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1、会计学 1水泥混凝土路面结构设计 路基(lj)路面工程第一页，共67页。二、设计二、设计(shj)(shj)内容内容水泥(shun)混凝土路面结构设计内容：设 设计 计(s s h h j j)内 内容 容1 1、路面结构层组合设计、路面结构层组合设计2 2、混凝土面板厚度设计、混凝土面板厚度设计3 3、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4 4、路肩设计、路肩设计5 5、混凝土路面的钢筋配筋率设计、混凝土路面的钢筋配筋率设计第2页/共67页第二页，共67页。三、设计三、设计(shj)(shj)原则原则 根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，结合本 根据使用要求及
2、气候、水文、土质等自然因素，结合本地区实践经验，按要求完成设计，首先应保证工程的质 地区实践经验，按要求完成设计，首先应保证工程的质量与耐久性。量与耐久性。遵循因地制宜、合理选材等原则进行混凝土路面设计方 遵循因地制宜、合理选材等原则进行混凝土路面设计方案的比较 案的比较 应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果 应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果 充分考虑沿线环境的保护，自然生态的平衡，有利于施 充分考虑沿线环境的保护，自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员的健康与安全。工、养护工作人员的健康与安全。尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。尽可能选择有利于机械化、工厂化施工
3、的设计方案。对于地处 对于地处(d ch(d ch)不良地基的路段采取有效措施加快稳定 不良地基的路段采取有效措施加快稳定路基沉降。路基沉降。第3页/共67页第三页，共67页。第二节 设计模式和设计标准n n 一、损坏模式 一、损坏模式n n 水泥混凝土路面，由于混凝土板的刚度高和脆性大，又需设置接缝，在行车和环 水泥混凝土路面，由于混凝土板的刚度高和脆性大，又需设置接缝，在行车和环境因素的综合 境因素的综合(zngh)(zngh)作用下出现的损坏模式常不同于沥青路面，可分为断裂、作用下出现的损坏模式常不同于沥青路面，可分为断裂、接缝损坏、变形和表面损坏四类，主要有下列几种，如下图 接缝损坏、
4、变形和表面损坏四类，主要有下列几种，如下图12-1 12-1所示。所示。第4页/共67页第四页，共67页。u u 断裂 断裂 破坏板的结构整体性，使板丧失应有的承载能力。因而，破坏板的结构整体性，使板丧失应有的承载能力。因而，断裂可视为水泥混凝土路面结构破坏的临界状态 断裂可视为水泥混凝土路面结构破坏的临界状态u u 挤碎 挤碎 在接缝附近的板因受挤压而碎裂 在接缝附近的板因受挤压而碎裂 u u 拱起 拱起 混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板向上拱起 混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板向上拱起 u u 唧泥 唧泥 车辆行驶经过接缝或裂缝时，由缝内喷溅出泥浆的现象，车辆行驶经过接缝或
5、裂缝时，由缝内喷溅出泥浆的现象，称为 称为(chn(chn wi)wi)唧泥 唧泥 u u 错台 错台 接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移 接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移 第5页/共67页第五页，共67页。二、设计标准 二、设计标准n n 我国现行 我国现行(xinxng)(xinxng)的水泥混凝土路面设计方法，以水泥混凝土面 的水泥混凝土路面设计方法，以水泥混凝土面层板的疲劳断裂作为路面损坏的主要模式 层板的疲劳断裂作为路面损坏的主要模式n n 以控制行车荷载反复作用在板内产生的荷载疲劳应力 以控制行车荷载反复作用在板内产生的荷载疲劳应力pr pr与温度梯度 与温度梯度
6、反复作用在板内产生的温度疲劳应力 反复作用在板内产生的温度疲劳应力tr tr之和与可靠度系数 之和与可靠度系数r r乘积不 乘积不大于混凝土的弯拉强度标准值 大于混凝土的弯拉强度标准值fr fr，作为确定混凝土板厚的设计标准，作为确定混凝土板厚的设计标准n n 路面结构可靠度定义：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使 路面结构可靠度定义：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。用性能满足预定水平要求的概率。n n 水泥混凝土路面结构可靠度定义：在规定的设计基准期内，在规定 水泥混凝土路面结构可靠度定义：在规定的设计基准期内，在规定的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应
