公路路面設(shè)計(jì)-水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

普通水泥混凝土面層配筋設(shè)計(jì)010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)普通水泥混凝土面層配筋設(shè)計(jì)瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1邊緣鋼筋布置2角隅鋼筋布置

普通水泥混凝土面層基礎(chǔ)薄弱的自由邊緣、接縫為未設(shè)傳力桿的平縫、主線與匝道相接處或與其他類型路面相接處，可在面層邊緣的下部配置鋼筋。可選用2根直徑為12～16mm的螺紋鋼筋，置于面層底面之上1/4厚度處并不小于50mm，間距為100mm，鋼筋兩端向上彎起，以加強(qiáng)錨固能力。如圖2-23所示。邊緣鋼筋布置邊緣鋼筋布置a）橫向剖面b）縱向剖面圖2-23邊緣鋼筋布置（尺寸單位：mm）

承受極重、特重重交通的水泥混凝土面層的脹縫、施工縫和自由邊的角隅以及承受極重交通的水泥混凝土面層的縮縫的角隅，宜配置角隅鋼筋?？蛇x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2-24所示。角隅鋼筋布置角隅鋼筋布置圖2-24角隅鋼筋布置（尺寸單位：mm）

普通水泥混凝土路面通常通常采用素板，不需要設(shè)置鋼筋，但在脹縫、施工縫和自由邊的角隅，基礎(chǔ)薄弱的自由邊緣、接縫為未設(shè)傳力桿的平縫、主線與匝道相接處或與其他類型路面相接處可在面層邊緣的下部配置鋼筋。小結(jié)水泥路面材料性質(zhì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥路面材料性質(zhì)要求和參數(shù)瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1材料性質(zhì)要求2材料設(shè)計(jì)參數(shù)面層材料

水泥混凝土集料公稱最大粒徑不應(yīng)大于26.5mm。砂的細(xì)度模數(shù)不宜小于2.5。水泥含量不得少于300kg/m3（非冰凍地區(qū)）或320kg/m3（冰凍地區(qū)）。冰凍地區(qū)的混凝土中必須摻加引氣劑。

厚度大于30cm的普通混凝土面層可分上下兩層連續(xù)鋪筑。上層厚度應(yīng)不小于總厚度的1/3，宜采用高強(qiáng)、耐磨的混凝土材料，集料公稱最大粒徑不宜大于19mm。材料性質(zhì)要求基層材料

水泥穩(wěn)定粒料、級(jí)配碎石或礫石的集料公稱最大粒徑宜為26.5mm或31.5mm。小于0.075mm的細(xì)粒含量不得大于5%，小于4.75mm的顆粒含量不宜大于50%，液限應(yīng)小于28%，塑性指數(shù)應(yīng)小于5。承受極重、特重和重交通時(shí)，水泥劑量宜為4%～6%；中等和輕交通時(shí)，水泥劑量宜為4%。

材料性質(zhì)要求石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的集料公稱最大粒徑宜為26.5mm。小于0.075mm的細(xì)粒含量不得大于7%，小于4.75mm的顆粒含量不宜大于50%。石灰與粉煤灰的配比宜為1:2～1:4。粒料與石灰粉煤灰的配比宜為85:15～80:20材料性質(zhì)要求功能層（墊層）材料

防凍層所采用的粒料（砂或砂礫）中，小于0.075mm的細(xì)粒含量不宜大于5%。

排水層的粒料級(jí)配應(yīng)同時(shí)滿足滲水和反濾的要求。材料性質(zhì)要求土和粒料的回彈模量采用重復(fù)加載三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的彈性模量采用單軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值范圍確定路基和路面各結(jié)構(gòu)層的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，可按如下步驟：（1）依據(jù)土的類別選取路基的回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值，查表2-23確定，并按路床頂距地下水位的距離查表2-45選取路基的濕度調(diào)整系數(shù)。材料設(shè)計(jì)參數(shù)

