水泥混凝土路面配筋設計

水泥混凝土路面配筋設計第一頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.1特殊部位配筋6.1.1凝土面層自由邊緣下基礎薄弱或接縫為未設傳力桿的平縫時，可在面層邊緣的下部配置鋼筋。通常選用2根直徑為12～16mm的螺紋鋼筋，置于面層底面之上l／4厚度處并不小于50mm，間距為100mm，鋼筋兩端向上彎起，如圖所示。第二頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.1特殊部位配筋6.1.2對于承受極重、特重或重交通的脹縫、施工縫和自由邊的面層角隅以及承受極重交通的縮縫面層角隅，宜配置角隅鋼筋。通常選用2根直徑為12～16mm的螺紋鋼筋，置于面層上部，距頂面不小于50mm，距邊緣為100mm，如圖所示。第三頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.1特殊部位配筋6.1.3混凝土面層下有箱形構(gòu)造物橫向穿越，其頂面至面層底面的距離小于800mm時，在構(gòu)造物頂寬及兩側(cè)各1.5（H+1）且不小于4m的范圍內(nèi)，混凝土面層內(nèi)應布設雙層鋼筋網(wǎng)，上下層鋼筋網(wǎng)各距面層頂面和底面1/4~1/3厚度處，如圖所示。第四頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計構(gòu)造物頂面至面層底面的距離在800~1600mm時，則在上述長度范圍內(nèi)的混凝土面層中應布設單層鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)設在距頂面1/4~1/3厚度處，如圖所示。鋼筋直徑12mm，縱向鋼筋間距100mm，橫向鋼筋間距200mm。配筋混凝土面層與相鄰混凝土面層之間設置傳力桿縮縫。第五頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.1特殊部位配筋6.1.4混凝土面層下有圓形管狀構(gòu)造物橫向穿越，其頂面至面層底面的距離小于1200mm時，在構(gòu)造物兩側(cè)各1.5（H+1），且不小于4m的范圍內(nèi)，混凝土面層內(nèi)應布設單層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)設在距面層頂面1/4~1/3厚度處，如圖所示。鋼筋尺寸和間距及傳力桿接縫設置與條相同。第六頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.2鋼筋混凝土面層配筋

6.2.1鋼筋混凝土面層的配筋量按式（）確定。（）

As——每延米混凝土面層寬（或長）所需的鋼筋面積（mm2）；

Ls——縱向鋼筋時，為橫縫間距（m）；橫向鋼筋時，為無拉桿的縱縫或自由邊之間的距離（m）；

h——面層厚度（mm）；

——面層與基層之間的摩阻系數(shù)，按附錄表選用；

fsy——鋼筋的屈服強度（MPa），按附錄表E.4選用。第七頁，共五十頁，2022年，8月28日σs為鋼筋的容許應力，可取為0.75倍屈服強度；γ取24kN/m3。第八頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.2鋼筋混凝土面層配筋

6.2.2縱向和橫向鋼筋宜采用相同或相近的直徑，其直徑差不應大于4mm。鋼筋的最小直徑和最大間距，應符合表的規(guī)定。鋼筋的最小間距為集料最大粒徑的2倍。第九頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.2鋼筋混凝土面層配筋6.2.3鋼筋布置應符合下列要求：1縱向鋼筋設在面層頂面下1/3~1/2厚度范圍內(nèi)，在不影響施工的情況下宜設在接近面層頂面下1/3厚度處；2橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下；3縱向鋼筋的搭接長度一般不小于35倍鋼筋直徑，搭接位置應錯開，各搭接端連線與縱向鋼筋的夾角應小于60o；4邊緣鋼筋至縱縫或自由邊的距離一般為100~150mm。第十頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.3連續(xù)配筋混凝土面層配筋6.3.1連續(xù)配筋混凝土面層的縱向配筋量按下述要求確定：1縱向鋼筋埋置深度處的裂縫縫隙平均寬度不大于0.5mm；2橫向裂縫的平均間距不大于1.8m；3鋼筋所承受的拉應力不超過其屈服強度。滿足上述要求所需的縱向配筋率，一般為0.6%~0.7%（中等交通）、0.7%~0.8%（重交通）、0.8%~0.9%（特重交通）或0.9%~1.0%（極重交通）。冰凍地區(qū)路面的配筋率宜高于一般地區(qū)0.1%。所需配筋率的具體計算方法參見附錄D。橫向鋼筋的用量可按條計算確定，并應滿足施工時能固定并保持縱向鋼筋位置的要求。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.3連續(xù)配筋混凝土面層配筋6.3.2連續(xù)配筋混凝土用于復合式面層的下面層時，其縱向配筋率可降低0.1%。