7、力和温度梯度疲劳应力的总 的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率 和不超过混凝土弯拉强度的概率 第6页/共67页第六页，共67页。第三节第三节 路面结构组合路面结构组合(z(zh)h)设计设计n n 面层类型 面层类型n n 1 1普通混凝土面层 普通混凝土面层n n 2 2钢筋混凝土面层 钢筋混凝土面层n n 3 3连续配筋混凝土面层 连续配筋混凝土面层n n 4 4预应力混凝土 预应力混凝土n n 5 5钢纤维混凝土 钢纤维混凝土n n 6 6混凝土预制 混凝土预制(y zh)(y zh)块路面 块路面一、面层 一、面层(min cn)(mi
8、n cn)第7页/共67页第七页，共67页。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状 面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状(xngzhun)(xngzhun)不规则；路面结 不规则；路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基等有可能产生不均匀沉降时，应采用 构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。其他面层类型可根据适用条件按表 设置接缝的钢筋混凝土面层。其他面层类型可根据适用条件按表12-1 12-1 选用。选用。其他面层类型 其他面层类型(lixng)(lixng)选
9、择 选择 表 表12-1 12-1 面层类型 适用条件连续配筋混凝土面层 高速公路和城市快速路沥青上面层与连续配筋混凝土或横缝设传力杆的普通混凝土下面层组成的复合式路面 特重交通的高速公路和城市快速路碾压混凝土面层 二级及二级以下公路和城市次干道及以下城市道路、服务区停车场钢纤维混凝土面层 标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层和桥面铺装矩形或异形混凝土预制块面层 服务区停车场、二级及二级以下公路和城市次干道及以下城市道路桥头引道沉降未稳定段第8页/共67页第八页，共67页。n n 适用(shyng)条件 面层一般采用设接缝的普通混凝土；面 面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或
10、形状不规则，路面 层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地 结构下埋有地下设施，高填方、软土地(t(t d)d)基、填挖交界段的路基等有可能产 基、填挖交界段的路基等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋 生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。混凝土面层。n n 表面 表面(bi(bi omin)omin)抗滑构造 抗滑构造 水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗 水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽 滑、耐磨、平整。路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制作。或拉毛等方法
11、制作。第9页/共67页第九页，共67页。普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或连续配筋混凝土面层所需的厚度，可参照 普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或连续配筋混凝土面层所需的厚度，可参照(cnzho)(cnzho)下表 下表12-2 12-2 所示参考范围并按 所示参考范围并按规定计算确定。规定计算确定。交通等级 特重 重道路等级 高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干路高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干路变异水平等级低 中 低 中 低 中 低 中面层厚度 260 250 240 270240 260230 250230交通等级 中等 轻道路等级 二级公路及次干路三、四级公