2）依據(jù)粒料類別選取粒料層的回彈模量，可查表2-24確定。3）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層或底基層的回彈模量，應(yīng)采用考慮結(jié)構(gòu)層收縮開裂后的有效模量，查表2-46確定。材料設(shè)計(jì)參數(shù)材料設(shè)計(jì)參數(shù)土組路床頂距地下水位的距離（m）1.01.52.02.53.04.0細(xì)粒質(zhì)礫（GF）、土質(zhì)礫（GM、GC）0.81～0.880.86～1.000.91～1.000.96～1.00——細(xì)粒質(zhì)砂（SF）、土質(zhì)砂（SM、SC）0.80～0.860.83～0.970.87～1.000.90～1.000.94～1.00—低液限粉土（ML）0.71～0.740.75～0.810.78～0.890.82～0.970.86～1.000.94～1.00低液限黏土（CL）0.70～0.730.72～0.800.74～0.880.75～0.950.77～1.000.81～1.00高液限粉土（ML）、高液限黏土（CH）0.70～0.710.71～0.750.72～0.780.73～0.820.73～0.860.74～0.94表2-45路基回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)材料設(shè)計(jì)參數(shù)材料類型7d浸水抗壓強(qiáng)度試件模量收縮干裂后模量疲勞破壞后模量水泥穩(wěn)定類3.0～6.03000～140002000～2500300～5001.5～3.02000～100001000～2000200～400石灰、粉煤灰穩(wěn)定類≥0.83000～140002000～2500300～5000.5～0.82000～100001000～2000200～400石灰穩(wěn)定類≥0.82000～4000800～2000100～3000.5～0.81000～2000400～100050～200開級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石（CTPB）≥4.01300～1700—表2-46無(wú)機(jī)結(jié)合料類基層和底基層材料彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考值（Mpa）材料性質(zhì)的確定和材料參數(shù)的選取是水泥混凝土路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)材料性質(zhì)的要求以及對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選取是確保路面使用性能及壽命的前提，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。小結(jié)水泥路面的橫向接縫010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面的橫向接縫瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1橫向縮縫2橫向脹縫3橫向施工縫

橫向縮縫的作用是保證板因溫度和濕度的降低而收縮時(shí)沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。橫向縮縫可等間距或變間距布置，應(yīng)采用假縫形式。橫向縮縫

脹縫設(shè)置的目的是為了消除因溫度變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，使水泥混凝土板在溫度升高時(shí)能自由伸展，從避免路面板在熱天產(chǎn)生拱脹或折斷破壞。橫向脹縫

每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，必須設(shè)置橫向施工縫，其位置宜選在縮縫或脹縫處?？s縫處的施工縫，其構(gòu)造如圖2-20所示橫向施工縫圖2-20橫向施工縫構(gòu)造（尺寸單位：mm）

為了防止熱脹冷縮破壞路面，普通水泥混凝土路面、鋼筋混凝土路面、碾壓混凝土路面和鋼纖維混凝土路面的面層板宜采用矩形分塊。水泥混凝土面層的接縫分為橫向接縫和縱向接縫。其縱向接縫和橫向接縫應(yīng)垂直相交，縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯(cuò)位。小結(jié)水泥混凝土路面的路基與功能層010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面的路基與功能層瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1路基2功能層路基應(yīng)穩(wěn)定、密實(shí)、均質(zhì)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)提供均勻的支承。路床頂面回彈模量值應(yīng)符合表2-66的規(guī)定。路基填料應(yīng)滿足下列要求：①高液限黏土及含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土不應(yīng)用作高速公路和一級(jí)公路的路床填料或二級(jí)及二級(jí)以下公路的上路床填料。②高液限粉土、塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3%的低液限黏土不應(yīng)用作高速公路和一級(jí)公路的上路床填料。③因條件限制，必須采用上述土作填料時(shí)，應(yīng)摻加水泥、粉煤灰或石灰等結(jié)合料進(jìn)行改善。路基季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕類、潮濕類和過(guò)濕類路基，當(dāng)冰凍線深度達(dá)到路基的易凍脹土層時(shí)，在易凍脹土層上應(yīng)設(shè)置防凍層或用不易凍脹土置換冰凍線深度范圍內(nèi)的易凍脹土。石質(zhì)挖方或填石路床頂面應(yīng)鋪設(shè)整平層。整平層可采用碎石、低劑量水泥穩(wěn)定粒料等材料，其厚度可根據(jù)路床頂面平整程度確定，最小厚度不小于10cm。路基路基交通荷載等級(jí)極重特重中等、重輕交通回彈模量（MPa），不小于806040表2-66路床頂面回彈模量要求在季節(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(shí)，應(yīng)設(shè)置防凍層，使路面結(jié)構(gòu)厚度符合要求。水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時(shí)，宜設(shè)置排水層。功能層（墊層）應(yīng)與路基同寬，厚度不得小于15cm。防凍層和排水層宜采用碎石、砂礫等顆粒材料。功能層（墊層）

