第八章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

1、尚德尚德 勵志勵志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題匯報人：某某某匯報人：某某某指導(dǎo)老師：李指導(dǎo)老師：李 波波 （副教授）（副教授）2013.06.022013.06.02第八章 水泥混凝土路面李波（副教授）蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力1結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3目錄目錄國外水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法5損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2水泥混凝土路面加鋪層設(shè)計(jì)6我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法4 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 一、水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一、水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主

2、要內(nèi)容 1 1）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)；）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)； 2 2）混凝土路面板厚設(shè)計(jì)；）混凝土路面板厚設(shè)計(jì)； 3 3）混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計(jì)；）混凝土面板的平面尺寸與接縫設(shè)計(jì)； 4 4）路肩設(shè)計(jì)；）路肩設(shè)計(jì)； 5 5）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計(jì)。）混凝土路面的鋼筋配筋率設(shè)計(jì)。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 二二、水泥混凝土路面的力學(xué)及工作特點(diǎn)、水泥混凝土路面的力學(xué)及工作特點(diǎn) 1.1.水泥路面的力學(xué)特征水泥路面的力學(xué)特征 （1 1）混凝土的強(qiáng)度及模量遠(yuǎn)大于基層和土基強(qiáng)度和模量；）混凝土的強(qiáng)度及模量遠(yuǎn)大于基層和土基強(qiáng)度和模量； （2 2）水泥混凝土本

3、身的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗折強(qiáng)度；板塊）水泥混凝土本身的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗折強(qiáng)度；板塊 厚度相對于平面尺寸較小，板塊在荷載作用下的撓度（豎向位厚度相對于平面尺寸較小，板塊在荷載作用下的撓度（豎向位移）很??；移）很??； （3 3）混凝土板在自然條件下，存在沿板厚方向的溫度梯度，）混凝土板在自然條件下，存在沿板厚方向的溫度梯度，會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，如受到約束，會在板內(nèi)產(chǎn)生翹曲應(yīng)力；會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象，如受到約束，會在板內(nèi)產(chǎn)生翹曲應(yīng)力； （4 4）荷載重復(fù)、溫度梯度反復(fù)變化，混凝土板將出現(xiàn)疲勞）荷載重復(fù)、溫度梯度反復(fù)變化，混凝土板將出現(xiàn)疲勞破壞。破壞。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度

4、應(yīng)力 2.2.水泥混凝土路面的力學(xué)模式水泥混凝土路面的力學(xué)模式 p彈性地基上的小撓度薄板模型彈性地基上的小撓度薄板模型彈性地基：彈性地基：因?yàn)榛炷涟逑碌幕鶎优c土基的應(yīng)力應(yīng)變很小，不超過材料的彈性區(qū)域彈性板：彈性板：因?yàn)榘宓哪Ａ扛?，?yīng)力承受能力強(qiáng)，一般受力不超過彈性比例極限應(yīng)力；小撓度薄板：小撓度薄板：厚度相對于平面尺寸較小，板塊在荷載作用下的撓度與板厚相比很小。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 2.2.水泥混凝土路面的力學(xué)模式水泥混凝土路面的力學(xué)模式 p板與地基接觸的假設(shè)板與地基接觸的假設(shè)完全接觸假設(shè)：完全接觸假設(shè)：始終接觸吻合，不可自由滑動；完全摩擦假設(shè)

5、：完全摩擦假設(shè)：板和地基之間沒有摩擦，可以自由活動。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 3.3.彈性曲面的微分方程彈性曲面的微分方程 u幾何方程：幾何方程：u物理方程（用撓度表示）：物理方程（用撓度表示）：u平衡微分方程：平衡微分方程： 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力 1 1）混凝土路面薄板的彈性曲面微分方程）混凝土路面薄板的彈性曲面微分方程 寫出寫出Z Z方向的力的平衡方程，簡化以后，略去微量，得到：方向的力的平衡方程，簡化以后，略去微量，得到：一個方程，兩個未知數(shù)，要求解方程，必須建立地基反一個方程，兩個未知數(shù)，要求解方

6、程，必須建立地基反力與薄板撓度間的關(guān)系，因此，必須對地基變形進(jìn)行假力與薄板撓度間的關(guān)系，因此，必須對地基變形進(jìn)行假設(shè)。設(shè)。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力（2 2）薄板截面上的彎矩和剪力）薄板截面上的彎矩和剪力 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力4.4.地基模型地基模型1 1）文克勒地基）文克勒地基以反應(yīng)模量以反應(yīng)模量K表征的彈性地基，它假設(shè)地基上任一點(diǎn)的表征的彈性地基，它假設(shè)地基上任一點(diǎn)的反力僅同該點(diǎn)的撓度成正比，而與其他點(diǎn)無關(guān)，即地基反力僅同該點(diǎn)的撓度成正比，而與其他點(diǎn)無關(guān)，即地基相當(dāng)于由互不聯(lián)系的彈簧組成，它因首先由捷克

7、工程師相當(dāng)于由互不聯(lián)系的彈簧組成，它因首先由捷克工程師文克勒提出而得名，也稱為文克勒提出而得名，也稱為K地基、彈簧地基。地基、彈簧地基。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2 2）彈性半空間地基）彈性半空間地基是以彈性模量和泊松比表征的彈性地基，假設(shè)地基為一是以彈性模量和泊松比表征的彈性地基，假設(shè)地基為一各向同性的彈性半無限體，在荷載作用下其頂面上任一各向同性的彈性半無限體，在荷載作用下其頂面上任一點(diǎn)的撓度不僅同該點(diǎn)的壓力有關(guān)，也同其他各點(diǎn)的壓力點(diǎn)的撓度不僅同該點(diǎn)的壓力有關(guān)，也同其他各點(diǎn)的壓力有關(guān)。有關(guān)。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載

