第十二章水泥路面设计

1、l学习要点：学习要点：掌握水泥混凝土路面损坏模式和设计标准，混掌握水泥混凝土路面损坏模式和设计标准，混凝土板厚设计方法；凝土板厚设计方法；熟悉水泥混凝土路面荷载应力和温度应力分析；熟悉水泥混凝土路面荷载应力和温度应力分析；了解复合式混凝土路面厚度设计；了解复合式混凝土路面厚度设计；第十二章第十二章 水泥混凝土路面结构设计水泥混凝土路面结构设计第十二章第十二章 水泥混凝土路面结构设计水泥混凝土路面结构设计力学体系力学体系：弹性层状体系；：弹性层状体系；弹性模量、力学强度大大高于基层和土基；弹性模量、力学强度大大高于基层和土基；抗弯拉强度远小于抗压强度抗弯拉强度远小于抗压强度 ；混凝土板尺寸的强度

2、指标：抗弯拉应力；混凝土板尺寸的强度指标：抗弯拉应力；力学图式力学图式：弹性地基板：弹性地基板主要损害模式主要损害模式：疲劳断裂疲劳断裂 概概 述述第一节第一节 概概 述述一. 水泥混凝土路面结构特征概概 述述第一节第一节 概概 述述二. 设计内容和要求1. 1. 路面结构层组合设计路面结构层组合设计 确定土基、垫层、基层和面层的结构层位，确定土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层路面结构类型、弹性模量和厚度；各层路面结构类型、弹性模量和厚度；水泥混凝土面板要求具有较高的弯拉强度，水泥混凝土面板要求具有较高的弯拉强度，表面平整、抗滑、耐磨表面平整、抗滑、耐磨 ；常用类型：普通混凝土路面、钢筋混

3、凝土常用类型：普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面、连续配筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面等。路面等。基层、垫层的设置和抗冻要求应符合有关基层、垫层的设置和抗冻要求应符合有关规定。规定。概概 述述第一节第一节 概概 述述二. 设计内容和要求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概概 述述第一节第一节 概概 述述三. 设计原则1. 首先保证工程的质量与耐久性。基层、首先保证工程的质量与耐久性。基层、垫层设计在满

4、足设计要求的前提下，尽垫层设计在满足设计要求的前提下，尽可能使用当地材料。可能使用当地材料。2. 遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则进行方案比选。于养护、节约投资的原则进行方案比选。3.积极推广成熟的科研成果，运用行之有效积极推广成熟的科研成果，运用行之有效的新材料、新工艺、新技术。的新材料、新工艺、新技术。概概 述述第一节第一节 概概 述述三. 设计原则4.保护环境，利于施工、养护人员的健康保护环境，利于施工、养护人员的健康和安全。和安全。5.选择有利于机械化、工厂化施工的设计选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。方案。6.地基不

5、良地段，应采取有效措施加快稳地基不良地段，应采取有效措施加快稳定路基沉降。定路基沉降。第二节第二节 损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准l 主要为主要为：断裂、接缝损坏、变形和表面损坏：断裂、接缝损坏、变形和表面损坏一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准1. 1. 断裂断裂定义定义：路面板内应力超过泥凝土强度时会出：路面板内应力超过泥凝土强度时会出现纵向、横向、斜向或角隅断裂裂缝。现纵向、横向、斜向或角隅断裂裂缝。原因原因：板太薄、轮载过重、板的平间尺寸过大，：板太薄、轮载过重、板的平间尺寸过大，地基不均匀沉降或过量塑性变形使板底脱

6、空失去地基不均匀沉降或过量塑性变形使板底脱空失去支承，施工养生期间收缩应力过大等。断裂破坏支承，施工养生期间收缩应力过大等。断裂破坏了板的整体性，使板承载能力降低。了板的整体性，使板承载能力降低。因而，板体断裂为水泥混凝土面层结构破因而，板体断裂为水泥混凝土面层结构破坏的临界状态。坏的临界状态。一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准2. 2. 挤碎挤碎定义定义：指邻近横向和纵向两侧的数十厘：指邻近横向和纵向两侧的数十厘米宽度内，路面板因热胀时受到阻碍，产米宽度内，路面板因热胀时受到阻碍，产生较高的热压应力而挤压成碎块。生较高的热压应力而挤压成碎块。原因原因：由于胀缝内的传力杆排列不

7、正或：由于胀缝内的传力杆排列不正或不能滑动，或者缝隙内落入硬物所致。不能滑动，或者缝隙内落入硬物所致。 一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准3. 3. 拱起拱起定义定义：混凝土路面在热胀受阻时，横缝：混凝土路面在热胀受阻时，横缝两侧的数块板突然出现向上拱起的屈曲失两侧的数块板突然出现向上拱起的屈曲失稳现象，并伴随出现板块的横向断裂。稳现象，并伴随出现板块的横向断裂。原因原因：由于板收缩时接缝缝隙张开，填：由于板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌入缝内，致使板受热膨缝料失效，硬物嵌入缝内，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种胀时产生较大的热压应力，从而出现这种纵向屈

