《道路工程》第九-2章

1、9.5 9.5 水泥混凝土路面板尺寸确定水泥混凝土路面板尺寸确定9.5.1 9.5.1 标准轴载作用次数标准轴载作用次数 标准轴载标准轴载BZZ 100作用次数作用次数Ns、Ne由公式求得由公式求得 9.5.2 9.5.2 水泥混凝土的弯拉强度和弹性模量水泥混凝土的弯拉强度和弹性模量 1 1）弯拉强度标准值）弯拉强度标准值f fr r (28d) (28d) 混混凝凝土土弯弯拉拉强强度度标标准准值值 交 通 等 级 特重 重 中等 轻 水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa） 5.0 5.0 4.5 4.0 钢纤维混凝土弯拉强度标准值（MPa） 6.0 6.0 5.5 5.0 水泥混凝土弯拉回弹模量

2、参考值 交 通 等 级 特重 重 中等 轻 弯拉强度 (MPa) 5.0 5.0 4.5 4.0 抗压强度量(MPa) 41.8 41.8 35.8 29.7 弯拉回弹模量(GPa) 31 31 29 27 2 2）水泥混凝土抗弯拉回弹模量）水泥混凝土抗弯拉回弹模量EcEc9.5.3 9.5.3 地基回弹模量地基回弹模量 1 1）新建路基层顶面当量回弹模量）新建路基层顶面当量回弹模量E Et t 3100EEEahExbxt2221222121hhEhEhEx3112xxxEDh1221122132231111412hEhEhhhEhEDx 45. 0051. 1122. 6EEax55. 0

3、044. 11EEbx 2 2）旧沥青路面上铺筑水泥混凝土面层时，原路面顶面当量回弹）旧沥青路面上铺筑水泥混凝土面层时，原路面顶面当量回弹 模量模量E Et t 式中式中 l0标准车（后轴重标准车（后轴重100KN）测得原路面回弹弯沉的计算值，）测得原路面回弹弯沉的计算值，0.01mm 3 3）路床顶面回弹模量、垫层、基层回弹模量）路床顶面回弹模量、垫层、基层回弹模量 确定方法与沥青路面设计确定方法基本相同确定方法与沥青路面设计确定方法基本相同 9.5.4 9.5.4 板厚和板平面尺寸计算板厚和板平面尺寸计算 1 1）初估板厚和板平面尺寸）初估板厚和板平面尺寸 04. 1013739lEt水泥

4、混凝土面层厚度参考值水泥混凝土面层厚度参考值 交通等级 特重 重 公路等级 高速 一级 二级 高速 一级 二级 变异水平等级 低 中 低 中 低 中 低 中 面层厚度 260 250 240 270240 260230 250220 交通等级 中等 轻 公路等级 二级 三、四级 三、四级 三、四级 变异水平等级 高 中 高 中 高 中 面层厚度 240220 230200 220200 230 220 板平面尺寸用板长板平面尺寸用板长L和板宽和板宽B表示表示v 普通混凝土面层：普通混凝土面层：板长板长L=46m，L/B 1.30，L B 25m2v 碾压混凝土或钢纤维混凝土：碾压混凝土或钢纤维

5、混凝土：板长板长L=610mv 钢筋混凝土：钢筋混凝土：板长板长L=615m 2 2）计算荷载疲劳应力）计算荷载疲劳应力 荷载疲劳应力按荷载疲劳应力按: pr=kr kf kc ps计算计算 3 3）计算温度疲劳应力）计算温度疲劳应力 温度疲劳应力按温度疲劳应力按: tr=kt tm计算计算 4 4）验算）验算 根据初估水泥混凝土板厚计算出荷载疲劳应力和温度疲劳应力，两者根据初估水泥混凝土板厚计算出荷载疲劳应力和温度疲劳应力，两者迭加后应满足迭加后应满足 式要求：式要求： 否则改变板厚重算否则改变板厚重算 rtrprrf)(9.5.5 9.5.5 水泥混凝土路面结构设计例题水泥混凝土路面结构设