路基應(yīng)穩(wěn)定、密實(shí)和均勻，具有足夠的承載能力，并滿足規(guī)范的各項(xiàng)要求；功能層應(yīng)滿足道路結(jié)構(gòu)保溫和隔水的要求。小結(jié)水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)參數(shù)010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)參數(shù)瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1安全等級(jí)和可靠度2變異水平3設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)4交通荷載分級(jí)5水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度6防凍厚度與最大溫度梯度安全等級(jí)和可靠度公路技術(shù)等級(jí)高速一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（a)30201510目標(biāo)可靠度（%)9590858070目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.840.52路面材料性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變異水平可分為低、中和高三級(jí)。高速公路、一級(jí)公路的變異水平等級(jí)以為低級(jí)，二級(jí)公路的變異水平等級(jí)應(yīng)不大于中級(jí)。主要設(shè)計(jì)參數(shù)的變異系數(shù)變化范圍應(yīng)符合表2-37的規(guī)定。變異水平變異水平等級(jí)低中高水泥混凝土彎拉強(qiáng)度0.05≤Cv≤0.100.10＜Cv≤0.150.15＜Cv≤0.20基層頂面當(dāng)量回彈模量0.15≤Cv≤0.250.25＜Cv≤0.350.35＜Cv

≤0.55水泥混凝土面層厚度0.02≤Cv

≤0.040.04＜Cv

≤0.060.06＜Cv

≤0.08表2-37變異系數(shù)

的變化范圍水泥混凝土路面按疲勞斷裂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，以100kN單軸—雙輪組荷載作為設(shè)計(jì)軸載，各級(jí)軸載作用次數(shù)

可按式（2-5）換算為設(shè)計(jì)軸載的作用次數(shù)

。設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)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)，應(yīng)按式（2-6）計(jì)算確定設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.17～0.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬＞7m0.34～0.39行車道寬≤7m0.54～0.62表2-38車輛輪跡橫向分布系數(shù)交通荷載分級(jí)交通荷載等級(jí)極重特重重中等輕設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道承受設(shè)計(jì)軸載（100kN）累計(jì)作用次數(shù)

（104）＞1×1061×106～20002000～100100～3＜3表2-39交通荷載分級(jí)

