式攤鋪機施工）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時，基層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。四、面層板1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計圖2圖3混凝土面板應具有足夠的強度、耐久性，保證表面平整、耐磨、抗滑厚邊式b)：面層板的橫斷面應采用中間薄兩邊厚的型式等厚式斷面a)水泥混凝土路面板1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計1．水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計交通等