第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.3連續(xù)配筋混凝土面層配筋

6.3.3連續(xù)配筋混凝土面層的縱向和橫向鋼筋均應采用螺紋鋼筋，其直徑為12~20mm。當鋼筋可能受到較嚴重腐蝕時，宜在鋼筋外涂環(huán)氧樹脂等防腐材料。

第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日6、混凝土面層配筋設計6.3連續(xù)配筋混凝土面層配筋鋼筋布置應符合下列要求：1縱向鋼筋距面層頂面的最小距離為90mm，最大深度為1/2面層厚度，在不影響施工的情況下宜接近90mm；2縱向鋼筋的間距不大于250mm，不小于集料最大粒徑的2.5倍；3縱向鋼筋的焊接長度一般不小于10倍（單面焊）或5倍（雙面焊）鋼筋直徑，焊接位置應錯開，各焊接端連線與縱向鋼筋的夾角應小于60o；4邊緣鋼筋至縱縫或自由邊的距離一般為100~150mm；第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日5橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下；橫向鋼筋間距一般為300～600mm，直徑大時取大值；6橫向鋼筋宜斜向設置，其與縱向鋼筋的夾角可取60°；

7相鄰車道之間或車道與硬路肩之間的縱向接縫內(nèi)，必須設置拉桿，該拉桿可用加長的橫向鋼筋代替。第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算D.1橫向裂縫平均間距按式（D.1-1）計算確定。（D.1-1）（D.1-2）（D.1-3）（D.1-4）（D.1-5）（D.1-6）第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算（D.1-7）（D.1-8）（D.1-9）——橫向裂縫平均間距（m）；——混凝土抗拉強度（MPa），可按表選用?！炷量箟簭姸龋∕Pa），可按表選用?！摻盥裰蒙疃龋╩）；hc——混凝土面層厚度（m）；γc——混凝土容重（MN/m3），一般可取為0.024MN/m3；——混凝土面層與基層間的摩阻系數(shù)，可按表選用。第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算

——縱向鋼筋直徑（m）；——縱向鋼筋配筋率，為鋼筋斷面面積

與混凝土斷面面積

的比值，以百分數(shù)計；——溫度和濕度變形完全受約束時的翹曲應力，按式（D.1-2）計算；——混凝土彈性模量（MPa），可按表選用。——混凝土泊松比，一般可取為0.15~0.18；——無約束時混凝土面層頂面與底面間的最大當量應變差，按式（D.1-3）計算；

第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日——混凝土線膨脹系數(shù)（1/℃），可按表選用；——混凝土面層頂面與底面間的最大負溫度梯度（℃/m），可參照該地區(qū)最大正溫度梯度（查表）的1/4~1/3取用；——混凝土面層厚度大于或小于0.22m時的溫度梯度厚度修正系數(shù)，按式（D.1-4）計算；——無約束條件下混凝土的最大干縮應變，可近似按式（D.1-5）計算；a1——養(yǎng)生條件系數(shù)，水中或蓋麻布養(yǎng)生時，a1=1.0，采用養(yǎng)生劑養(yǎng)生時，a1=1.2；w0——混凝土單位用水量（N/m3）；k1——與氣候區(qū)和最小空氣濕度有關的系數(shù)，道路位于公路自然區(qū)劃II、IV和V區(qū)，k1=0.4；位于III、VI和VII區(qū)，k1=0.68；第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算C——翹曲應力系數(shù)，按附錄B式（）計算，采用t=1.29/r計算確定；r——面層板的相對剛性半徑（m）；

——混凝土與鋼筋間的最大粘結(jié)應力，可近似按式（D.1-6）計算；——混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)-滑移系數(shù)，按式（D.1-7）計算，由于式中含有未知量Ld，計算需采用迭代方式進行，先假設Ld=Lds，計算出