8、曲失稳现象。纵向屈曲失稳现象。一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准4.4.唧泥唧泥 定义定义：唧泥是车辆行经接缝时，由缝内：唧泥是车辆行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。喷溅出稀泥浆的现象。原因原因：在轮载的重复作用下，基层由于塑性：在轮载的重复作用下，基层由于塑性变形累积而同混凝土面板脱离，水分沿缝隙下变形累积而同混凝土面板脱离，水分沿缝隙下渗而积聚在脱空的间隙内或细颗粒土中，在车渗而积聚在脱空的间隙内或细颗粒土中，在车辆荷载作用下积水形成水压，使水和细颗粒土辆荷载作用下积水形成水压，使水和细颗粒土形成的泥浆而从缝隙中喷溅山来。唧泥的出现，形成的泥浆而从缝隙中喷溅山来。唧泥的

9、出现，使路面板边缘部分和角隅部分逐渐失去支撑，使路面板边缘部分和角隅部分逐渐失去支撑，而导致断裂。而导致断裂。一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准5.5.错台错台定义定义：错台是指接缝两侧出现的竖向相对：错台是指接缝两侧出现的竖向相对位移。位移。原因原因：l当胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，当胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，在胀缩过程或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，在胀缩过程中接缝两侧上下错位而形成错台。中接缝两侧上下错位而形成错台。一. 损坏模式损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准5.5.错台错台原因原因：l横缝处传荷能力不足，或唧泥发生过程中，横缝

10、处传荷能力不足，或唧泥发生过程中，使基层材料在高压水的作用下冲积到后方板使基层材料在高压水的作用下冲积到后方板的板底脱空区内，使该板抬高，形成两板间的板底脱空区内，使该板抬高，形成两板间高度差。高度差。l当交通量或地基承载力在横向各块板上分当交通量或地基承载力在横向各块板上分布不均匀，各块板沉陷不一致时，纵缝处也布不均匀，各块板沉陷不一致时，纵缝处也会产生错台现象。会产生错台现象。二. 设计标准损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准l我国现行水泥混凝土路面设计方法，以水泥混我国现行水泥混凝土路面设计方法，以水泥混凝土面层板的凝土面层板的疲劳断裂疲劳断裂为路面损坏的主要模式，为路面损坏的主要模式，

11、以控制行车荷载反复作用在板内产生的以控制行车荷载反复作用在板内产生的荷载疲劳荷载疲劳应力应力与温度梯度反复作用产生的与温度梯度反复作用产生的温度疲劳应力温度疲劳应力之之和和与可靠度系数乘积不大于混凝土的弯拉强度标与可靠度系数乘积不大于混凝土的弯拉强度标准值准值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。二. 设计标准损坏模式和设计标准损坏模式和设计标准l可靠度可靠度：规定时间内，规定条件下，路面使：规定时间内，规定条件下，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。l可靠度设计方法可靠度设计方法定值设计定值设计概率极限状态法概率极限状态法经验法经验法数学统

12、计法数学统计法第三节第三节 路面结构组合设计路面结构组合设计一. 面层1. 1. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计（1）普通水泥混凝土面层普通水泥混凝土面层l除接缝处和一些局部范围外板内不配除接缝处和一些局部范围外板内不配置钢筋的水泥混凝土面层。置钢筋的水泥混凝土面层。l碾压混凝土路面碾压混凝土路面一. 面层1. 1. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计（2）钢筋混凝土面层钢筋混凝土面层l为防止混凝土板产生的裂缝缝隙扩大，在为防止混凝土板产生的裂缝缝隙扩大，在板内配置纵向横向钢筋的混凝土面层。板内配置纵向横向钢筋的混凝土面层

13、。l适用条件：适用条件：板长度较大；板长度较大；板下埋有地下设施和路基有可能产生板下埋有地下设施和路基有可能产生 不均匀沉降；不均匀沉降； 板的平面形状不规则或有孔等板的平面形状不规则或有孔等 一. 面层1. 1. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计（3）连续配筋混凝土面层连续配筋混凝土面层l 除了在与其他路面交接处或邻近结构物除了在与其他路面交接处或邻近结构物处设置胀缝及视施工需要设置施工缝外，处设置胀缝及视施工需要设置施工缝外，路段长度内不设置横缝的一种纵向连续配路段长度内不设置横缝的一种纵向连续配置钢筋的混凝土面层。置钢筋的混凝土面层。一. 面层1. 1

14、. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计（4）预应力混凝土面层预应力混凝土面层l目前尚未大量推广使用目前尚未大量推广使用 （5）钢纤维混凝土面层钢纤维混凝土面层l在混凝土内掺入低碳钢或不锈在混凝土内掺入低碳钢或不锈钢纤维形成均匀而多向配筋的混钢纤维形成均匀而多向配筋的混凝土面层。抗疲劳强度、抗冲击凝土面层。抗疲劳强度、抗冲击能力和防止裂缝的能力好。能力和防止裂缝的能力好。一. 面层1. 1. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计（6）混凝土预制块路面混凝土预制块路面l由混凝土预制块铺砌而成，靠块料间的嵌由混凝土预制块铺砌而成，靠块