12、路及支路三、四级公路及支路三、四级公路及支路变异水平等级高 中 高 中 高 中面层厚度 240210 230200 220200 230 220第10页/共67页第十页，共67页。n n 构造深度在使用初期应满足 构造深度在使用初期应满足(m(m nz)nz)下表 下表12-3 12-3的要求。的要求。n n 各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度 各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度(shnd)(shnd)（mm mm）要求）要求 表 表123 123 道路等级 高速公路、一级公路和城市快速路、主干道二、三、四级公路和城市次干道、支路一般路段 0.701.10 0.500.90特殊路段 0.8
13、01.20 0.601.00第11页/共67页第十一页，共67页。二、路基 二、路基(lj)(lj)水泥混凝土路面不要求有强度大或承载力高的路基。但如果 水泥混凝土路面不要求有强度大或承载力高的路基。但如果路基的稳定 路基的稳定(wndng)(wndng)性较差，在周围水温变化的影响下出现较 性较差，在周围水温变化的影响下出现较大的变形，特别是不均匀变形，则仍会因不均匀支承而给面层 大的变形，特别是不均匀变形，则仍会因不均匀支承而给面层带来损坏。因此，对路基的基本要求是稳定 带来损坏。因此，对路基的基本要求是稳定(wndng)(wndng)、密实、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承，在环境和
14、荷载作用下产生 均质，对路面结构提供均匀的支承，在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。的不均匀变形小。n n 对路基的基本 对路基的基本(jbn)(jbn)要求 要求n n 路基产生不均匀支承的原因 路基产生不均匀支承的原因 不均匀沉陷 不均匀沉陷 不均匀冻胀 不均匀冻胀 膨胀土 膨胀土第12页/共67页第十二页，共67页。三、基层 三、基层(jcng)(jcng)和垫层 和垫层 防止或减轻唧泥和错台现象的出现 防止或减轻唧泥和错台现象的出现.有助于控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层的不利影响 有助于控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层的不利影响.为面层施工提供稳定而坚实
15、的工作面 为面层施工提供稳定而坚实的工作面.基层和垫层有粒料类（碎石、砂砾等）、稳定类（水泥、石灰、沥青 基层和垫层有粒料类（碎石、砂砾等）、稳定类（水泥、石灰、沥青(lqng)(lqng)稳定 稳定粒料或土）和贫混凝土（或碾压混凝土）三大类。粒料或土）和贫混凝土（或碾压混凝土）三大类。n n 设置基层 设置基层(jcng)(jcng)和垫层的作用 和垫层的作用1.1.基层 基层 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度，并保证 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度，并保证具有足够的厚度。具有足够的厚度。第13页/共67页第十三页，共67页。基层类型 基层类型(lixng)(lixng)及各类
16、基层厚度的适宜范围应依照交通等级 及各类基层厚度的适宜范围应依照交通等级按表 按表124 124 选择。选择。n n 适宜各交通等级的基层类型及厚度 适宜各交通等级的基层类型及厚度(hud)(hud)的适宜范围表 的适宜范围表 表 表124 124 适宜的交通等级 基层类型 厚度适宜的范围（mm）特重交通 贫混凝土或碾压混凝土基层 120200沥青混凝土基层 4060重交通 水泥稳定粒料 150250沥青稳定碎石基层 80100中等或轻交通 石灰粉煤灰稳定粒料基层 150250级配粒料基层 150200第14页/共67页第十四页，共67页。在交通繁重的道路上，选用水泥或沥青稳定粒料、贫混凝土或
17、碾压 在交通繁重的道路上，选用水泥或沥青稳定粒料、贫混凝土或碾压(ni(ni n y)n y)混凝土作为混凝土路面的基层，可以为混凝土面层提供更为均 混凝土作为混凝土路面的基层，可以为混凝土面层提供更为均匀而坚实的支承。匀而坚实的支承。增加路面结构的整体刚度，从而减小面层板的挠度。而挠度量减小可以 增加路面结构的整体刚度，从而减小面层板的挠度。而挠度量减小可以降低板底的脱空量和增加缩缝传荷能力的耐久性。降低板底的脱空量和增加缩缝传荷能力的耐久性。n n 基层 基层(jcng)(jcng)的作用 的作用第15页/共67页第十五页，共67页。n 图12-2所示为水泥稳定类基层和砾石基层上混凝土面层
18、接缝的传荷能力随荷载作用次数的增加而降低的试验曲线，从中可看出水泥稳定类基层上接缝传荷能力的耐久性明显高于砾石基层。与此同时，还可以减少基层和垫层在重复荷载作用下的固结变形，从而减少板底脱空量，并改善接缝的传荷能力。n 图12-3所示为水泥稳定砂砾基层和不同压实度的砂砾基层的塑性变形积累量随荷载重复作用次数而增长的试验曲线，从中可看出，水泥稳定砂砾基层的变形累积量明显小于砂砾基层。因而其板底脱空量将明显低于砂砾基层。此外，还可以增加抗冲刷能力，从而减轻唧泥和错台等损坏的程度，并为侧模和摊铺机械提供(tgng)坚固的支承。第16页/共67页第十六页，共67页。图122基层类型对接缝传荷能力的影响
