混凝土路面設(shè)計(jì)石家莊鐵道大學(xué)二級(jí)公路設(shè)計(jì)楊文虎

/第6章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)6.1混凝土路面的結(jié)構(gòu)特征水泥混凝土路面是以水泥混凝土板作為主要承受交通荷載的結(jié)構(gòu)層，板下的基（墊）層和路基，其支撐作用。和柔性路面不同，通常接受彈性地基板理論分析路面板的受力狀況。和瀝青路面等其它類型路面相比，混凝土路面具有以下優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高、有利于夜間行車。6．2混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層的組合設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)該路得交通繁復(fù)程度，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和材料供應(yīng)狀況，選擇支配混凝土路面的結(jié)構(gòu)層次，它包括土基、墊層、基層和面層的結(jié)構(gòu)層位，各層的路面結(jié)構(gòu)類型、彈性模量和厚度?；炷撩姘搴穸仍O(shè)計(jì)混凝土面板厚度設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定滿足設(shè)計(jì)年限內(nèi)運(yùn)用要求所需的混凝土面層的厚度?；炷撩姘宓钠矫娉叽绾徒涌p設(shè)計(jì)依據(jù)混凝土面層板產(chǎn)生的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力作出板的平面尺寸設(shè)計(jì)，確定接縫的位置和接縫的構(gòu)造，并實(shí)行有效措施提高接縫的傳荷實(shí)力。路肩設(shè)計(jì)一般公路的混凝土路面應(yīng)設(shè)置路緣石或加固路肩，路肩加固可接受瀝青混合料或其它材料?；炷谅访娴匿摻钆浣盥试O(shè)計(jì)當(dāng)混凝土路面較長(zhǎng)或交通量較大時(shí)、地基有不勻整沉降或板的形態(tài)不規(guī)則時(shí)，可沿板的自由邊緣加設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，在角隅處加設(shè)發(fā)針形鋼筋或鋼筋網(wǎng)，以阻擋可能出現(xiàn)的裂縫。6.3混凝土路面的設(shè)計(jì)原則滿足交通量和運(yùn)用要求、因地制宜、合理選材、便利施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資、愛惜自然環(huán)境、有利于機(jī)械化施工。6.4混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)是要求混凝土路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)滿足預(yù)料交通量累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載通行時(shí)，具有快速、平安、穩(wěn)定的服務(wù)功能，路面結(jié)構(gòu)具有相應(yīng)的承載實(shí)力，路面的彎拉應(yīng)力滿足乏累極限應(yīng)力的容許標(biāo)準(zhǔn)。6.5設(shè)計(jì)計(jì)算示例交通分析二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，平安等級(jí)為三級(jí)，設(shè)計(jì)車道設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期初期的標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為1800。臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.58。交通量年平均增長(zhǎng)率為7.0%。則可得設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為：次（屬重交通等級(jí)）初擬路面結(jié)構(gòu)平安等級(jí)為三級(jí)的道路對(duì)應(yīng)的變異水同等級(jí)為中級(jí)。依據(jù)二級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水同等級(jí)，初擬一般水凝混凝土面層厚度為24cm；基層選用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量5%），厚度為20cm（水泥穩(wěn)定粒料基層適宜的交通等級(jí)是重交通，厚度適宜的范圍是15～25cm）；墊層接受15cm低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土（一般狀況，墊層多數(shù)選用當(dāng)?shù)亓畠r(jià)材料修筑，或取當(dāng)?shù)亓畠r(jià)材料修筑，或取當(dāng)?shù)夭牧蠐缴倭繜o機(jī)結(jié)合料處治后運(yùn)用，如砂、砂礫料、低劑量無機(jī)結(jié)合料等。墊層的厚度一般為15cm）；一般混凝土的平面尺寸為寬3.5m、長(zhǎng)5m?？v縫為設(shè)拉力桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。路面材料參數(shù)確定取一般混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa。路基回彈模量取30MPa，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取600MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300MPa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：一般混凝土面層的相對(duì)剛度半徑計(jì)算為注：-基層頂面的當(dāng)量回彈模量，；-路床頂面的當(dāng)量回彈模量，；、-基層和底基層的回彈模量，；-基層和底基層的當(dāng)量回彈模量，；-基層和底基層的當(dāng)量厚度，；-基層和底基層的當(dāng)量彎曲剛度，；-基層和底基層或墊層的厚度（m）；-和有關(guān)的回來系數(shù)-基層頂面的當(dāng)量回彈模量荷載乏累應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷實(shí)力的英里折減系數(shù)=0.87。考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期荷載應(yīng)力累計(jì)乏累作用的乏累應(yīng)力系數(shù)。依據(jù)道路等級(jí)，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面乏累損壞影響的綜合系數(shù)=1.20。荷載乏累應(yīng)力計(jì)算為：溫度乏累應(yīng)力最大溫度梯度取88（℃/m）。板長(zhǎng)5m，l/r=5/0.725=6.90，查溫度應(yīng)力系數(shù)表可得=0.51，則最大溫度梯度時(shí)混凝土的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：溫度乏累應(yīng)力系數(shù)的計(jì)算如下：其中a=0.828，b=0.041，c=1.323。進(jìn)而計(jì)算溫度乏累應(yīng)力為：二級(jí)公路的平安等級(jí)為三級(jí)，相應(yīng)于三級(jí)平安等級(jí)的變異水同等級(jí)為