15、料间的嵌锁作用承受荷载。锁作用承受荷载。一. 面层1. 1. 面层类型及材料要求面层类型及材料要求路面结构组合设计路面结构组合设计面层类型的选用：面层类型的选用：l一般采用设接缝的普通混凝土。一般采用设接缝的普通混凝土。l面层板平面尺寸较大或形状不规则，路面层板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、软土面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基等由可能产生不均匀沉降时，应采地基等由可能产生不均匀沉降时，应采用钢筋混凝土面层。用钢筋混凝土面层。l其他面层类型适用条件如下表：其他面层类型适用条件如下表：面层类型的选用：面层类型的选用：一. 面层2. 2. 面层板厚度面层板厚度路面结

16、构组合设计路面结构组合设计l轮载作用于板中部时板所产生的最大轮载作用于板中部时板所产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的应力约为轮载作用于板边部时的2/3，所以，面层板的横断面应采用中间薄两所以，面层板的横断面应采用中间薄两边厚的形式。边厚的形式。l常采用等厚式断面。常采用等厚式断面。2. 2. 面层板厚度面层板厚度一. 面层3. 3. 表面抗滑构造表面抗滑构造路面结构组合设计路面结构组合设计l路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制作。槽或拉毛等方法制作。 二. 路基1. 1. 基本要求基本要求路面结构组合设计路面结构组合设计l稳定、密实、均质，对路面

17、结构提供稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支撑，在环境和荷载作用下产均匀的支撑，在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。生的不均匀变形小。二. 路基2.2.路基产生不均匀支撑的原因：路基产生不均匀支撑的原因：路面结构组合设计路面结构组合设计l不均匀沉陷不均匀沉陷l不均匀冻胀不均匀冻胀 l膨胀土膨胀土二. 路基3.3.处理措施：处理措施：路面结构组合设计路面结构组合设计l选择合适的路基填料，如低膨胀性土选择合适的路基填料，如低膨胀性土或冰冻不敏感土等或冰冻不敏感土等l增加路面同地下水位之间的距离；设置增加路面同地下水位之间的距离；设置路基排水设施；选用粗粒土或低剂量石路基排水设施；选用粗粒土或

18、低剂量石灰或水泥稳定细粒土作路床填料。灰或水泥稳定细粒土作路床填料。二. 路基3.3.处理措施：处理措施：路面结构组合设计路面结构组合设计l严格控制压实度和压实时的含水量。严格控制压实度和压实时的含水量。l岩石或填石路床顶面应铺设整平层。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。l加设垫层加设垫层三. 基层和垫层路面结构组合设计路面结构组合设计l设置基层和垫层的作用设置基层和垫层的作用（1）防止或减轻唧泥和错台现象。）防止或减轻唧泥和错台现象。（2）控制或减少路基不均匀冻胀或体积）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。变形对混凝土面层的不利影响。（3）为面层施工提供稳定而坚实的工作面

19、。）为面层施工提供稳定而坚实的工作面。三. 基层和垫层路面结构组合设计路面结构组合设计l基层和垫层宽度：基层和垫层宽度： 应大于面层的宽度应大于面层的宽度l基层和垫层类型：基层和垫层类型： 粒料类、稳定类和贫混凝土粒料类、稳定类和贫混凝土1.1.基层基层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（1）基层类型选择）基层类型选择1.1.基层基层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（2）基层的作用）基层的作用l可以为混凝土面层提供均匀坚实的支承；可以为混凝土面层提供均匀坚实的支承；增加路面刚度，减小面层板挠度，降低板底增加路面刚度，减小面层板挠度，降低板底的脱空量，增加缩缝传荷能

20、力和耐久性。的脱空量，增加缩缝传荷能力和耐久性。l增加抗冲刷能力，减轻唧泥和错台现象。增加抗冲刷能力，减轻唧泥和错台现象。1.1.基层基层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（3）对基层材料的要求）对基层材料的要求l集料的公称粒径、级配要求集料的公称粒径、级配要求l水泥或沥青的标号、用量要求水泥或沥青的标号、用量要求 2.2.垫层垫层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（1）垫层设置的要求）垫层设置的要求l水泥混凝土路面结构应满足下表要求的防水泥混凝土路面结构应满足下表要求的防冻最小厚度，则超出面层和基层的厚度可由冻最小厚度，则超出面层和基层的厚度可由垫层来补。垫层来补

21、。2.2.垫层垫层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（1）垫层设置的要求）垫层设置的要求l水文地质不良的土质路堑，应设置排水垫层。水文地质不良的土质路堑，应设置排水垫层。l路基可能产生不均匀沉降时，可加设半刚性路基可能产生不均匀沉降时，可加设半刚性垫层。垫层。l垫层宽度与路基同宽，最小厚度垫层宽度与路基同宽，最小厚度150mm。2.2.垫层垫层路面结构组合设计路面结构组合设计三. 基层和垫层（2）对垫层材料的要求）对垫层材料的要求l防冻和排水垫层可采用砂、砂砾等材料；防冻和排水垫层可采用砂、砂砾等材料；也可采用无机结合料稳定粒料或细粒土。也可采用无机结合料稳定粒料或细粒土。l防冻