19、(yngxing)(Ew=2w1/(w1+w2%,w1 和w2相应为未受荷 和受荷板的挠度;面层厚22.86cm基层厚15cm,缝隙宽1.65mm)图123重复荷载作用(zuyng)下不同基层的累积变形量(砂砾基层曲线上的数字为压实度)第17页/共67页第十七页，共67页。在交通特别繁重、路基湿软或季节性冰冻地区，为防止路 在交通特别繁重、路基湿软或季节性冰冻地区，为防止路基可能产生的不均匀冻胀对混凝土面层的不利影响，路面 基可能产生的不均匀冻胀对混凝土面层的不利影响，路面结构应有足够的总厚度，以便将路基的冰冻深度约束在有 结构应有足够的总厚度，以便将路基的冰冻深度约束在有限的范围内。超出 限
20、的范围内。超出(choch)(choch)面层和基层厚度的总厚度部 面层和基层厚度的总厚度部分可用基层下的垫层（防冻层）来补足；路面结构的最小 分可用基层下的垫层（防冻层）来补足；路面结构的最小总厚度，随冰冻线深度、路基的潮湿状况和土质而异，其 总厚度，随冰冻线深度、路基的潮湿状况和土质而异，其数值可参照下表 数值可参照下表12-5 12-5选定。选定。2.2.垫层 垫层n n 垫层的设置 垫层的设置(shzh)(shzh)要求 要求第18页/共67页第十八页，共67页。水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，应设置排水垫层；水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，应设置排水垫层；
21、对路基 对路基(lj)(lj)可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。垫层的宽度应与路基 垫层的宽度应与路基(lj)(lj)同宽，其最小厚度为 同宽，其最小厚度为150 mm 150 mm。水泥混凝土路面(lmin)结构防冻最小厚度（cm）表12-5 路基干湿类型路基土质设计年限内当地最大冻深（cm）50100 101150 151200 200中湿路段低、中、高液限粘土 3050 4060 5070 6095粉土、粉质低、中液限粘土4060 5070 6085 70110潮湿路段低、中、高液限粘土 4060 5070 6090
22、75120粉土、粉质低、中液限粘土4570 5580 70100 80130第19页/共67页第十九页，共67页。第四节 接缝构造(guzo)设计 水泥混凝土面层需设置各种类型的接缝，把面层划分为较小尺寸 水泥混凝土面层需设置各种类型的接缝，把面层划分为较小尺寸的板，以减少伸缩变形和挠曲变形受到约束而产生的内应力，并 的板，以减少伸缩变形和挠曲变形受到约束而产生的内应力，并满足施工的需要。满足施工的需要。接缝的设计要能实现以下三方面 接缝的设计要能实现以下三方面(fngmin)(fngmin)的要求：的要求：控制温度收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置；控制温度收缩应力和翘曲应力所引起的裂
23、缝出现的位置；通过接缝能提供一定的荷载传递能力；通过接缝能提供一定的荷载传递能力；防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内和路表水的渗入。防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内和路表水的渗入。水泥混凝土面层的接缝可分为横向缩缝、横向施工缝、横向胀缝 水泥混凝土面层的接缝可分为横向缩缝、横向施工缝、横向胀缝和纵缝四种类型。和纵缝四种类型。第20页/共67页第二十页，共67页。一、横缝构造(guzo)设计横向接缝共有(n yu)三种：缩缝、胀缝和施工缝。作 用：作 用：缩缝保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，缩缝保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从 而 避 免 产 生 不 规 则 的 裂
24、缝。从 而 避 免 产 生 不 规 则 的 裂 缝。胀缝保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板 胀缝保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板第21页/共67页第二十一页，共67页。在邻近桥梁或其它固定构造物处或与其它道路 在邻近桥梁或其它固定构造物处或与其它道路相交处应设置 相交处应设置(shzh)(shzh)横向胀缝。横向胀缝。1.1.胀缝 胀缝胀缝构造(尺寸(ch cun)单位:mm)第22页/共67页第二十二页，共67页。为保证混凝土板之间能有效地传递荷载，防止形成错台，应在胀缝处板厚中央设置 为保证混凝土板之间能有效地传递荷载，防止形成错台，应在胀缝处板厚中央设置可滑
