水泥混凝土路面宣貫要點PPT課件

1、二、修訂的指導原則和工作基礎三、具體修訂內容 一、原規(guī)范修訂的必要性第1頁/共50頁 根據(jù)交通部關于下達2007年度公路工程制修訂項目計劃的通知（交公路發(fā)2007378號），中交公路規(guī)劃院有限公司承擔公路水泥混凝土路面設計規(guī)范（JTG D40-2002）的主編工作，并組織了中交路橋技術有限公司、同濟大學、長安大學、重慶交通大學和山西省交通科學研究院作為參編單位，經過4年多（2007.52011.7）時間，共同完成了公路水泥混凝土路面設計規(guī)范修訂工作。第2頁/共50頁 原規(guī)范主要以上世紀的研究成果和使用經驗為基礎，未及反應近年來取得的建設經驗以及科技項目的最新成果，需及時補充修改以適應發(fā)展要求。

2、 存在的主要問題及修訂必要性有以下幾個方面：（1）原規(guī)范未能反映出公路車輛超載、超限情況 公路車輛超載、超限是導致混凝土路面過早損壞的主要原因之一。原規(guī)范沒有反映這一狀況，本次修訂增加超重載設計標準和交通等級，以適應結構分析中考慮超重載影響的需要。第3頁/共50頁（2）力學模型和溫度應力計算方法有待進一步改善原規(guī)范力學計算模型在反算地基模量時，由于荷載作用位置的不同，反算結果相差較大，因此有必要進行完善；原規(guī)范采用查諾模圖的方式獲取綜合溫度翹曲應力和內應力的溫度應力系數(shù)，既不方便，也不精確，本次修訂增補了溫度應力系數(shù)的數(shù)值解，進一步完善溫度應力分析方法。第4頁/共50頁（3）舊水泥砼路面評級標

3、準和處治措施需要進一步充實 今后一段時期內，相當數(shù)量的水泥混凝土路面面臨大、中修和改建。原規(guī)范關于舊路面損壞狀況評級標準偏低，不利于控制加鋪層的時機。因此，需調整這方面的內容，以指導今后的修復和改建設計。第5頁/共50頁（4）路面材料的試驗方法及設計參數(shù)需結合近幾年的使用經驗和研究成果進行驗核、調整和完善；（5）需要吸收和補充近年來積累的實踐經驗。第6頁/共50頁一、原規(guī)范修訂的必要性三、具體修訂內容二、修訂的指導原則和工作基礎第7頁/共50頁能適應對路面耐久性、平整度和抗滑性能等使用性能要求；吸納和反映國內外已有的成功經驗和研究成果，特別是近年來西部建設交通科技項目取得的成果，使規(guī)范具有先進

4、性和指導性；注意與相關規(guī)范的協(xié)調，規(guī)范的表達形式便于設計人員使用。第8頁/共50頁廣泛的調研 對建成的水泥混凝土路面使用情況、損壞狀況調研 對設計單位、施工單位等規(guī)范使用人員的應用情況調研汲取國內、外研究成果 規(guī)范修訂的材料試驗方法和材料設計參數(shù)來自各家科研單位的試驗成果 在力學模型建立過程中，分析、擬合數(shù)據(jù)主要依據(jù)室內足尺板試驗第9頁/共50頁一、原規(guī)范修訂的必要性二、修訂的指導原則和工作基礎三、具體修訂內容第10頁/共50頁三、具體修訂內容 本次規(guī)范修訂繼續(xù)沿襲了強化結構組合設計和材料組成要求，淡化應力計算和分析的原則。修訂后的規(guī)范分8 章和5個附錄，與原規(guī)范相比，主要修訂內容有以下幾方面

5、：（1）可靠度設計標準的調整；（2）增加設計標準，以考慮基層和重載交通的影響；（3）增加了極重交通等級及相關的設計軸載規(guī)定；（4）改進了力學模型和結構應力計算方法； （5）強化結構組合和材料組成設計；（6）改進了連續(xù)配筋混凝土縱向配筋率的設計標準；（7）修改了舊混凝土路面損壞評定標準，增加了加鋪方案的選用原則；（8）完善了路面結構層材料設計參數(shù)。解決原規(guī)范未能反映出公路車輛超載、超限情況；第11頁/共50頁三、具體修訂內容原規(guī)范內容：公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB/T 50283）規(guī)定的公路工程結構的設計安全等級共為三個等級，路面工程的安全等級僅考慮高速、一級和二級公路的路面，相應的安全