22、垫层采用的砂或砂砾中通过防冻垫层采用的砂或砂砾中通过0.075mm筛孔的细粒土含量不宜大于筛孔的细粒土含量不宜大于5。l排水垫层材料级配应满足相应的渗滤标准。排水垫层材料级配应满足相应的渗滤标准。第四节第四节 接缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计第四节第四节 接缝构造设计接缝构造设计第四节第四节 接缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计接缝设计实现的要求：接缝设计实现的要求：（1）控制温度应力引起的裂缝出现位置；）控制温度应力引起的裂缝出现位置；（2）提供一定的荷载传递能力；）提供一定的荷载传递能力； （3）防止坚硬的杂物落入接缝缝隙和地表）防止坚硬的杂物落入接缝缝隙和地表

23、 水的渗入。水的渗入。一. 横缝构造设计类型：类型：缩缝、胀缝和施工缝缩缝、胀缝和施工缝接缝构造设计接缝构造设计设置作用：设置作用：（1）缩缝缩缝：保证板因温度和湿度的降低而收缩：保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，避免产生不规则的裂缝。时沿该薄弱断面缩裂，避免产生不规则的裂缝。（2）胀缝胀缝：保证板在温度升高时能部分伸张，：保证板在温度升高时能部分伸张，避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。时胀缝也能起到缩缝的作用。（3）施工缝施工缝：混凝土路面因各种原：混凝土路面因各种原因不能继续施工时，应尽量做到胀因不能继

24、续施工时，应尽量做到胀缝处或缩缝处，并做成施工缝的构缝处或缩缝处，并做成施工缝的构造形式。造形式。一. 横缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计1. 胀缝胀缝l设置位置设置位置：邻近桥梁或其他固定构造物：邻近桥梁或其他固定构造物处或与其他道路相交处。处或与其他道路相交处。l构造构造：一. 横缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计1. 胀缝胀缝l传力杆传力杆：光圆钢筋；长：光圆钢筋；长：40-60cm 直径：直径：20-38mm 间距：间距：30cm，具体见下表：，具体见下表： l在同一条胀缝上的传力杆，设有套筒在同一条胀缝上的传力杆，设有套筒的活动端最好在缝的两边交错布置。的活动端最好在缝的两边交错布

25、置。 面层厚度面层厚度（mmmm）传力杆直径传力杆直径传力杆最小长度传力杆最小长度传力杆最大间距传力杆最大间距22022028284004003003002402403030400400300300260260323245045030030028028035354504503003003003003838500500300300一. 横缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计2. 缩缝缩缝l一般采用一般采用假缝假缝形式形式l由于缩缝缝隙下面板断裂面凹凸不平，能起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一定的传荷作用，一般不必设置传力杆一. 横缝构造设计2. 缩缝缩缝l

26、高速公路横向缩缝浅槽口构造高速公路横向缩缝浅槽口构造一. 横缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计2. 缩缝缩缝l交通繁重或地基水文条件不良路段，应在板交通繁重或地基水文条件不良路段，应在板厚中央设置传力杆，长度一般厚中央设置传力杆，长度一般30-40cm30-40cm，直，直径径14-16mm14-16mm，间距，间距30-60cm30-60cm一. 横缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计3. 施工缝施工缝l采用平头缝或企口缝的构造形式。采用平头缝或企口缝的构造形式。l为利于板间传递荷载，在板厚的中央也为利于板间传递荷载，在板厚的中央也应设置传力杆。应设置传力杆。二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝

27、构造设计1. 纵缝方向纵缝方向l平行与混凝土路面行车方向；平行与混凝土路面行车方向；l间距：间距：34.5m2. 纵缝间距纵缝间距二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计3. 设置条件及构造设置条件及构造l一次铺筑宽度小于路面宽度时，应一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设纵向施工缝；设纵向施工缝；二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计l一次铺筑宽度大于一次铺筑宽度大于4.5m时，应设纵时，应设纵向缩缝。锯切的槽口深度应大于施向缩缝。锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。工缝的槽口深度。3. 设置条件及构造设置条件及构造二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计l对多车道路面，应每隔对多车道路

28、面，应每隔3-4个车道设个车道设一条纵向胀缝；当路旁有路缘石时，一条纵向胀缝；当路旁有路缘石时，缘石与路面板之间也应设胀缝，但缘石与路面板之间也应设胀缝，但不必设传力杆。不必设传力杆。3. 设置条件及构造设置条件及构造二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计l设在板厚中央设在板厚中央4. 拉杆拉杆l螺纹筋螺纹筋l直径、长度和间距参照下表。直径、长度和间距参照下表。二. 纵缝构造设计接缝构造设计接缝构造设计4. 拉杆拉杆面层板面层板厚度厚度（mmmm）到自由边或未设拉杆纵缝的间距（到自由边或未设拉杆纵缝的间距（mmmm）3000300035003500375037504500450060006