25、动的传力杆。传力杆一般应采用 可滑动的传力杆。传力杆一般应采用(c(c iyng)iyng)光圆钢筋，其尺寸和间距可按下表 光圆钢筋，其尺寸和间距可按下表12-6 12-6 选用。选用。面层厚度（mm）传力杆直径 传力杆最小长度 传力杆最大间距220 28 400 300240 30 400 300260 32 450 300280 35 450 300300 38 500 300第23页/共67页第二十三页，共67页。缩缝一般采用假缝形式 缩缝一般采用假缝形式(xngsh)(xngsh)，即只在板的上部设缝隙，当，即只在板的上部设缝隙，当板收缩时将沿此最簿弱断面有规则地自行断裂。横向缩缝可等
26、间距或变 板收缩时将沿此最簿弱断面有规则地自行断裂。横向缩缝可等间距或变间距布置。间距布置。横向缩缝顶部应锯切槽口，宽 横向缩缝顶部应锯切槽口，宽38mm 38mm，深度约为板厚的，深度约为板厚的1/51/4 1/51/4，一般为，一般为56cm 56cm，槽内填塞填缝料，以防地面水下渗及石砂杂物进入缝，槽内填塞填缝料，以防地面水下渗及石砂杂物进入缝内。高速公路的横向缩缝槽口宜加深 内。高速公路的横向缩缝槽口宜加深20mm 20mm、宽、宽610mm 610mm的浅槽口，其构 的浅槽口，其构造如图 造如图12-5 12-5所示。所示。2.2.缩缝 缩缝图12-5浅槽口(co ku)构造(尺寸单
27、位:mm)第24页/共67页第二十四页，共67页。由于缩缝缝隙下面板断裂面凹凸不平，能起一定的传荷作用，由于缩缝缝隙下面板断裂面凹凸不平，能起一定的传荷作用，一般不必设置传力杆，但对特重和重交通道路、收费广场、一般不必设置传力杆，但对特重和重交通道路、收费广场、地质水文条件 地质水文条件(tiojin)(tiojin)不良路段以及邻近胀 不良路段以及邻近胀 缝或自 缝或自由端部的 由端部的3 3 条缩缝，应在板厚中央设置传力杆，条缩缝，应在板厚中央设置传力杆，横向 横向(hn xin)(hn xin)缩缝构造 缩缝构造(尺寸单位 尺寸单位:mm):mm)a)a)设传力杆假缝型 设传力杆假缝型;
28、b);b)不设传力杆假缝型 不设传力杆假缝型第25页/共67页第二十五页，共67页。每日施工结束 每日施工结束(jish)(jish)或因临时原因中断施工时，必 或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设 须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，应采用加传力杆的平缝形式，其构造如 在缩缝处的施工缝，应采用加传力杆的平缝形式，其构造如下图 下图a a所示；设在胀缝处的施工缝，其构造与胀缝相同。遇 所示；设在胀缝处的施工缝，其构造与胀缝相同。遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式，有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设
29、拉杆的企口缝形式，其构造如下图 其构造如下图b b所示。所示。3.3.施工 施工(sh gng)(sh gng)缝 缝横向 横向(hn(hn xin xin)施工缝构造 施工缝构造(尺寸单位 尺寸单位:mm):mm)a)a)设传力杆平缝型 设传力杆平缝型;b);b)设拉杆企口缝型 设拉杆企口缝型第26页/共67页第二十六页，共67页。拉杆应采用螺纹钢筋，设在板厚中央，并应对拉 拉杆应采用螺纹钢筋，设在板厚中央，并应对拉杆中部 杆中部100mm 100mm 范围内进行防锈处理。拉杆的直径、范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距，可参照教材表 长度和间距，可参照教材表12-7 12-7 选用。
30、选用。施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置 施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以 予以(y(y y y)调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距 调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距离不得小于 离不得小于100mm 100mm。连续配筋混凝土面层的纵缝。连续配筋混凝土面层的纵缝拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。第27页/共67页第二十七页，共67页。二、纵缝构造(guzo)设计纵向 纵向(zn(zn xin xin)接缝的布设应视路面宽度和施工铺筑宽度而定：接缝的布设应视路面宽度和施工铺筑宽度而定：一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向 一次铺筑宽