6、等級要求規(guī)定為一級、二級和三級。 第12頁/共50頁三、具體修訂內容修訂變化內容：（1）不再改變公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準的分級，而是將道路的安全等級適當提高；（2）本次修訂還規(guī)定二級及二級以下公路（國道、省道等）可根據(jù)結構破壞可能產生的很嚴重后果（如具有政治、經濟、國防或搶險救災等重要作用，即“生命線”工程）提高一級設計安全等級，以提高其抗災能力，保障“生命線”功能的發(fā)揮；（3）三級、四級公路交通量小，通過調研并聽取相關方面意見后，調整了三、四級公路水泥混凝土路面的設計基準期。第13頁/共50頁高速公路一級公路公路等級二級公路三、具體修訂內容三級公路四級公路原規(guī)范標準安全等級設計基準期修

7、訂后標準安全等級設計基準期一級一級二級二級三級三級四級四級四級四級30303030202020202020一級一級303030302020一級一級二級二級三級三級三級三級15151010第14頁/共50頁三、具體修訂內容 修訂后可靠度設計標準如下：公路等級高速一級二級三級四級安全等級一級二級三級設計基準期（a）30201510目標可靠度（%）9590858070目標可靠指標1.641.281.040.840.52第15頁/共50頁三、具體修訂內容原規(guī)范存在的不足之處（1）僅考慮了行車荷載和溫度梯度的綜合疲勞作用，未考慮在最重軸載和最大溫度梯度的不利組合下，可能出現(xiàn)超出混凝土彎拉強度的極限斷裂破

8、壞；修訂內容（1）增加了極限斷裂破壞的驗算，作為一項驗核標準，便是為了控制少數(shù)超重軸載對面層板的斷裂破壞作用；第16頁/共50頁三、具體修訂內容原規(guī)范存在的不足之處（2）基于現(xiàn)場調查情況，對于剛性基層而言，具有比底基層大得多的剛度，因而會產生較大的層底拉應力，導致疲勞開裂是最常發(fā)生的破壞類型。修訂內容（2）增補了貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設計標準，用于基層材料合理選擇和厚度設計，使公路水泥混凝土路面的設計指標更加完善。第17頁/共50頁三、具體修訂內容路面結構設計時，首先根據(jù)式（1）設計路面結構，路面結構滿足要求后應根據(jù)交通調研情況，選定路面結構可能出現(xiàn)的特重軸載，按式（2）進行驗算設

9、計的路面結構須同時滿足式（1）、式（2）的要求。對于半剛性基層上的水泥路面第18頁/共50頁三、具體修訂內容 剛性基礎在與混凝土面層組合成分離式雙層板進行結構分析時，由于基層經受的溫度梯度小，相應的溫度翹曲應力可以忽略不計，因此式（3）表達式中沒有溫度梯度疲勞應力部分對于剛性基層上的水泥路面 本次修訂增補了貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設計標準，如式（3）所示，用于基層材料合理選擇和厚度設計，使公路水泥混凝土路面的設計指標更加完善。第19頁/共50頁三、具體修訂內容路面結構設計時，對于貧混凝土或碾壓混凝土基層的路面結構，除滿足式（1）、式（2）要求外，還應按照式（3）進行基層驗算。對于剛性

10、基層上的水泥路面第20頁/共50頁三、具體修訂內容（1）對于極重交通，增加了主導特重車型做為設計荷載 由于水泥混凝土路面的疲勞損傷量對軸重很敏感（與軸重比成16次方的關系），對于特重軸載采用100kN設計軸載進行設計時，基準期內的設計軸載累計作用次數(shù)往往會達到天文數(shù)字，很容易超過1010次，也難以反映全國不同地區(qū)、不同交通狀況下面板的實際受力響應。為了避免出現(xiàn)這種情況，對于極重交通的公路，新規(guī)范建議選取貨車中主導特重車型的軸載（占主要份額）作為設計軸載，以計算其疲勞效應。路面結構設計時，疲勞性能的驗算同樣采用式（1）進行，但式中應力的計算應按設計荷載進行。第21頁/共50頁三、具體修訂內容（1