水泥混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度采用28d齡期的彎拉強(qiáng)度。各交通荷載等級(jí)要求的水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不得低于表2-40的規(guī)定。水泥混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度交通荷載等級(jí)極重、特重、重中等輕水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）≥5.04.54.0表2-40水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值防凍厚度與最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值路基干濕類型路基土類別當(dāng)?shù)刈畲蟊鶅錾疃龋╩)0.50～1.001.00～1.501.50～2.00＞2.00中濕路基易凍脹土0.30～0.500.40～0.600.50～0.700.60～0.95很易凍脹土0.40～0.600.50～0.700.60～0.850.70～1.10潮濕路基易凍脹土0.40～0.600.50～0.700.60～0.900.75～1.20很易凍脹土0.45～0.700.55～0.800.70～1.000.80～1.30公路自然區(qū)劃Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大溫度梯度（℃/m）83～8890～8586～9293～982-41水泥混凝土路面最小防凍厚度2-42最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)按規(guī)定的安全等級(jí)和目標(biāo)可靠度要求，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)承受預(yù)期的交通荷載作用，適應(yīng)所處的自然環(huán)境，滿足預(yù)定的使用性能要求。小結(jié)水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論和標(biāo)準(zhǔn)010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論和標(biāo)準(zhǔn)瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論2水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)分析采用彈性地基板理論。彈性地基板理論把剛度大的水泥混凝土面層看作是支承于彈性地基上的小撓度彈性板。水泥混凝土面板的剛度遠(yuǎn)大于基層（功能層）和路基的剛度，在荷載作用下，具有良好的荷載擴(kuò)撒能力，其所產(chǎn)生的彎曲變形遠(yuǎn)小于其厚度，因此，可采用小撓度薄板理論分析。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定水泥混凝土路面設(shè)計(jì)采用彈性地基板理論，而地基模型則采用以彈性模量和泊松比表征的彈性地基模型。水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論

基本假定條件：板為具有彈性常數(shù)

（彈性模量）和

（泊松比）的等厚彈性體；作用于板上的荷載，可近似地忽略豎向壓縮應(yīng)變和剪切應(yīng)變的影響，利用薄板彎曲理論進(jìn)行計(jì)算分析；彈性地基在接觸面處對(duì)板僅作用豎向反力，即地基和板之間無(wú)摩阻力；同時(shí)，在荷載作用下，板同地基的接觸保持完全連續(xù)，板的撓度即為地基頂面的撓度。水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論

對(duì)地基采用不同的模型，其中主要有三種，：文克勒（Winkler）地基模型，如圖2-14-a所示。彈性半空間地基模型，如圖2-14-b所示。巴斯特納克（Pasternak）地基模型，如圖2-14-c所示，水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論a）Winkler地基模型b）彈性半空間地基模型c）Pasternak地基模型水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以面層板在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，在行車荷載和溫度梯度綜合作用下，不產(chǎn)生疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并以最重軸載和最大溫度梯度綜合作用下，不產(chǎn)生極限斷裂作為驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)。其極限狀態(tài)下設(shè)計(jì)表達(dá)式可分別采用式（2-5）和式（2-6）。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)

水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以軸重100kN的單軸-雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。臨界荷載是指混凝土板內(nèi)產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞時(shí)標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用位置?，F(xiàn)行規(guī)范中選取水泥混凝土板的縱縫邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位，如圖2-16所示。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)分析采用彈性地基板理論。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定水泥混凝土路面設(shè)計(jì)采用彈性地基板理論，而地基模型則采用以彈性模量和泊松比表征的彈性地基模型。以在行車荷載和溫度梯度綜合作用下，不產(chǎn)生疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。小結(jié)水泥路面的縱向接縫010203識(shí)讀瀝青路面公路路面設(shè)計(jì)識(shí)讀水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計(jì)水泥混凝土路面的縱向接縫瀝青路面設(shè)計(jì)C目錄ONTENTS1縱向施工縫2縱向縮縫

縱向接縫的布設(shè)應(yīng)視路面總寬度、行車道及硬路肩寬度以及施工鋪筑寬度而定：一次鋪筑寬度小于路面寬度時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫?？v向施工縫應(yīng)采用設(shè)拉桿平縫形式，上部應(yīng)鋸切槽口，深度宜為30～40mm，寬度宜為3～8mm，槽內(nèi)應(yīng)灌塞填縫料。其構(gòu)造如2-21-a所示?？v向施工縫一次鋪筑寬度大于4.5m時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向縮縫。縱向縮縫應(yīng)采用設(shè)拉桿假縫形式，鋸切的槽口深度應(yīng)大于施工縫的槽口深度。采用粒料基層時(shí)，槽口深度應(yīng)為板厚的1/3；采用半剛性基層時(shí)，槽口深