31、度小于路面宽度时，应设置纵向(zn(zn xin xin)施工 施工缝。构造如下图 缝。构造如下图a a所示。所示。一次铺筑宽度大于 一次铺筑宽度大于4.5m 4.5m时，应设置纵向 时，应设置纵向(zn(zn xin xin)缩缝。其 缩缝。其构造如下图 构造如下图b b所示。所示。纵缝构造 纵缝构造(尺寸单位 尺寸单位:mm):mm)a)a)纵向 纵向(zn(zn xin xin)施工缝 施工缝;b);b)纵向 纵向(zn(zn xin xin)缩缝 缩缝第28页/共67页第二十八页，共67页。三、接缝(ji fn)的设置 混凝土路面板的纵缝与横缝一般做成垂直正交，以改善其受力状况。纵向接
32、缝的间距按路面宽度在3.04.5m范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时，可不设纵向缩缝。横向接缝的间距按面层类型和厚度(hud)选定 在桥涵两端以及小半径平、竖曲线处应设置胀缝。第29页/共67页第二十九页，共67页。四、交叉口接缝(ji fn)布设 布设交叉口的接缝时，先分清相交道路的主次。而后考 布设交叉口的接缝时，先分清相交道路的主次。而后考虑次要道路的接缝布设如何与主要道路相协调。虑次要道路的接缝布设如何与主要道路相协调。两条道路正交时，各条道路直道部分均保持本身纵缝的 两条道路正交时，各条道路直道部分均保持本身纵缝的连贯。连贯。两条道路斜交时，主要道路的直道部分保持纵
33、缝的连贯，两条道路斜交时，主要道路的直道部分保持纵缝的连贯，而相交路段内的横缝位置应按次要道路的纵缝间距 而相交路段内的横缝位置应按次要道路的纵缝间距(jin(jin j)j)作相应变动，保证与次要道路的纵缝相连接。作相应变动，保证与次要道路的纵缝相连接。在次要道路弯道加宽段起终点断面处的横向接缝，应采 在次要道路弯道加宽段起终点断面处的横向接缝，应采用胀缝形式。用胀缝形式。第30页/共67页第三十页，共67页。五、特殊部位混凝土路面(lmin)的处理n n 水泥混凝土路面与沥青路面相接时，其间应设置至少 水泥混凝土路面与沥青路面相接时，其间应设置至少3m 3m长的过渡段。过渡段的路面采用两种
34、路面呈阶 长的过渡段。过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置，其下面 梯状叠合布置，其下面(xi mian)(xi mian)铺设的变厚度混凝土过渡板的厚度不得小于 铺设的变厚度混凝土过渡板的厚度不得小于200 mm 200 mm。如下图。如下图12-9 12-9所示。所示。n n 图 图12-9 12-9混凝土路面与沥青路面相接段的构造布置 混凝土路面与沥青路面相接段的构造布置(尺寸单位 尺寸单位:mm):mm)第31页/共67页第三十一页，共67页。六、接缝材料(cilio)及技术要求 接缝材料按使用性能分接缝板和填缝料两类。接缝板 接缝材料按使用性能分接缝板和填缝料两类。接缝板要求能适
35、应混凝土面板的膨胀与收缩，且施工 要求能适应混凝土面板的膨胀与收缩，且施工(sh(sh gng)gng)时不变形、耐久性良好。填缝料要求能与混凝土 时不变形、耐久性良好。填缝料要求能与混凝土面板缝壁粘结力强，且材料的回弹性好。面板缝壁粘结力强，且材料的回弹性好。接缝板可采用杉木板、纤维板、泡沫树脂板等。填缝 接缝板可采用杉木板、纤维板、泡沫树脂板等。填缝料按施工 料按施工(sh gng)(sh gng)温度分加热施工 温度分加热施工(sh gng)(sh gng)式和常 式和常温施工 温施工(sh gng)(sh gng)式两类。式两类。第32页/共67页第三十二页，共67页。第五节 混凝土路
36、面板(min bn)配筋设计 当混凝土面层板纵、横向自由边缘下基础薄弱，有可能产生较大的塑性变形或接 当混凝土面层板纵、横向自由边缘下基础薄弱，有可能产生较大的塑性变形或接缝 缝(ji fn(ji fn)为未设传力杆的平缝时，可在面层边缘和角隅（荷载应力较大）初配 为未设传力杆的平缝时，可在面层边缘和角隅（荷载应力较大）初配置补强钢筋。通常选用 置补强钢筋。通常选用2 2根直径为 根直径为1216 mm 1216 mm的螺纹钢筋，置于面层底面之上 的螺纹钢筋，置于面层底面之上1/4 1/4厚 厚度处并不小于 度处并不小于50mm 50mm，间距为，间距为100 mm 100 mm，钢筋两端向上
37、弯起，如图，钢筋两端向上弯起，如图12-10 12-10所示。所示。一、普通一、普通(ptng)(ptng)混凝土板的补强钢筋混凝土板的补强钢筋图1210 边缘钢筋布置(尺寸单位:mm)第33页/共67页第三十三页，共67页。承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角隅，宜配置 承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角隅，宜配置(pizh)(pizh)角隅钢筋。通 角隅钢筋。通常选用 常选用2 2 根直径为 根直径为1216mm 1216mm 的螺纹钢筋并弯成发针形，置于面层上部，距顶面不小于 的螺纹钢筋并弯成发针形，置于面层上部，距顶面不小于50mm 50mm，