8、和溫度應(yīng)力三、三、水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析水泥混凝土路面荷載應(yīng)力分析1.1.文克勒地基板的荷載應(yīng)力分析文克勒地基板的荷載應(yīng)力分析-解析法解析法1 1）三個車輪荷位）三個車輪荷位 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2 2）最大彎拉應(yīng)力位置）最大彎拉應(yīng)力位置u荷載中心處板底荷載中心處板底(荷載作用于板中）；荷載作用于板中）；u荷位下板底（荷載作用于板邊緣中部）；荷位下板底（荷載作用于板邊緣中部）；u板表面距角荷載圓圓心板表面距角荷載圓圓心x1的分角線上（荷載作用的分角線上（荷載作用于角隅）于角隅） 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力

9、3 3）威斯克卡德早期應(yīng)力計(jì)算公式）威斯克卡德早期應(yīng)力計(jì)算公式u板中荷位：板中荷位： u板邊荷位：板邊荷位：u板角荷位：板角荷位： 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力4 4）威斯克卡德公式的試驗(yàn)修正公式）威斯克卡德公式的試驗(yàn)修正公式u角隅修正：角隅修正： 威式公式是理論推導(dǎo)出的，與實(shí)際情況有出入。美國威式公式是理論推導(dǎo)出的，與實(shí)際情況有出入。美國19301930年在阿靈年在阿靈頓進(jìn)行了試驗(yàn)路，對公式進(jìn)行了修正。頓進(jìn)行了試驗(yàn)路，對公式進(jìn)行了修正。板體與地基緊密接觸時，不修正，理論值近似于實(shí)測值；板體與地基緊密接觸時，不修正，理論值近似于實(shí)測值；板體脫空時，實(shí)測值比

10、計(jì)算值大板體脫空時，實(shí)測值比計(jì)算值大30%-50%30%-50%，需修正，需修正，KellyKelly提出板角修正提出板角修正式：式： u板邊修正：板邊修正： 板與地基保持接觸時，不修正；而與地基脫空時，板與地基保持接觸時，不修正；而與地基脫空時，Kelly修正式：修正式： 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力u板中修正：板中修正： 實(shí)測板中應(yīng)力小于實(shí)測值，說明地基不完全符合文克勒地基的假定；實(shí)測板中應(yīng)力小于實(shí)測值，說明地基不完全符合文克勒地基的假定； u應(yīng)力表達(dá)式：應(yīng)力表達(dá)式： 文克勒地基計(jì)算結(jié)果與地基的承載能力的取值有關(guān)文克勒地基計(jì)算結(jié)果與地基的承載能力的取值

11、有關(guān) 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2.2.彈性半空間體地基板的荷載應(yīng)力分析彈性半空間體地基板的荷載應(yīng)力分析-解析法解析法根據(jù)根據(jù)HoggHogg理論：無限大圓板上作用軸對稱豎向荷載理論：無限大圓板上作用軸對稱豎向荷載q q（r)r)時，豎向位移表達(dá)式：時，豎向位移表達(dá)式： 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力荷載圓離計(jì)算點(diǎn)一定距離時，可將其視為作用在圓心荷載圓離計(jì)算點(diǎn)一定距離時，可將其視為作用在圓心的集中力，其彎矩解為：的集中力，其彎矩解為：經(jīng)過計(jì)算，形成表格經(jīng)過計(jì)算，形成表格 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基

12、板的荷載和溫度應(yīng)力對于單后軸汽車：對于單后軸汽車：對于多軸汽車：一般取荷載最大的輪跡中心作為計(jì)算點(diǎn)。對于多軸汽車：一般取荷載最大的輪跡中心作為計(jì)算點(diǎn)。多輪荷載作用下板的應(yīng)力計(jì)算多輪荷載作用下板的應(yīng)力計(jì)算 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2.2.水泥路面板的荷載應(yīng)力有限元分析水泥路面板的荷載應(yīng)力有限元分析1）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點(diǎn)）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析特點(diǎn)u可以按板塊的實(shí)際大小求解有限尺寸板，從而消除無限可以按板塊的實(shí)際大小求解有限尺寸板，從而消除無限大板的假設(shè)所帶來的誤差；大板的假設(shè)所帶來的誤差；u可以考慮各種荷載狀況（包括荷載組

13、合和荷載位置）；可以考慮各種荷載狀況（包括荷載組合和荷載位置）；u可以考慮板的實(shí)際邊界條件，如接縫的傳荷能力、板和可以考慮板的實(shí)際邊界條件，如接縫的傳荷能力、板和地基的脫空；地基的脫空；u可以得到整個板體的應(yīng)力和位移場，從而全面了解板的可以得到整個板體的應(yīng)力和位移場，從而全面了解板的受力。受力。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析結(jié)果）水泥混凝土路面荷載應(yīng)力的有限元分析結(jié)果 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力四四.水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析水泥混凝土路面的溫度應(yīng)力分析1.1.脹縮應(yīng)力：脹縮應(yīng)

14、力：溫度均勻變化時產(chǎn)生溫度均勻變化時產(chǎn)生設(shè)X為板的縱軸，Y為板的橫軸。如有一平面尺寸很大的板，在溫差影響下板內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)椋河捎诎迮c基層之間的摩擦作用，板不能自由變形，兩個應(yīng)變均為零，則得到板邊緣中部：板邊緣中部：y方向應(yīng)力也為零。方向應(yīng)力也為零。 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力2.2.無限大板的翹曲應(yīng)力無限大板的翹曲應(yīng)力n板內(nèi)任一點(diǎn)在溫差影響下的應(yīng)變：板內(nèi)任一點(diǎn)在溫差影響下的應(yīng)變：n板中部受到地基摩阻力作用，板中心點(diǎn)不產(chǎn)生平面位移，板中部受到地基摩阻力作用，板中心點(diǎn)不產(chǎn)生平面位移，因此：因此：n板縱向邊緣中部或窄長板：板縱向邊緣中部或窄長板： 第一節(jié)第一