29、000750075002002002502501414* *700700* *9009001414* *700700* *8008001414* *700700* *7007001414* *700700* *6006001414* *700700* *5005001414* *700700* *4 400002502503003001616* *800800* *9009001616* *800800* *8008001616* *800800* *7007001616* *800800* *6006001616* *800800* *5005001616* *800800* *4 4000

30、0三. 接缝的布置接缝构造设计接缝构造设计l纵缝与横缝垂直正交，纵缝两侧的纵缝与横缝垂直正交，纵缝两侧的横缝不得互相错位。横缝不得互相错位。三. 接缝的布置接缝构造设计接缝构造设计l板宽和板长之比一般为板宽和板长之比一般为1：1.3左右左右l纵缝间距：纵缝间距：34.5m；l横缝间距：普通混凝土面层为横缝间距：普通混凝土面层为46m；碾压混凝土或钢纤维混凝土面；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层为层为610m；钢筋混凝土面层为；钢筋混凝土面层为615m。四. 交叉口接缝布置接缝构造设计接缝构造设计l正交正交：各条道路直道部分保持本身纵缝连贯，各道各条道路直道部分保持本身纵缝连贯，各道路的横缝位置按相

31、对道路的纵缝间距相应变动，保证路的横缝位置按相对道路的纵缝间距相应变动，保证纵横缝垂直相交，不错位。纵横缝垂直相交，不错位。l斜交斜交：主要道路的直道部分保持本身纵缝连贯，相主要道路的直道部分保持本身纵缝连贯，相交路段内横缝位置按次要道路的纵缝间距相应变动，交路段内横缝位置按次要道路的纵缝间距相应变动，保证与次要道路的纵缝相连。保证与次要道路的纵缝相连。l相交道路弯道加宽部分的接缝布置，应不出现或少出相交道路弯道加宽部分的接缝布置，应不出现或少出现错缝和锐角板。现错缝和锐角板。l次要道路弯道加宽段起终点断面处的横向接缝，应采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。

32、四. 交叉口接缝布置五. 特殊部位混凝土路面的处理接缝构造设计接缝构造设计l水泥混凝土路面与固定构造物衔接水泥混凝土路面与固定构造物衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部内配置双层钢筋邻构造物的板端部内配置双层钢筋网；或在长度约为网；或在长度约为610倍板厚的倍板厚的范围内逐渐将板厚增加范围内逐渐将板厚增加20五. 特殊部位混凝土路面的处理接缝构造设计接缝构造设计l水泥混凝土路面与桥梁相接水泥混凝土路面与桥梁相接，桥头设置搭板时，搭桥头设置搭板时，搭板与混凝土面层板之间设置板与混凝土面层板之间设置610m的钢筋混凝土面层过的钢筋混凝土面层过渡板；后者与

33、搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式，与混渡板；后者与搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式，与混凝土层间的横缝采用设传力杆的胀缝形式。膨胀量大时，凝土层间的横缝采用设传力杆的胀缝形式。膨胀量大时，应连续设置应连续设置23条设传力杆胀缝。当桥梁为斜交时，钢条设传力杆胀缝。当桥梁为斜交时，钢筋混凝土板的锐角部分采用钢筋网补强。筋混凝土板的锐角部分采用钢筋网补强。五. 特殊部位混凝土路面的处理接缝构造设计接缝构造设计五. 特殊部位混凝土路面的处理接缝构造设计接缝构造设计l水泥混凝土路面与桥梁相接水泥混凝土路面与桥梁相接，桥头未设，桥头未设置搭板时，宜在混凝土面层板和桥台之置搭板时，宜在混凝土面层板和桥台之间设置

34、间设置1015m的钢筋混凝土面层板，的钢筋混凝土面层板，或设置由混凝土预制块或沥青面层铺筑或设置由混凝土预制块或沥青面层铺筑的过渡段，长度不小于的过渡段，长度不小于8m。五. 特殊部位混凝土路面的处理接缝构造设计接缝构造设计l水泥混凝土路面与沥青路面相接时水泥混凝土路面与沥青路面相接时，应设置至少应设置至少3m长的过渡段，过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠长的过渡段，过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置，其下面铺设的变厚混凝土过渡板的厚度不得小于合布置，其下面铺设的变厚混凝土过渡板的厚度不得小于20cm。过渡板与混凝土面层相接处的接缝内设置拉杆。过渡板与混凝土面层相接处的接缝内设置拉杆。混

35、凝土面层毗邻该接缝的混凝土面层毗邻该接缝的12条横向接缝应设置胀缝。条横向接缝应设置胀缝。六. 接缝材料及技术要求接缝构造设计接缝构造设计1. 接缝板：接缝板：l衫木板、纤维板、泡沫树脂板等衫木板、纤维板、泡沫树脂板等2. 填缝料：填缝料：l加热施工式：沥青橡胶类、沥青玛蹄脂类等加热施工式：沥青橡胶类、沥青玛蹄脂类等l常温施工式：聚氨脂胶泥类、氯丁橡胶类等常温施工式：聚氨脂胶泥类、氯丁橡胶类等第五节第五节 混凝土路面板配筋设计混凝土路面板配筋设计一. 普通混凝土板的补强钢筋1. 1. 边缘钢筋边缘钢筋混凝土路面板配筋混凝土路面板配筋设计设计l纵向边缘钢筋纵向边缘钢筋：一般只做在一块板内，：一般