11、 1）對于極重交通，增加了主導特重車型作為設計荷載）對于極重交通，增加了主導特重車型作為設計荷載第22頁/共50頁三、具體修訂內容（2）補增了極重交通荷載等級交通荷載等級極重特重重中等輕設計基準期內設計車道承受設計軸載（100kN）累計 作 用 次 數(shù) Ne（104）110611062000200010010033第23頁/共50頁三、具體修訂內容力學分析1.荷載應力單層板模型雙層板模型特殊荷載計算剛性基層計算復合板模型2.溫度應力單層板模型雙層板模型復合板模型第24頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 計算模型的改變 原規(guī)范及前幾版規(guī)范（JTJ 012-84、JTJ 012-94，JT

12、G D40 2002）中，均采用彈性半空間地基板模型來分析水泥混凝土面板的荷載應力。本次規(guī)范修訂通過對同濟大學室內足尺寸板試驗（2004年）數(shù)據(jù)、美國聯(lián)邦航空管理局（Federal Aviation Administration，F(xiàn)AA）機場道面試驗中心（National Airport Pavement Test Facility，NAPTF）足尺寸板試驗數(shù)據(jù)（1999-2010年）的分析，采用文克勒（Winkler）地基板模型計算面板荷載應力；半空間地基彈性模量E0和地基反應模量k之間可通過應力或彎沉等效進行轉換。第25頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 計算模型的改變 計算模型的

13、改變主要基于兩點考慮：1）文克勒（Winkler）地基板模型所得荷載應力與實測結果符合很好，結構的本構關系明晰（基層頂面當量模量無需因數(shù)據(jù)的擬合而修正）；2）避免荷載作用位置不同而反算獲得的地基模量相差很大的難題。 設計軸載Ps在四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力ps 的計算考慮計算模型，分單層板模型、雙層板模型和復合板模型三種，按式(5)計算。第26頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 單層板模型第27頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 雙層板模型第28頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 雙層板模型對于最重荷載采用式（2） 計算 最重軸載在面層板臨界荷位處產生的最大荷載

14、應力，或在雙層板模型中上層板臨界荷位處產生的最大荷載應力，可按式（6）計算。第29頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 雙層板模型對于剛性基層采用式（3） 計算基層板的荷載疲勞應力與雙層板模型中下層板的應力計算相同，同樣采用式（5-7）第30頁/共50頁三、具體修訂內容（1）荷載應力 復合板模型 對于復合板模型，面層復合板的荷載疲勞應力和最大荷載應力計算，與單層板或上層板完全相同，只需用面層復合板的截面彎曲剛度和等效厚度 替代單層板或上層板的彎曲剛度Dc和厚度hc即可，板相對剛度半徑r或rg需依據(jù)面層復合板彎曲剛度重新計算。第31頁/共50頁三、具體修訂內容（2）溫度應力 對于溫度應力的

15、計算，原規(guī)范采用查諾模圖的方式得到綜合溫度翹曲應力和內應力的溫度應力系數(shù)，既不方便也不精確，本次修訂給出了溫度應力系數(shù)的數(shù)值解，物理概念清楚，計算精確。第32頁/共50頁三、具體修訂內容（2）溫度應力 單層板 面層板臨界荷位處的溫度疲勞應力： 最大溫度梯度時混凝土板最大溫度應力： 溫度應力系數(shù)BL：第33頁/共50頁三、具體修訂內容（2）溫度應力 雙層板 面層板臨界荷位處的溫度疲勞應力： 最大溫度梯度時混凝土板最大溫度應力： 溫度應力系數(shù)BL：與單層板相同與單層板相同 溫度翹曲應力系數(shù)CL： 下層板無需計算溫度疲勞應力第34頁/共50頁三、具體修訂內容（2）溫度應力 復合板 對于面層復合板，疲