15、節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力3.3.有限尺寸板的翹曲應(yīng)力有限尺寸板的翹曲應(yīng)力正溫差：在夏季，特別是有陽關(guān)照射時，PCC板表面的溫度大于底面的溫度。導(dǎo)致板頂面向?qū)τ诘孛嫔扉L，板呈拱起的形狀，類似于板底出現(xiàn)脫空。但是，由于板的自重和摩擦力等約束的作用，板底脫空一般不會出現(xiàn)，除非在很極端的氣候條件下。只要有約束，就會在板內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力出現(xiàn)在板底。日間正溫差導(dǎo)致板底出現(xiàn)高拉應(yīng)日間正溫差導(dǎo)致板底出現(xiàn)高拉應(yīng) 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力3.3.有限尺寸板的翹曲應(yīng)力有限尺寸板的翹曲應(yīng)力日間負(fù)溫差導(dǎo)致板底出現(xiàn)高拉應(yīng)日間負(fù)溫差導(dǎo)致板底出現(xiàn)高

16、拉應(yīng) 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力3.3.有限尺寸板的翹曲應(yīng)力有限尺寸板的翹曲應(yīng)力威斯卡德對文克勒地基的作進(jìn)一步假定來計(jì)算溫度應(yīng)力：l溫度沿板斷面成線性變化；l板與地基始終保持接觸；l不計(jì)板自重。有限尺寸板，沿板長和板寬方向上的翹曲應(yīng)力解答（板長有限尺寸板，沿板長和板寬方向上的翹曲應(yīng)力解答（板長L L，板寬，板寬B B） 第一節(jié)第一節(jié) 彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力彈性地基板的荷載和溫度應(yīng)力4.4.溫度線性分布時翹曲應(yīng)力溫度線性分布時翹曲應(yīng)力溫度沿板斷面呈線性變化溫度沿板斷面呈線性變化l板邊中點(diǎn)：板邊中點(diǎn)：l彈性半空間體地基時：彈性半空間體地基時： 第二節(jié)第二

17、節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一、水泥混凝土路面損壞模式一、水泥混凝土路面損壞模式1.1.斷裂斷裂1 1）定義：）定義：路面板向、橫向、斜向或角隅斷裂裂縫路面板向、橫向、斜向或角隅斷裂裂縫。2 2）原因：）原因：板的拉應(yīng)力超過了抗拉強(qiáng)度。板塊斷裂、破碎板塊斷裂、破碎 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.2.唧泥唧泥1 1）定義：）定義：唧泥是車輛行經(jīng)接縫時，由縫內(nèi)噴濺出細(xì)膩漿的現(xiàn)象。2 2）原因：）原因：水分侵蝕基層/底基層或路基。3 3）影響：）影響：造成脫空 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3

18、.3.錯臺錯臺1 1）定義：）定義：錯臺是指接縫兩側(cè)出現(xiàn)的豎向相對位移。錯臺是指接縫兩側(cè)出現(xiàn)的豎向相對位移。2 2）原因：）原因：當(dāng)重載車輛通過板角時，若從Leave slab板角底部有水唧出，它會帶出基層、底基層或路基等材料（即侵蝕），導(dǎo)致板底部脫空。更為重要的是，部分材料還會在Approach slab板角底部積聚，抬高板塊。由于Leave slab板角底部脫空以及Approach slab板角抬高，造成板角處錯臺。lLeave slabLeave slab：通過接縫后輪載所在的板lApproach slab:Approach slab:在通過接縫之前輪載所在的板3 3）影響降低舒適性）影

19、響降低舒適性 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.4.拱起拱起1 1）定義：）定義：混凝土路面在熱脹受阻時，橫縫兩側(cè)的數(shù)塊板突然出混凝土路面在熱脹受阻時，橫縫兩側(cè)的數(shù)塊板突然出現(xiàn)向上拱起的屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象，并伴隨出現(xiàn)板塊的橫向斷裂?，F(xiàn)向上拱起的屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象，并伴隨出現(xiàn)板塊的橫向斷裂。2 2）原因：）原因：由于板收縮時接縫縫隙張開，填縫料失效，硬物嵌入縫內(nèi)，致使板受熱膨脹時產(chǎn)生較大的熱壓應(yīng)力，從而出現(xiàn)這種縱向屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5.5.接縫擠碎接縫擠碎1 1）定義：）定義：接縫擠碎指鄰近橫向和縱向接縫兩側(cè)的數(shù)十厘米寬度接縫擠碎指鄰近橫向

20、和縱向接縫兩側(cè)的數(shù)十厘米寬度內(nèi)，路面板因熱脹時受到阻礙，產(chǎn)生較高的熱壓應(yīng)力而擠壓成內(nèi)，路面板因熱脹時受到阻礙，產(chǎn)生較高的熱壓應(yīng)力而擠壓成碎塊。碎塊。2 2）原因：）原因：由于脹縫內(nèi)的傳力桿排列不正或不能滑動，或者縫隙內(nèi)落入硬物所致。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)二、厚度設(shè)計(jì)依據(jù)二、厚度設(shè)計(jì)依據(jù)1.1.可靠度理論可靠度理論1 1）定義：）定義： 在規(guī)定的時間和條件內(nèi)，路面使用性能滿足預(yù)定在規(guī)定的時間和條件內(nèi)，路面使用性能滿足預(yù)定水平要求的概率。水平要求的概率。2 2）原因：）原因： 設(shè)計(jì)參數(shù)（交通、氣候和材料等參數(shù)）的變異性。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)

21、標(biāo)準(zhǔn)3 3）方法）方法 引入可靠度系數(shù)，對于荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力進(jìn)行引入可靠度系數(shù)，對于荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力進(jìn)行修正。修正。()rprtrrf 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4 4）可靠度設(shè)計(jì)參數(shù)）可靠度設(shè)計(jì)參數(shù) 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于目標(biāo)可靠度的可靠度系數(shù)對應(yīng)于目標(biāo)可靠度的可靠度系數(shù) 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.2.力學(xué)模型力學(xué)模型 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)分析采用彈性地基板理論。除粒料類基層外，其他各類基層與混凝土面層一起按分離式雙層板模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。粒料類基層及各類底基層和墊層，與路基一起視作多層彈性地基，以地基頂面