36、只做在一块板内，不得穿过缩缝，以免妨碍板的翘曲不得穿过缩缝，以免妨碍板的翘曲l亦可将其穿过缩缝，但不得穿过胀缝亦可将其穿过缩缝，但不得穿过胀缝l钢筋两端应向上弯起钢筋两端应向上弯起l设置设置：混凝土面层自由边缘下基础薄弱：混凝土面层自由边缘下基础薄弱或接缝为未设传力杆的平缝时，可在面或接缝为未设传力杆的平缝时，可在面层边缘的下部配置边缘钢筋。层边缘的下部配置边缘钢筋。一. 普通混凝土板的补强钢筋1. 1. 边缘钢筋边缘钢筋混凝土路面板配筋混凝土路面板配筋设计设计一. 普通混凝土板的补强钢筋2.2.角隅钢筋角隅钢筋混凝土路面板配筋混凝土路面板配筋设计设计l设置在特重交通的胀缝、施工缝和自由设置在

37、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。边的面层角隅及锐角面层角隅。 二. 钢筋混凝土面层配筋设计1.1.配筋原则配筋原则混凝土路面板配筋混凝土路面板配筋设计设计l按混凝土收缩时将板块拉在一起所需的按混凝土收缩时将板块拉在一起所需的拉力确定。拉力确定。2.2.配筋计算配筋计算syssfhLA16式中：式中：Ls 计算纵向钢筋时，为横缝间计算纵向钢筋时，为横缝间 距；计算横向配筋时，为无拉杆的距；计算横向配筋时，为无拉杆的 纵缝或自由边之间的距离。纵缝或自由边之间的距离。三.连续配筋混凝土面层配筋设计混凝土路面板配筋混凝土路面板配筋设计设计l确定纵向钢筋用量的确定纵向钢筋用量的控

38、制因素控制因素：裂缝的间裂缝的间距（距（1.02.5m）、缝隙的宽度（）、缝隙的宽度（1mm）。l纵向钢筋的配筋率：约为混凝土板截面积纵向钢筋的配筋率：约为混凝土板截面积的的0.60.8。l横向配筋：与钢筋混凝土面层配筋相同，横向配筋：与钢筋混凝土面层配筋相同，也可按纵向钢筋用量的也可按纵向钢筋用量的1/51/8取用。取用。l连续配筋混凝土板内的钢筋并非按承受荷连续配筋混凝土板内的钢筋并非按承受荷载应力进行设计的。所以，厚度仍采用无筋载应力进行设计的。所以，厚度仍采用无筋混凝土路面板的计算方法确定混凝土路面板的计算方法确定第六节第六节 面层板厚度和平面尺寸的设计面层板厚度和平面尺寸的设计面层板

39、厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l我国路面设计规范采用我国路面设计规范采用弹性半无限地基板理弹性半无限地基板理论论和有限元法计算板内弯拉应力，以规定的安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全等级和目标可靠度，承受预期的交通荷载作用，并同所处自然环境相适应，满足相应的使用，并同所处自然环境相适应，满足相应的使用性能为依据，以用性能为依据，以行车荷载和温度梯度行车荷载和温度梯度综合作综合作用产生的用产生的疲劳断裂为设计极限状态疲劳断裂为设计极限状态，并按照等，并按照等效原则换算为效原则换算为标准轴载的累计次数标准轴载的累计次数考虑荷载的考虑荷

40、载的重复作用影响。重复作用影响。一. 设计依据与设计参数1. 1. 设计依据设计依据面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l设计安全等级及相应的设计基准期设计安全等级及相应的设计基准期l目标可靠指标和目标可靠度目标可靠指标和目标可靠度l材料性能和结构尺寸参数的变异等级材料性能和结构尺寸参数的变异等级一. 设计依据与设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计一. 设计依据与设计参数1. 1. 设计依据设计依据面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l可靠度设计方法可靠度设计方法：即以行车荷载和温度：即以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为极限设

41、梯度综合作用产生的疲劳断裂作为极限设计状态，其表达式为：计状态，其表达式为：rtrprrf（12-2） 一. 设计依据与设计参数1. 1. 设计依据设计依据面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l可靠度系数：可靠度系数：变异水平变异水平等级等级目标可靠度目标可靠度9595909085858080低低1.201.201.331.331.091.091.161.161.041.041.081.08-中中1.331.331.51.51.161.161.231.231.081.081.131.131.041.041.071.07高高-1.231.231.331.331.131.131.1