38、距边，距边缘为 缘为100mm 100mm，如图，如图12-11 12-11 所示。所示。图1211角隅钢筋布置(尺寸(ch cun)单位:mm)第34页/共67页第三十四页，共67页。二、钢筋二、钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土面层配筋设计混凝土面层配筋设计 钢筋混凝土面层配筋数量是为平衡混凝土面层收缩受限制时 钢筋混凝土面层配筋数量是为平衡混凝土面层收缩受限制时产生的拉力。当混凝土面层收缩时其中央 产生的拉力。当混凝土面层收缩时其中央(zhngyng)(zhngyng)两侧向内 两侧向内的摩阻力为一半面层混凝土的质量乘以其与基层的摩阻系数，的摩阻力为一半面层混凝土的质量乘以其与基层的
39、摩阻系数，这一摩阻力即为作用于混凝土面层中央 这一摩阻力即为作用于混凝土面层中央(zhngyng)(zhngyng)的拉力，并 的拉力，并假定沿面层断面平均作用而由钢筋承受。假定沿面层断面平均作用而由钢筋承受。纵向和横向钢筋宜采用相同或相近的直径，其直径差不应大 纵向和横向钢筋宜采用相同或相近的直径，其直径差不应大于 于4mm 4mm。钢筋的最小直径和最大间距，应符合下表。钢筋的最小直径和最大间距，应符合下表12-8 12-8的规定。的规定。钢筋的最小间距为集料最大粒径的 钢筋的最小间距为集料最大粒径的2 2倍。倍。第35页/共67页第三十五页，共67页。表 表128 128 钢筋最小直径 钢
40、筋最小直径(zhjng)(zhjng)和最大间距（和最大间距（mm mm）钢筋类型 最小直径 纵向最大间距 横向最大间距光面钢筋8 150 300螺纹钢筋12 350 750第36页/共67页第三十六页，共67页。三、连续 三、连续(linx)(linx)配筋混凝土面层配筋设计 配筋混凝土面层配筋设计 确定纵向钢筋用量的控制因素是裂缝的间距（确定纵向钢筋用量的控制因素是裂缝的间距（1.02.5m 1.02.5m）、缝）、缝隙的宽度（隙的宽度（1m 1m）。通常是根据试验路上的经验数据来确定。）。通常是根据试验路上的经验数据来确定。横向 横向(hn(hn xin xin)钢筋的主要目的是保持纵向
41、钢筋的间距。其配 钢筋的主要目的是保持纵向钢筋的间距。其配筋原则和要求与钢筋混凝土面层的配筋相同。筋原则和要求与钢筋混凝土面层的配筋相同。混凝土面层内的钢筋并不是按承受荷载应力进行设计的。因此，混凝土面层内的钢筋并不是按承受荷载应力进行设计的。因此，连续配筋混凝土面层的厚度可仍采用普通混凝土面层的计算方法确 连续配筋混凝土面层的厚度可仍采用普通混凝土面层的计算方法确定。定。连续配筋混凝土路面是沿路面板纵向配置连续的钢筋网的混凝 连续配筋混凝土路面是沿路面板纵向配置连续的钢筋网的混凝土路面，除与其他路面交接处、邻近构造物处设置胀缝以及因施工 土路面，除与其他路面交接处、邻近构造物处设置胀缝以及因
42、施工需要设置施工缝外，不再设置任何横向 需要设置施工缝外，不再设置任何横向(hn(hn xin xin)接缝。施工缝采 接缝。施工缝采用贯通纵向钢筋的平缝形式。用贯通纵向钢筋的平缝形式。第37页/共67页第三十七页，共67页。第六节 第六节 面层板厚度和平面 面层板厚度和平面(pngmin)(pngmin)尺寸的 尺寸的设计 设计 水泥混凝土面层板的厚度和平面尺寸，主要取决 水泥混凝土面层板的厚度和平面尺寸，主要取决于预定使用年限内标准轴载的累计作用次数及其所产 于预定使用年限内标准轴载的累计作用次数及其所产生荷载应力的疲劳损耗、由于板中温度梯度引起翘曲 生荷载应力的疲劳损耗、由于板中温度梯度
43、引起翘曲应力的疲劳损耗和混凝土疲劳强度之间的关系。应力的疲劳损耗和混凝土疲劳强度之间的关系。目前 目前(mqin)(mqin)，我国的路面设计规范采用弹性半，我国的路面设计规范采用弹性半无限地基板理论和有限元法计算板内弯拉应力，以规 无限地基板理论和有限元法计算板内弯拉应力，以规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的交通荷载作 定的安全等级和目标可靠度，承受预期的交通荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性 用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求为依据，以行车荷载和温度梯度综合作用产生 能要求为依据，以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，并按照等