22、當(dāng)量回彈模量表征。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3.3.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 1）水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)行車荷載和溫度梯度綜合作用所產(chǎn)生的面層板疲勞斷裂面層板疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最重軸載和最大溫度梯度綜合作用所產(chǎn)生的面層板極限斷裂作為驗(yàn)層板極限斷裂作為驗(yàn)算指標(biāo)算指標(biāo)。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2）貧混凝土或碾壓混凝土基層貧混凝土或碾壓混凝土基層以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)行車荷載所產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式采用下式。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.4.交通

23、與荷載分析交通與荷載分析 1 1）交通調(diào)查與分析）交通調(diào)查與分析u初期年平均日貨車交通量（雙向）：初期年平均日貨車交通量（雙向）：利用當(dāng)?shù)亟煌坑^測利用當(dāng)?shù)亟煌坑^測站的觀測和統(tǒng)計(jì)資料，獲取所設(shè)計(jì)公路的初期年平均日交通站的觀測和統(tǒng)計(jì)資料，獲取所設(shè)計(jì)公路的初期年平均日交通量（雙向）及其車輛類組成數(shù)據(jù)，剔除量（雙向）及其車輛類組成數(shù)據(jù)，剔除2 2軸軸4 4輪及以下的客、輪及以下的客、貨運(yùn)車量，得到包括大型客車交通量在內(nèi)的初期年平均日貨貨運(yùn)車量，得到包括大型客車交通量在內(nèi)的初期年平均日貨車交通量。車交通量。u方向分配系數(shù)：方向分配系數(shù)：調(diào)查分析所設(shè)計(jì)公路客貨運(yùn)輸?shù)碾p向分布調(diào)查分析所設(shè)計(jì)公路客貨運(yùn)輸?shù)?/p>

24、雙向分布情況，一般情況可在情況，一般情況可在0.5-0.60.5-0.6之間選用。之間選用。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)u車道分配系數(shù)：參照下表確定車道分配系數(shù)：參照下表確定2 2軸軸6 6輪及以上車輛輪及以上車輛交通量的車道分配系數(shù)交通量的車道分配系數(shù)u設(shè)計(jì)車道的年平均日貨車交通量（設(shè)計(jì)車道的年平均日貨車交通量（AADT)AADT)：初期年平均日初期年平均日貨車交通量（雙向）乘以方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)。貨車交通量（雙向）乘以方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)。u方向分配系數(shù)：方向分配系數(shù)：依據(jù)公路等級和功能以及所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)依據(jù)公路等級和功能以及所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸發(fā)

25、展情況，確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)貨車交通量的年平和交通運(yùn)輸發(fā)展情況，確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)貨車交通量的年平均增長率。均增長率。單向車道數(shù)1234車道分配系數(shù)高速公路1.000.7-0.850.45-0.60.4-0.5其他等級公路0.5-0.750.5-0.75- 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2 2）軸載調(diào)查與分析）軸載調(diào)查與分析u獲取設(shè)計(jì)公路的車輛類型、軸型和軸重組成數(shù)據(jù)。獲取設(shè)計(jì)公路的車輛類型、軸型和軸重組成數(shù)據(jù)。u計(jì)算分析設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。計(jì)算分析設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。 1 1）以軸型為基礎(chǔ)的軸載當(dāng)量換算系數(shù)法）以軸型為基礎(chǔ)的軸載當(dāng)量換算系數(shù)法

26、 按軸型和軸重級位分別統(tǒng)計(jì)整理后得到各種軸型的軸載譜，按軸型和軸重級位分別統(tǒng)計(jì)整理后得到各種軸型的軸載譜，并按下式計(jì)算確定各種軸型不同軸重級位的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換并按下式計(jì)算確定各種軸型不同軸重級位的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)。算系數(shù)。1 6,ijp ijsPkP 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)u標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸載換算標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸載換算 按疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，以按疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，以100kN100kN單軸單軸- -雙雙輪組荷載作為設(shè)計(jì)軸載。行駛特重軸載車輛或特種車輛的水輪組荷載作為設(shè)計(jì)軸載。行駛特重軸載車輛或特種車輛的水泥混凝土路面，宜選用特重車或特種車中主導(dǎo)

27、車輛的軸載作泥混凝土路面，宜選用特重車或特種車中主導(dǎo)車輛的軸載作為設(shè)計(jì)軸載。各種軸型的軸載作用次數(shù)為設(shè)計(jì)軸載。各種軸型的軸載作用次數(shù) ，按下式換算為，按下式換算為設(shè)計(jì)軸載的作用次數(shù)設(shè)計(jì)軸載的作用次數(shù) ；1 61nisiisPNNPiNsN 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)各種軸型的軸載譜和相應(yīng)的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)，依據(jù)各種軸型的軸載譜和相應(yīng)的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)，可以按下式計(jì)算得到設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次可以按下式計(jì)算得到設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。數(shù)。,=3 0 0 0sip ijijijA A D TNnkp 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損

28、壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2 2）車輛當(dāng)量軸載系數(shù)法）車輛當(dāng)量軸載系數(shù)法將將2 2軸軸6 6輪及以上車輛分為整車、半掛車和多掛輪及以上車輛分為整車、半掛車和多掛3 3大類，大類，將每類車再按軸型細(xì)分。分別按車型和軸型稱重后將每類車再按軸型細(xì)分。分別按車型和軸型稱重后得到各自的軸載譜。由設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)和下得到各自的軸載譜。由設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)和下式計(jì)算得到各類車輛的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)。式計(jì)算得到各類車輛的設(shè)計(jì)軸載當(dāng)量換算系數(shù)。,p kp ijijijkkp 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)調(diào)查所得的車輛類型組成數(shù)據(jù)，可按下式計(jì)算依據(jù)調(diào)查所得的車輛類型組成數(shù)據(jù)，可按下式計(jì)算