42、81.181.071.071.111.11一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l我国公路水泥混凝土路面结构设计以我国公路水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴的单轴-双轮组荷载双轮组荷载作为标准轴载。作为标准轴载。对于各种不同汽车轴载的作用次数，可按对于各种不同汽车轴载的作用次数，可按等效疲劳断裂原则换算成标准轴载的作用等效疲劳断裂原则换算成标准轴载的作用次数，并根据标准轴载的作用次数判断道次数，并根据标准轴载的作用次数判断道路的交通繁重程度。路的交通繁重程度。（1）标准轴载与轴载换算）标准轴载与轴载换算一. 设计依据与设计

43、参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计（1）标准轴载与轴载换算）标准轴载与轴载换算161100iniiisPNN（12-3） 一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计（1）标准轴载与轴载换算）标准轴载与轴载换算43. 031022. 2iiP22. 051007. 1iiP22. 081024. 2iiP（12-4） （12-5） （12-6） 式中：式中： i 轴轴-轮型系数，单轴轮型系数，单轴-双轮组时，双轮组时，i=1；单轴；单轴-单轮时，按式单轮时，按式(12-4)计算；双计算

44、；双轴轴-双轮组时，按式双轮组时，按式(12-5)计算；三轴计算；三轴-三轮三轮组时，按式组时，按式(12-6)计算。计算。一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准累计作用次数计算标准累计作用次数计算（2）交通分级及标准累计作用次数计算）交通分级及标准累计作用次数计算36511tseNN（12-7） 一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准累计作用次数计算标准累计作用次数计算（2）交通分级及标准累计作用次数计算）交通分级及标准累计作用次数计算车辆轮迹横向分

45、布系数车辆轮迹横向分布系数 公路等级公路等级纵缝边缘处纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站高速公路、一级公路、收费站0.170.170.220.22二级及二级以下公二级及二级以下公路路行车道宽行车道宽7m7m0.340.340.390.39行车道宽行车道宽7m7m0.540.540.620.62一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l交通分级交通分级（2）交通分级及标准累计作用次数计算）交通分级及标准累计作用次数计算交通等级交通等级特重特重重重中等中等轻轻设计车道标准轴载累计作设计车道标准轴载累计作用次数用次数N Ne e(10

46、(104 4) )20002000100100200020003 31001003 3一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计 新建公路的基层顶面当量回弹模量值新建公路的基层顶面当量回弹模量值（3）基层顶面的当量回弹模量）基层顶面的当量回弹模量3/100EEEahExbxt（12-8） 2221222121hhEhEhEx3/112xxxEDh（12-9） （12-10） 一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计 新建公路的基层顶面当量回弹模量值新建公路的基层顶面当量

47、回弹模量值（3）基层顶面的当量回弹模量）基层顶面的当量回弹模量（12-11） （12-12） （12-13） 1221122132231111412hEhEhhhEhEDx 45. 0051. 1122. 6EEax55. 0044. 11EEbx一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计 新建公路的基层顶面当量回弹模量值新建公路的基层顶面当量回弹模量值（3）基层顶面的当量回弹模量）基层顶面的当量回弹模量l注意：注意：底基层和垫层同时存在时，可先按式底基层和垫层同时存在时，可先按式(12-9)式式(12-11)将底基层和垫层换算成具

48、有将底基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层，然后再与基当量回弹模量和当量厚度的单层，然后再与基层一起按上述各式计算基层顶面当量回弹模量。层一起按上述各式计算基层顶面当量回弹模量。无底基层和垫层时，相应层的厚度和回弹模量无底基层和垫层时，相应层的厚度和回弹模量分别以零值代入上述各式进行计算。分别以零值代入上述各式进行计算。一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计原有沥青路面的顶面当量回弹模量值原有沥青路面的顶面当量回弹模量值（3）基层顶面的当量回弹模量）基层顶面的当量回弹模量l在原有沥青路面上加铺混凝土路面时，在原有沥青

49、路面上加铺混凝土路面时，应通过承载板试验或弯沉测定法确定原有应通过承载板试验或弯沉测定法确定原有路面顶面的当量回弹模量路面顶面的当量回弹模量Et。04. 1013739tE（12-14） 式中：式中： 0以后轴重以后轴重l00kN的车的车辆进行弯沉测定，经统计整辆进行弯沉测定，经统计整理得到的原路面计算回弹弯理得到的原路面计算回弹弯沉值沉值(0.01mm)。一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计（4）水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量）水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量l水泥混凝土路面的强度以水泥混凝土路面的强度以28d龄期的弯

50、拉强龄期的弯拉强度作为设计控制指标。当混凝土浇筑后度作为设计控制指标。当混凝土浇筑后90d内内不开放交通时，可采用不开放交通时，可采用90d龄期的弯拉强度。龄期的弯拉强度。 混凝土弯拉强度标准值混凝土弯拉强度标准值 交通等级交通等级特重特重重重中等中等轻轻水泥混凝土的弯拉强度标准值水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPaMPa）5.05.05.05.04.54.54.04.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（值（MPaMPa）6.06.06.06.05.55.55.05.0一. 设计依据与设计参数2. 2. 设计参数设计参数面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计（