44、效原则换 的疲劳断裂作为设计的极限状态，并按照等效原则换算为标准轴载的累计次数来考虑荷载的重复作用影响。算为标准轴载的累计次数来考虑荷载的重复作用影响。第38页/共67页第三十八页，共67页。一、设计依据 一、设计依据(yj)(yj)与设计参数 与设计参数1.1.设计依据 设计依据水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计 水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可靠度，应符合下表的规 基准期、目标可靠指标和目标可靠度，应符合下表的规定。各安全等级路面的材料 定。各安全等级路面的材料(cilio)(cilio)性能和结构尺寸参数 性能和结构尺寸参数的变异水平等级
45、，宜按下表的建议选用。的变异水平等级，宜按下表的建议选用。可靠(kko)度设计标准道路技术等级高速公路及城市快速路一级公路及城市主干路二级公路及城市次干路三、四级公路及城市支路安全等级 一级 二级 三级 四级设计基准期(a)30 30 20 20目标可靠度(%)95 90 85 80目标可靠指标 1.46 1.28 1.04 0.84变异水平等级 低 低高 中 中高第39页/共67页第三十九页，共67页。材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异 材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异水平等级主要设计参数的变异系数变化范围 水平等级主要设计参数的变异系数变化
46、范围(fnwi)(fnwi)，应符合下表的规，应符合下表的规定 定：变异系数Cv的变化(binhu)范围表变异水平等级 低 中 高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量Cv0.10 0.10Cv0.15 0.15Cv0.20基层顶面当量回弹模量Cv0.25 0.25Cv0.35 0.35Cv0.55水泥混凝土面层厚度Cv0.04 0.04Cv0.06 0.06Cv0.08第40页/共67页第四十页，共67页。水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作 水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为 用产生的疲劳断裂作为(zuwi)(zuwi)设计的极限状态，其设计表 设计
47、的极限状态，其设计表达式如下。达式如下。（12-2 12-2）式中：式中：fr fr水泥混凝土弯拉强度，水泥混凝土弯拉强度，MPa MPa；r r可靠度系数，依据所选目标可靠度及 可靠度系数，依据所选目标可靠度及 变异水平等级按表 变异水平等级按表12-11 12-11确定；确定；pr pr行车荷载疲劳应力（行车荷载疲劳应力（MPa MPa），计算方），计算方 法见式（法见式（12-18 12-18）；）；tr tr温度梯度疲劳应力（温度梯度疲劳应力（MPa MPa），计算方），计算方 法见式（法见式（12-21 12-21）；）；第41页/共67页第四十一页，共67页。n n 可靠 可靠(k
48、ko)(kko)度系数表 度系数表变异水平等级目标可靠度(%)95 90 85 80低1.201.33 1.091.16 1.041.08-中1.331.50 1.161.23 1.081.13 1.041.07高-1.231.33 1.131.18 1.071.11 第42页/共67页第四十二页，共67页。标准轴载与轴载换算 标准轴载与轴载换算 水泥混凝土路面 水泥混凝土路面(lmin)(lmin)结构设计以汽车轴重为 结构设计以汽车轴重为100kN 100kN的 的单轴双轮组荷载作为标准轴载。对于各种不同汽车轴载的作 单轴双轮组荷载作为标准轴载。对于各种不同汽车轴载的作用次数，可按等效疲劳
49、损坏原则换算成标准轴载的作用次数，用次数，可按等效疲劳损坏原则换算成标准轴载的作用次数，并根据标准轴的作用次数判断道路的交通繁重程度。并根据标准轴的作用次数判断道路的交通繁重程度。2.2.设计 设计(shj)(shj)参数 参数水泥混凝土路面的轴载换算公式是在混凝土疲劳方程的基础(jch)上建立的。公式如下：（123）（124）第43页/共67页第四十三页，共67页。2 2 交通分级及标准轴载累计作用次数 交通分级及标准轴载累计作用次数(csh)(csh)计算 计算 水泥混凝土路面承受的交通，按设计基准期内设计车道所承受的标准 水泥混凝土路面承受的交通，按设计基准期内设计车道所承受的标准(bi
50、ozh(biozh n)n)轴载累计作用次数 轴载累计作用次数Ne Ne划分为四个等级，即特重交通、重交通、中等交通、轻交通。具体分级如下表所示。水泥混凝土路 划分为四个等级，即特重交通、重交通、中等交通、轻交通。具体分级如下表所示。水泥混凝土路面的设计基准期为路面达到预定的极限状态时所能使用的年限。面的设计基准期为路面达到预定的极限状态时所能使用的年限。交通(jiotng)分级交通等级特重 重 中等 轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne(104)2000 1002000 3100 3第44页/共67页第四十四页，共67页。设计基准 设计基准(jzhn)(jzhn)期内标准轴载的累计作用次数与第