29、確定設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。確定設(shè)計(jì)車道使用初期的設(shè)計(jì)軸載日作用次數(shù)。,spkkkkNA D T TkpPk 類 車 輛 的 組 成 比 例 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（3 3）計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)車道臨）計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)車道臨界荷位處所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)界荷位處所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)11365tsrererNgNgNtg 基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)次數(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期基準(zhǔn)期內(nèi)貨車交通量的年平均增長率（以分?jǐn)?shù)計(jì)）臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)車輛輪跡橫

30、向分布系數(shù)車輛輪跡橫向分布系數(shù)注：車道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。注：車道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3 3）交通等級）交通等級水泥混凝土路面所承受的交通荷載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所水泥混凝土路面所承受的交通荷載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為5級。級。交通荷載等級交通荷載等級特重特重重重中等中等輕輕設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)（104）2000100-20003-1003 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4 4）最小

31、防凍厚度）最小防凍厚度水泥混凝土路面所承受的交通荷載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所水泥混凝土路面所承受的交通荷載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為承受的設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為5級。級。 第二節(jié)第二節(jié) 損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)損壞模式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5 5）水泥混凝土面層的最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值）水泥混凝土面層的最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值公路自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃、最大溫度梯度（/m)83-8890-9586-9293-98注：海拔高時，取高值；濕度大時，取低值。注：海拔高時，取高值；濕度大時，取低值。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1.1.組合

32、原則和要求組合原則和要求1）依據(jù)公路技術(shù)等級、交通荷載。路基條件以及當(dāng)?shù)販兀┮罁?jù)公路技術(shù)等級、交通荷載。路基條件以及當(dāng)?shù)販囟群蜐穸葼顩r，選擇及組合與之相適應(yīng)的水泥混凝土路面度和濕度狀況，選擇及組合與之相適應(yīng)的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，并滿足預(yù)定的使用性能要求。結(jié)構(gòu)，并滿足預(yù)定的使用性能要求。2）路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，應(yīng)使各個結(jié)構(gòu)層的力學(xué)特性及其）路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，應(yīng)使各個結(jié)構(gòu)層的力學(xué)特性及其組成材料性質(zhì)滿足各自的功能要求。組成材料性質(zhì)滿足各自的功能要求。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1.1.組合原則和要求組合原則和要求3）應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)層上下層次的相互作用、層間結(jié)合條）應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)層上下層次

33、的相互作用、層間結(jié)合條件和要求以及組合結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)和平衡。件和要求以及組合結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)和平衡。2）應(yīng)充分考慮地表水的滲入和沖刷作用，采取封堵和疏）應(yīng)充分考慮地表水的滲入和沖刷作用，采取封堵和疏排措施，以減少地表水入滲和防止?jié)B入水積滯在路面結(jié)構(gòu)排措施，以減少地表水入滲和防止?jié)B入水積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，并選用抗沖刷能力強(qiáng)的材料做基層。內(nèi)，并選用抗沖刷能力強(qiáng)的材料做基層。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2.2.路基路基1）路基應(yīng)穩(wěn)定、密實(shí)、均質(zhì)，對路面結(jié)構(gòu)提供均質(zhì)的支）路基應(yīng)穩(wěn)定、密實(shí)、均質(zhì)，對路面結(jié)構(gòu)提供均質(zhì)的支撐。撐。2）按照交通荷載等級，路床頂?shù)木C合回彈模量值應(yīng)分別）按照交通荷載等級，路床頂?shù)?/p>

34、綜合回彈模量值應(yīng)分別不低于不低于40MPa（輕交通荷載等級）、（輕交通荷載等級）、60MPa(中等或重交中等或重交通荷載等級）和通荷載等級）和80MPa（特重或極重交通荷載等級）。對（特重或極重交通荷載等級）。對于不能滿足綜合回彈模量值要求的路床，應(yīng)采取更換填料、于不能滿足綜合回彈模量值要求的路床，應(yīng)采取更換填料、增設(shè)粒料層或低計(jì)量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層等措施。增設(shè)粒料層或低計(jì)量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層等措施。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3）路基填料應(yīng)滿足下述要求：）路基填料應(yīng)滿足下述要求：u高液限黏土及含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土不應(yīng)用作高速公路和以高液限黏土及含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土不應(yīng)用作高速公路和以及公路的

35、路床填料或二級公路和二級以下公路的上路床填及公路的路床填料或二級公路和二級以下公路的上路床填料；料；u高液限粉土及塑性指數(shù)大于高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于或膨脹率大于3%的低液的低液限黏土不應(yīng)用作高速公路和一級公路的上路床填料；限黏土不應(yīng)用作高速公路和一級公路的上路床填料；u因條件限制而必須采用上述土作填料時，應(yīng)摻加水泥、因條件限制而必須采用上述土作填料時，應(yīng)摻加水泥、粉煤灰或石灰等結(jié)合料進(jìn)行改善。粉煤灰或石灰等結(jié)合料進(jìn)行改善。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3.3.墊層墊層1）設(shè)置條件）設(shè)置條件u季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面結(jié)構(gòu)厚度小于最小防凍厚度要求時，應(yīng)設(shè)季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面

36、結(jié)構(gòu)厚度小于最小防凍厚度要求時，應(yīng)設(shè)置防凍墊層，其厚度為二者之差；置防凍墊層，其厚度為二者之差；u水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時，宜設(shè)置排水水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時，宜設(shè)置排水墊層。墊層。2）寬度）寬度u墊層與路基同寬，其最小厚度為墊層與路基同寬，其最小厚度為150mm。3）材料）材料u防凍墊層和排水墊層宜采用砂、砂礫等顆粒材料。防凍墊層和排水墊層宜采用砂、砂礫等顆粒材料。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4.4.基層和底基層基層和底基層1）要求）要求u基層和底基層應(yīng)具有足夠的抗沖刷能力和適當(dāng)?shù)膭偠?，基層和底基層?yīng)具有足夠的抗沖刷能力和適當(dāng)?shù)膭偠龋?）組