16、勞溫度應力、疲勞溫度應力系數(shù)的計算與單層板的相同。最大溫度應力t.max按式（7-9）計算。第35頁/共50頁三、具體修訂內容 本次規(guī)范修訂強調結構組合設計，設計除考慮公路等級、交通荷載外，還應重點考慮路基條件、當?shù)販囟群蜐穸葼顩r、各相鄰結構層的相互作用、層間結合條件和要求、接縫形式和材料、地表水的滲入和沖刷作用等。因此，著重對路基、功能層、面層厚度及接縫的規(guī)定進行了修訂。第36頁/共50頁三、具體修訂內容 (1) 路基有足夠的承載力根據(jù)交通荷載等級提出了路基回彈模量的要求提供均勻的支承對地基、填料、壓實度和排水等提出相應的要求輕交通荷載輕交通荷載：E E0 040MPa40MPa中等或重交通

17、荷載中等或重交通荷載：E E0 060MPa60MPa特重或極重交通荷載特重或極重交通荷載E E0 080MPa80MPa第37頁/共50頁三、具體修訂內容 （2） 功能層夾層貧混凝土或碾壓混凝土基層上應鋪設瀝青混凝土夾層，層厚不宜小于40mm封層無機結合料穩(wěn)定基層上應設置封層1.1.增大混凝土路面結構增大混凝土路面結構的阻尼系數(shù)，從而降低的阻尼系數(shù)，從而降低車輛通過接縫時的振動車輛通過接縫時的振動沖擊效應；沖擊效應；2.2.有利于面層與基層之有利于面層與基層之間的變形協(xié)調間的變形協(xié)調1.1.減緩無機結合料穩(wěn)定減緩無機結合料穩(wěn)定基層頂面遭受面層滲入基層頂面遭受面層滲入水的沖刷作用；水的沖刷作用

18、；2.2.可降低面層與基層的可降低面層與基層的粘結程度，減小摩阻力粘結程度，減小摩阻力第38頁/共50頁表3 水泥混凝土面層厚度的參考范圍三、具體修訂內容（3）面層厚度交通荷載等級極重特重重公路等級-高速一級二級高速一級二級變異水平等級低低中低中低中低中面層厚度（mm）320320280300260280240270230260220交通荷載等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）250220240210230200220190210180表表3 3 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39頁/共50頁三、具體修訂內容 接縫是

19、混凝土路面最薄弱的地方。除了路表水滲入外，接縫處板邊彎沉大和溫度翹曲變形大是混凝土面層易產生板底脫空和板塊斷裂的重要因素。（4）接縫設計第40頁/共50頁三、具體修訂內容 本次修訂對傳力桿直徑進行了三方面調整：根據(jù)鋼筋等級，取消了35mm的尺寸；根據(jù)面層厚度，增加了面層厚30cm以上時的傳力桿直徑；適當降低面層較厚時的傳力桿直徑，并給出選擇的范圍，以方便平整度控制。當面層厚度較薄時，傳力桿直徑保持不變（4 4）接縫設計）接縫設計 傳力桿傳力桿面層厚度(mm)傳力桿直徑(mm) 傳力桿最小長度(mm)傳力桿最大間距(mm)2202840030024030400300260324503002803

20、2344503003003436500300 傳力桿尺寸和間距(mm)第41頁/共50頁三、具體修訂內容 原規(guī)范所提出的技術指標偏低，市場上一些材料，如聚氯乙烯膠泥等，易于滿足要求，實際應用效果較差，在高等級公路上已較少采用。近年來，一些高等級水泥混凝土路面接縫材料通常選擇硅酮類、聚氨酯類接縫料，通過調研，發(fā)現(xiàn)使用效果很好。因此本次修訂依據(jù)近年公路水泥混凝土路面接縫設計及填縫材料的使用狀況和經驗，規(guī)定高速公路、一級公路宜選用硅酮類、聚氨酯類填縫料；二級及二級以下公路可選用聚氨酯類、橡膠瀝青類或改性瀝青類填縫料。（4）接縫設計 填縫料第42頁/共50頁三、具體修訂內容 按照連續(xù)配筋混凝土面層的工作特性及國內外的使用經驗和研究成果，并參照美國力學經驗法路面設計指南，制定了連續(xù)配筋混凝土的3項要求和相應的技術指標。第43頁/共50頁三、具體修訂內容 仍然采用斷板率和平均錯臺量兩項指標評定。綜合我國公路水泥混凝土路面接縫損壞情況，本次修訂提高了混凝土板錯臺量評級標準：平均錯臺量對優(yōu)良、中、次、差四個等級平均下調24mm。（1）路面損壞狀況調查評定第44頁/共5