51、4）水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量）水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值 弯拉强度（弯拉强度（MPaMPa）1.01.52.02.53.0抗压强度（抗压强度（MPaMPa）5.07.711.014.919.3弯拉弹性模量弯拉弹性模量（GPaGPa）1015182123弯拉强度（弯拉强度（MPaMPa）3.54.04.55.05.5抗压强度（抗压强度（MPaMPa）24.229.735.841.848.4弯拉弹性模量弯拉弹性模量（GPaGPa）2527293133二. 荷载疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设

52、计l轴载在混凝面层内产生的应力，采用轴载在混凝面层内产生的应力，采用半无限地基上弹性小挠度薄板半无限地基上弹性小挠度薄板的力学模的力学模型和型和有限元法有限元法进行分析计算。选取混凝进行分析计算。选取混凝土板的土板的纵向边缘中部纵向边缘中部作为产生最大荷载作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。二. 荷载疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准轴载标准轴载PS作用下产生的荷载应力公式为：作用下产生的荷载应力公式为：260. 0077. 0hrps（12-16） 3/1537. 0tcEEhr（12-17） 二. 荷载疲劳应力

53、面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准轴载标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：（12-18） pscfrprkkk式中：式中： kr考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，为设拉杆的平缝时，kr=0.870.92(刚性和半刚刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值性基层取低值，柔性基层取高值)；纵缝为不设；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，拉杆的平缝或自由边时，kr=1.0；纵缝为设拉杆；纵缝为设拉杆的企口缝时，的企口缝时， kr =0.760.84；二. 荷载疲劳应力面层板厚度和平面面层

54、板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准轴载标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：（12-18） pscfrprkkk式中：式中： kf考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，由公式（的疲劳应力系数，由公式（12-19）计算确定；）计算确定；efNk （12-19） fffdl017. 0053. 0与混合料性质有关的指数，普通混凝土、与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，钢筋混凝土、连续配筋混凝土，= 0.057= 0.057；碾；碾压混凝土和贫混凝土，压混凝土和贫混凝土，= 0.0

55、65= 0.065； 钢纤维混凝钢纤维混凝土，土，按下式计算：按下式计算：二. 荷载疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l标准轴载标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：在临界荷位处产生的荷载疲劳应力：（12-18） pscfrprkkk式中：式中： kc考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按公路等级查表响的综合系数，按公路等级查表12-19确定。确定。公路等级公路等级 高速公路高速公路 一级公路一级公路 二级公路二级公路 三、四级三、四级公路公路k kc c1.301.301.251.251.201.201.101

56、.10三. 温度疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l在临界荷位处的温度疲劳应力按式在临界荷位处的温度疲劳应力按式(12-21)确定确定 ：（12-21） 式中：式中： tm最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力应力(MPa)(MPa)，按，按(12-22)(12-22)确定确定tmttrkxgcctmBhTE2（12-22） 三. 温度疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计式中：式中： xgcctmBhTE2（12-22） c混凝土的线膨胀系数混凝土的线膨胀系数(1/)，通常可，通常可取为取为110-5/；Tg最大温

57、度梯度，查表最大温度梯度，查表12-20取用；取用；Bx综合温度翘曲应力和内应力作综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按用的温度应力系数，可按lr和和h查用查用图图12-12确定；确定；最大温度梯度标准值最大温度梯度标准值 表表12-20公路自然区划公路自然区划、最大温度梯度最大温度梯度(/m)(/m)83838888909095958686929293939898图图12-12三. 温度疲劳应力面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l在临界荷位处的温度疲劳应力按式在临界荷位处的温度疲劳应力按式(12-21)确定确定 ：（12-21） 式中：式中： kt考虑温度应力累计

58、疲劳作用的疲劳应考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按力系数，按(12-23)确定。确定。 tmttrk（12-22） bfafkcrtmtmrt四. 设计计算步骤与流程面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l（1）收集并分析交通参数收集并分析交通参数收集日交收集日交通量和轴载组成数据，确定轮迹分布系数，通量和轴载组成数据，确定轮迹分布系数，计算设计车道标准轴载日作用次数；由此计算设计车道标准轴载日作用次数；由此确定道路的交通等级，并进而选定设计年确定道路的交通等级，并进而选定设计年限、选定交通量年平均增长率，计算使用限、选定交通量年平均增长率，计算使用年限内标准轴载的累计作

59、用次数。年限内标准轴载的累计作用次数。四. 设计计算步骤与流程面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l（2）初拟路面结构初拟路面结构初选路面结构层初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。面层板平面尺寸和接缝构造。l（3）确定材料参数确定材料参数试验确定混凝土试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量。模量。四. 设计计算步骤与流程面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l（4）计

60、算荷载疲劳应力计算荷载疲劳应力计算得到标计算得到标准轴载作用下板边中部的最大荷载应力；准轴载作用下板边中部的最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数；按标准轴按接缝类型选定接缝传荷系数；按标准轴载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；按交通等级选定综合系数；综合上述计算按交通等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力。结果可得到荷载疲劳应力。四. 设计计算步骤与流程面层板厚度和平面面层板厚度和平面尺寸的设计尺寸的设计l（5）计算温度应力计算温度应力由所在地公路自由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面