37、成材料選擇）組成材料選擇適宜于各交通荷載等級的基層和底基層類型適宜于各交通荷載等級的基層和底基層類型 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3）底基層設(shè)置條件）底基層設(shè)置條件u承受極重、特重或重交通荷載的路面，基層下應(yīng)設(shè)置底承受極重、特重或重交通荷載的路面，基層下應(yīng)設(shè)置底基層?；鶎印承受中等或輕交通荷載時，可不設(shè)底基層；當(dāng)基層采用承受中等或輕交通荷載時，可不設(shè)底基層；當(dāng)基層采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料，且上路床由細(xì)粒土組成時，應(yīng)在無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料，且上路床由細(xì)粒土組成時，應(yīng)在基層下設(shè)置粒料類底基層。基層下設(shè)置粒料類底基層。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4）夾層和封層）夾層和封層u貧

38、混凝土或碾壓混凝土基層上應(yīng)鋪設(shè)瀝青混凝土夾層，貧混凝土或碾壓混凝土基層上應(yīng)鋪設(shè)瀝青混凝土夾層，層厚不宜小于層厚不宜小于40mm。u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定碎石基層上應(yīng)設(shè)置封層，封層可采用單無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定碎石基層上應(yīng)設(shè)置封層，封層可采用單層瀝青表面處治等，層厚不宜小于層瀝青表面處治等，層厚不宜小于6mm。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)5）排水基層）排水基層u潮濕基層：潮濕多雨地區(qū)，路基由低透水性細(xì)粒土組成潮濕基層：潮濕多雨地區(qū)，路基由低透水性細(xì)粒土組成的高速公路和一級公路或者承受極重或特重交通荷載的二的高速公路和一級公路或者承受極重或特重交通荷載的二級公路，宜設(shè)置由開級配瀝青穩(wěn)定碎石或開級配水泥

39、穩(wěn)定級公路，宜設(shè)置由開級配瀝青穩(wěn)定碎石或開級配水泥穩(wěn)定碎石組成的排水基層。碎石組成的排水基層。u排水基層下底基層：排水基層下應(yīng)設(shè)置由密級配粒料或排水基層下底基層：排水基層下應(yīng)設(shè)置由密級配粒料或水泥穩(wěn)定碎石組成的不透水底基層。底基層頂面宜鋪設(shè)瀝水泥穩(wěn)定碎石組成的不透水底基層。底基層頂面宜鋪設(shè)瀝青類封層或防水土工織物。青類封層或防水土工織物。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)6）基層厚度要求）基層厚度要求各類基層厚度要求各類基層厚度要求 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)7）基層設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度按）基層設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度按10mm向上取證。向上取證。8）開級配瀝青穩(wěn)定碎石或水泥穩(wěn)定

40、碎石排水基層的計(jì)算）開級配瀝青穩(wěn)定碎石或水泥穩(wěn)定碎石排水基層的計(jì)算厚度應(yīng)滿足排除表面水設(shè)計(jì)滲入量的需要。排水基層的設(shè)厚度應(yīng)滿足排除表面水設(shè)計(jì)滲入量的需要。排水基層的設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度按計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度按10mm向上取整后再增加向上取整后再增加20mm，以考慮表層空隙被堵塞的深度。以考慮表層空隙被堵塞的深度。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)9）基層鋸縫）基層鋸縫u碾壓混凝土基層應(yīng)設(shè)置與混凝土面層相對應(yīng)的接縫。碾壓混凝土基層應(yīng)設(shè)置與混凝土面層相對應(yīng)的接縫。u貧混凝土基層在其彎拉強(qiáng)度超過貧混凝土基層在其彎拉強(qiáng)度超過1.5MPa時，應(yīng)設(shè)置與面時，應(yīng)設(shè)置與面層相對應(yīng)的橫向縮縫；當(dāng)一次攤鋪寬度

41、大于層相對應(yīng)的橫向縮縫；當(dāng)一次攤鋪寬度大于7.5m時，還應(yīng)時，還應(yīng)設(shè)置縱向縮縫。設(shè)置縱向縮縫。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)5 5. .面層面層1 1）要求）要求u水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，表面應(yīng)抗水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，表面應(yīng)抗滑、耐磨和平整?；⒛湍ズ推秸?。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2 2）類型選擇）類型選擇u面層一般采用接縫設(shè)置傳力桿的普通水泥混凝土。面層面層一般采用接縫設(shè)置傳力桿的普通水泥混凝土。面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結(jié)構(gòu)下埋有地下設(shè)板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結(jié)構(gòu)下埋有地下設(shè)施，高填方、軟土地基、填挖交界段的

42、路基有可能產(chǎn)生不施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路基有可能產(chǎn)生不均勻沉降時，應(yīng)采用接縫設(shè)置傳力桿的鋼筋混凝土面層。均勻沉降時，應(yīng)采用接縫設(shè)置傳力桿的鋼筋混凝土面層。u其他面層類型可依據(jù)適用條件按下表選用。其他面層類型可依據(jù)適用條件按下表選用。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)面層類型選擇面層類型選擇 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3 3）面層厚度）面層厚度水泥混凝土面層厚度的參考范圍水泥混凝土面層厚度的參考范圍 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4 4）面層設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度加）面層設(shè)計(jì)厚度依據(jù)計(jì)算厚度加6mm6mm磨耗層后，按磨耗層后，按10mm10mm向向上取整。上取

43、整。5 5）鋼纖維混凝土面層的厚度）鋼纖維混凝土面層的厚度 鋼纖維混凝土面層的厚度按鋼纖維摻量確定。鋼纖維混凝土面層的厚度按鋼纖維摻量確定。6 6）復(fù)合式路面的瀝青混凝土上面層的厚度不宜小于）復(fù)合式路面的瀝青混凝土上面層的厚度不宜小于40mm40mm。混凝土下面層與瀝青混凝土上面層之間應(yīng)設(shè)置粘層。混凝土下面層與瀝青混凝土上面層之間應(yīng)設(shè)置粘層。 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)7 7）表面構(gòu)造）表面構(gòu)造 路面表面必須采用拉毛、拉槽、壓槽或刻槽等方法做路面表面必須采用拉毛、拉槽、壓槽或刻槽等方法做表面構(gòu)造，其構(gòu)造深度在交工驗(yàn)收時應(yīng)滿足下表要求。表面構(gòu)造，其構(gòu)造深度在交工驗(yàn)收時應(yīng)滿足下表要求。