和相應的Ld，如果

，計算結(jié)束；否則，令

，重復計算，直到滿足相近的要求為止；——鋼筋埋置深度處的混凝土最大總應變，按式（D.1-8）計算；——鋼筋埋置深度處混凝土溫度與硬化時溫度的最大溫差（°C），可近似取為路面施工月份日最高氣溫的月平均值與一年中最冷月份日最低氣溫的月平均值之差?！獰o約束條件下鋼筋埋置深度處混凝土干縮應變，可近似按式（D.1-9）計算；——年平均空氣相對濕度（以百分數(shù)計）。第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算D.2縱向鋼筋埋置深度處的橫向裂縫縫隙平均寬度按式（D.2-1）計算確定。（D.2-1）（D.2-2）（D.2-3）（D.2-4）（D.2-5）——鋼筋埋置深度處的橫向裂縫縫隙平均寬度（mm）；c2——與混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)-滑移特性有關的系數(shù)，按式（D.2-2）計算；其它參數(shù)的含義與計算裂縫間距時相同。第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算D.3縱向鋼筋應力按式（D.3-1）計算確定。（D.3-1）——裂縫處鋼筋應力（MPa）；——鋼筋彈性模量（MPa）；——鋼筋的線膨脹系數(shù)（1/°C），通常

/°C；第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算D.4縱向配筋率計算步驟1．初擬配筋率

，按式（D.1-1）計算橫向裂縫平均間距Ld。當Ld>1.8m時，應增大配筋率，重復上述計算至符合要求。2．按式（D.2-1）計算裂縫縫隙平均寬度bj。當bj≤0.5mm時，滿足要求；否則應增大配筋率，重復上述計算至符合要求。3．按式（D.3-1）計算鋼筋應力

。當

不大于鋼筋屈服強度時，滿足要求；否則應增大配筋率，重復上述計算至符合要求。4．綜合上述3項計算結(jié)果，最終確定配筋率，并進一步確定鋼筋根數(shù)。在滿足縱向鋼筋間距要求的條件下，宜選用直徑較小的鋼筋。

第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算計算實例

公路自然區(qū)劃III區(qū)新建一條一級公路，重交通荷載等級，選用連續(xù)配筋混凝土面層厚0.26m。路基土為粘土，基層采用厚0.18m的水泥穩(wěn)定碎石。第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算1）計算參數(shù)

混凝土彎拉強度為5.0MPa，查表，混凝土抗壓強度fc=42MPa,混凝土抗拉強度

ft=3.22MPa。混凝土泊松比

，

混凝土容重

MN/m3，混凝土線膨脹系數(shù)

/℃。查表，混凝土面層與基層間摩阻系數(shù)

。

由表，取公路自然區(qū)劃III區(qū)的最大正溫度梯度為92℃/m，最大負溫度梯度按1/3正溫度梯度取值，

℃/m。公路自然區(qū)劃III區(qū)，k1=0.68。年平均空氣相對濕度

%，鋼筋埋置處混凝土溫度與硬化時溫度的最大溫差

=35°C。第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算

混凝土水灰比

，混凝土用水量

N/m3。采用蓋麻布養(yǎng)生，a1=1.0。

縱向鋼筋選用HRB335鋼筋，設配筋率

，鋼筋的埋置深度

m，鋼筋直徑

mm，鋼筋的線膨脹系數(shù)/℃。按附錄E.4，取鋼筋的彈性模量

MPa，鋼筋屈服強度fsy=335MPa。

第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算2）計算橫向裂縫間距第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算

混凝土板相對剛度半徑r=0.870m，由式（）計算得到翹曲應力系數(shù)C=0.494。

設平均裂縫間距初始值為0.7m，經(jīng)迭代計算得到

，根據(jù)式（D.1-1）計算得到Ld=0.722m≈0.72m（小于裂縫平均間距1.80m的要求）。第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算計算橫向裂縫平均縫隙寬度第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算（小于縫隙平寬度0.50mm的要求）第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算3）計算裂縫處縱向鋼筋應力

MPa（小于鋼筋屈服強度335MPa）

計算結(jié)果滿足裂縫寬度、裂縫間距和裂縫處鋼筋的應力三方面的要求，因此初擬的縱向鋼筋配筋率是合適的。第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄D、連續(xù)配筋混凝土面層縱向配筋計算4）鋼筋間距或根數(shù)計算

鋼筋間距為

或每延米縱向鋼筋根數(shù)為第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.1路基回彈模量經(jīng)驗參考值E.2基層和底基層材料彈性（回彈）模量經(jīng)驗參考值E.3水泥混凝土設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.4鋼筋強度和彈性模量經(jīng)驗參考值第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.1路基回彈模量經(jīng)驗參考值第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.2基層和底基層材料彈性（回彈）模量經(jīng)驗參考值第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.3水泥混凝土設計參數(shù)經(jīng)驗參考值第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日附錄E、材料設計參數(shù)經(jīng)驗參考值E.4鋼筋強度和彈性模量經(jīng)驗參考值第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日進展與展望第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日

國外CRCP研究的不足：設計方法中對寬裂縫病害考慮不足設計中對CRCP的變異性考慮存在缺陷