44、 第三節(jié)第三節(jié) 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)8 8）路面平整度）路面平整度 新建高速公路和一級公路的路表面平整度應(yīng)滿足國際新建高速公路和一級公路的路表面平整度應(yīng)滿足國際平整度指數(shù)（平整度指數(shù)（IRI)IRI)不大于不大于2.0m/km2.0m/km的要求，二級公路應(yīng)滿的要求，二級公路應(yīng)滿足國際平整度指數(shù)（足國際平整度指數(shù)（IRI)IRI)不大于不大于3.2m/km3.2m/km的要求。的要求。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 一、力學(xué)模型一、力學(xué)模型1.1.力學(xué)模型力學(xué)模型u彈性

45、地基單層板模型彈性地基單層板模型-適用于粒料基層上混凝土面層，舊適用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加鋪混凝土面層；面層板底面以下部分按彈性地基處瀝青路面加鋪混凝土面層；面層板底面以下部分按彈性地基處理。理。u彈性地基雙層板模型彈性地基雙層板模型-適用于無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類適用于無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層上混凝土面層，舊混凝土路面加鋪層分離式混凝土面層；基層上混凝土面層，舊混凝土路面加鋪層分離式混凝土面層；面層和基層或者新舊面層作為雙層板，基層地面以下或者舊面面層和基層或者新舊面層作為雙層板，基層地面以下或者舊面層地面以下部分按彈性地基處理。層地面以下部分按彈性地基處理。 第四節(jié)第四節(jié)

46、 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 一、力學(xué)模型一、力學(xué)模型u復(fù)合板模型復(fù)合板模型適用于兩層不同性能材料組成的面層或基適用于兩層不同性能材料組成的面層或基層復(fù)合板。層復(fù)合板。p面層復(fù)合板面層復(fù)合板舊混凝土路面上加鋪結(jié)合式混凝土面層，舊混凝土路面上加鋪結(jié)合式混凝土面層，兩層不同性能材料組成的層間粘結(jié)的面層，作為彈性地基兩層不同性能材料組成的層間粘結(jié)的面層，作為彈性地基上的單層板或者彈性地基上雙層板的上層板；上的單層板或者彈性地基上雙層板的上層板；p基層復(fù)合板基層復(fù)合板無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層與無機(jī)結(jié)無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層與無機(jī)結(jié)合料類底基層組成的基層，作為彈

47、性地基上雙層板的下層合料類底基層組成的基層，作為彈性地基上雙層板的下層板。板。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.2.臨界荷位臨界荷位 混凝土面層板的臨界荷位位于縱縫邊緣中部。基層板的臨混凝土面層板的臨界荷位位于縱縫邊緣中部?；鶎影宓呐R界荷位與面層板的相同。界荷位與面層板的相同。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 二、彈性地基單層板荷載應(yīng)力二、彈性地基單層板荷載應(yīng)力1.1.設(shè)計(jì)軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力設(shè)計(jì)軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力prrfcpsk k k 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥

48、混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 公路等級公路等級 高速公路高速公路 一級公路一級公路 二級公路二級公路 三、四級三、四級公路公路51.00ck綜合系數(shù)綜合系數(shù)KC 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.2.設(shè)計(jì)軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力設(shè)計(jì)軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力30 .7 020 .9 41 / 3321 .4 71 01 .2 1/1 21p scsctccccrhprDEEhD 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 3.3.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)

49、的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)0 . 0 5 30 . 0 1 7fefffkNlffk 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 4.4.新建公路的板底地基當(dāng)量回彈模量新建公路的板底地基當(dāng)量回彈模量00221110 . 8 60 . 2 6l n/xtxnnxitiiinxiiEEEEhEhEhhhtE 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 5.5.在舊瀝青混凝土路面上鋪筑水泥混凝土面層時，原在舊瀝青混凝土路面上鋪筑水泥混凝土面層時，原瀝青混凝土路面頂面的地基綜合當(dāng)量回彈模量瀝青混凝土路面頂面的地基綜合

50、當(dāng)量回彈模量01. 040018624/ ( 1)13739 ( 2)1. 04 ( 3)ttwEwEwwwstE 可根據(jù)落錘式彎沉儀（荷載50kN、承載板半徑150mm）的中心點(diǎn)彎沉的測定結(jié)果按式（1）計(jì)算，或根據(jù)貝克曼梁（后軸重100kN的車輛）的彎沉測定結(jié)果，按式（2）計(jì)算確定。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 6.6.最重軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力最重軸載在面層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力,m axprcpmk k 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 三三. .彈性地基單層板溫度應(yīng)力彈性

51、地基單層板溫度應(yīng)力,m axtrttk1.在面板臨界荷位處產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力在面板臨界荷位處產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 max2cccgtLE h TB，2.最大溫度梯度時混凝土面層板最大溫度應(yīng)力最大溫度梯度時混凝土面層板最大溫度應(yīng)力 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 4.48=1.770.131 1sinhcoscoshsin1cossinsinhcosh/ 3chLLLLBeCCttttCtttttLr3.綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)

52、LB 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 ,m ax,m axbttrttttrfkcf4.溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)tk 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 四四. .彈性地基雙層板荷載應(yīng)力彈性地基雙層板荷載應(yīng)力30 . 6 520 . 9 4321 / 31 . 4 51 01/1 211 . 2 1/p sgcsbcbbbbgcbtrhPDDEhDrDDE1.面層板或上面層板的荷載疲勞應(yīng)力面層板或上面層板的荷載疲勞應(yīng)力按單層板的公式計(jì)算。其中，荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)、應(yīng)力折減按單層板的公式計(jì)算。其中，荷載疲勞

53、應(yīng)力系數(shù)、應(yīng)力折減系數(shù)和綜合系數(shù)的確定方法，與單層板的相同；設(shè)計(jì)軸載在系數(shù)和綜合系數(shù)的確定方法，與單層板的相同；設(shè)計(jì)軸載在上層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按下式確定。上層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按下式確定。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 30.6820.94 11.4110 21/bprfcbpsbpsgbgcbkkrhPDD（ ）（）2.貧混凝土或碾壓混凝土基層板或者下面層板的荷載疲勞貧混凝土或碾壓混凝土基層板或者下面層板的荷載疲勞應(yīng)力應(yīng)力按式（按式（1）計(jì)算。其中，疲勞應(yīng)力系數(shù)和綜合系數(shù)的確定方法）計(jì)算。其中，疲勞應(yīng)力系數(shù)和綜合系數(shù)的確定方法與

54、單層板的相同；設(shè)計(jì)軸載在下層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載與單層板的相同；設(shè)計(jì)軸載在下層板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按式（應(yīng)力按式（2）計(jì)算。）計(jì)算。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 3.3.最重軸載在上層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力最重軸載在上層板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力按單層板最大荷載應(yīng)力公式計(jì)算。其中，應(yīng)力折減系數(shù)和綜按單層板最大荷載應(yīng)力公式計(jì)算。其中，應(yīng)力折減系數(shù)和綜合系數(shù)按單層板確定；最重軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)合系數(shù)按單層板確定；最重軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的最大荷載應(yīng)力與前文相同，式中的設(shè)計(jì)軸載改為最重軸生的最大荷載應(yīng)力與前文相同

55、，式中的設(shè)計(jì)軸載改為最重軸載。載。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 五五. .彈性地基雙層板溫度應(yīng)力彈性地基雙層板溫度應(yīng)力1.上層板的溫度疲勞應(yīng)力、最大溫度翹曲應(yīng)力、綜合溫度翹上層板的溫度疲勞應(yīng)力、最大溫度翹曲應(yīng)力、綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算式與單層板的相曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算式與單層板的相同，溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)按重新計(jì)算確定。下層板的溫度疲勞同，溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)按重新計(jì)算確定。下層板的溫度疲勞應(yīng)力不需要計(jì)算分析。應(yīng)力不需要計(jì)算分析。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.

56、2.上層板的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)上層板的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)43431411s i n hc o sc o s hs i n= 11c o ss i ns i n hc o s h/ 312LgagcacgcbcbacbacbttttCtttttLrkrDrkrDrDDrDDkhhkEE 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.2.上層板的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)上層板的溫度翹曲應(yīng)力系數(shù) 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 六六. .復(fù)合板應(yīng)力復(fù)合板應(yīng)力與單層板或上層板完全相同，只需用面層復(fù)合板的截面彎曲與單層板或上層板完全相同，

57、只需用面層復(fù)合板的截面彎曲剛度和等效厚度代替單層板或上層板的彎曲剛度和厚度即可，剛度和等效厚度代替單層板或上層板的彎曲剛度和厚度即可，板相對剛度半徑或板相對剛度半徑或rg需依據(jù)面層復(fù)合板彎曲剛度重新計(jì)算。需依據(jù)面層復(fù)合板彎曲剛度重新計(jì)算。面層復(fù)合板彎曲剛度按式（面層復(fù)合板彎曲剛度按式（1）計(jì)算，等效剛度按式（）計(jì)算，等效剛度按式（2）計(jì)）計(jì)算。算。1.1.面層復(fù)合板的荷載疲勞應(yīng)力和最大荷載應(yīng)力計(jì)算面層復(fù)合板的荷載疲勞應(yīng)力和最大荷載應(yīng)力計(jì)算 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 六六. .復(fù)合板應(yīng)力復(fù)合板應(yīng)力1.1.面層復(fù)合板的荷載疲勞應(yīng)力和最大荷載應(yīng)力計(jì)算

58、面層復(fù)合板的荷載疲勞應(yīng)力和最大荷載應(yīng)力計(jì)算12331211222211222221112211 112 14 1 2.42 21 2ccccccccccccccccxccccxchhE hE hDE hE hDhE dE hhhdhE（ ）（ ）1122 3cccchE h（ ） 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 2.2.面層復(fù)合板的疲勞溫度應(yīng)力計(jì)算和疲勞溫度應(yīng)力系數(shù)面層復(fù)合板的疲勞溫度應(yīng)力計(jì)算和疲勞溫度應(yīng)力系數(shù)212,max11112222 (1)21.770.27 ln182 (2)cgccctLccccccccT EhhBh EEhhEEh與單層

59、板的相同。最大溫度應(yīng)力按式（與單層板的相同。最大溫度應(yīng)力按式（1）計(jì)算。）計(jì)算。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 3.3.基層復(fù)合板的彎曲剛度基層復(fù)合板的彎曲剛度012012 bbbbbbDDDDDD 基層復(fù)合板的彎曲剛度、基層和底基層的彎曲剛度 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 4.4.基層為貧混凝土或碾壓混凝土?xí)r，復(fù)合板中基層的荷載基層為貧混凝土或碾壓混凝土?xí)r，復(fù)合板中基層的荷載疲勞應(yīng)力按式（疲勞應(yīng)力按式（1 1）計(jì)算。其他類型基層不需進(jìn)行荷載疲勞）計(jì)算。其他類型基層不需進(jìn)行荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算。應(yīng)力計(jì)算。2

60、110 (1)1/tprtprbbtprbbbbDD 按彈性地基雙層板下層板計(jì)算得到的基層復(fù)合板 的名義荷載應(yīng)力，其中，以基層厚度h 替代基層 厚度h ，以復(fù)合板彎曲剛度D替代式中基層板彎 曲剛度D 。 第四節(jié)第四節(jié) 我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法我國水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 七七. .混凝土板厚度計(jì)算流程混凝土板厚度計(jì)算流程u根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行行車道路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)，依根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行行車道路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)，依據(jù)交通等級、公路等級和所選變異水平等級初選混凝土板厚度。據(jù)交通等級、公路等級和所選變異水平等級初選混凝土板厚度。u按照初擬路面結(jié)構(gòu)的組合情況。選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析模型