6、计例题 徐州至连云港拟建一级公路，经调查该路初期交通量及组成见表，预计徐州至连云港拟建一级公路，经调查该路初期交通量及组成见表，预计交通量的年增长率为交通量的年增长率为5%。路线。路线 K20K22段地基为粘土和砂粘土，地下水位段地基为粘土和砂粘土，地下水位为为1.53m，路基高度为，路基高度为0.71.0m，徐州地区地表最大冻结深度为，徐州地区地表最大冻结深度为6080cm。该公路拟采用水泥混凝土路面，试设计该段路面结构。该公路拟采用水泥混凝土路面，试设计该段路面结构。交 通 量 及 组 成 车 型 黄 河 JN-150 解 放 CA-10B 东 风 EQ-140 上 海 SH-161 跃

7、进 NJ-130 小汽车 辆/日 2000 1500 1300 800 1200 1000 标准交通荷载作用次数计算表 车 型 PI(kN) i i(Pi/100)16 Ni(n/d) Ns (n/d) 后轴 101.60 1 1.289 2000 2578 黄 河 JN-150 前轴 49.00 416.46 4.610-3 2000 9.2 后轴 60.00 1 2.82110-4 1500 0.42 解 放 CA-10B 前轴 20.25 1 0 1500 0 后轴 69.30 1 2.83010-3 1300 3.68 东 风 EQ-140 前轴 22.70 579.8 0 1300

8、0 后轴 2110.00 3.26610-6 0.9835 800 786.8 上 海 SH-161 前轴 60.00 2765.3 0.78 800 624 跃 进 NJ-130 后轴 38.30 463.0 0 1200 0 Ns=4002.1/2=2001.05(n/d) 2 2）初拟路面结构）初拟路面结构n 初估混凝土路面板厚初估混凝土路面板厚h=26cmn 基层选用二灰结碎石、厚基层选用二灰结碎石、厚20cm、E1=1500MPan 垫层选用天然砂砾、厚垫层选用天然砂砾、厚20cm、E2=150MPan 混凝土路面板平面尺寸混凝土路面板平面尺寸 B L=3.75 5.0mn 纵缝为设

9、拉杆的平缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝）纵缝为设拉杆的平缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝） 3 3）混凝土路面板、路基、地基模量值确定）混凝土路面板、路基、地基模量值确定 （1）混凝土路面板模量）混凝土路面板模量Ec和弯拉强度标准值和弯拉强度标准值fr 查表得查表得Ec=31 103MPa、fr=5.0MPa （2）路基回弹模量）路基回弹模量E0 徐州地区自然区划为徐州地区自然区划为II5a 地下水位相对高度地下水位相对高度 H=1.5+(0.71)-0.66=1.611.94m 查表查表3-8得：得：H1=2.12.5m、H2=1.62.0m，H1H H2。路基为中湿路基。路基为中湿路基。 查

10、得路基稠度：查得路基稠度：wc=1.025。 查得路基回弹模量：查得路基回弹模量：E0=40MPa。（3）基层当量回弹模量）基层当量回弹模量Et8252 . 02 . 01502 . 015002 . 022222221222121hhEhEhEx（MPa） )(19. 22 . 015012 . 01500142 . 02 . 0122 . 01502 . 0150011412123312211221322311mMNhEhEhhhEhEDx 317. 082519. 212123131xxxEDh(m) 814. 34082551. 1122. 651. 1122. 645. 045. 0

11、0EEax 72745. 04082544. 1144. 1155. 055. 00EEbx 4 .1814082540317. 0814. 33172745. 03100EEEahExbxt(MPa) 4 4）荷载疲劳应力）荷载疲劳应力 prpr pr=kr kf kc ps 式中式中 ps标准交通荷载标准交通荷载 Ps作用于临界荷位产生荷载应力，作用于临界荷位产生荷载应力， 775. 04 .1813100026. 0537. 0537. 03131tcEEhr（m） ，） ， 98. 026. 0775. 0077. 0077. 0260. 0260. 0hrps(MPa)； kr应力折

12、减系数，取应力折减系数，取 kr=0.87； kf-疲劳应力系数，疲劳应力系数，kf=Ne0.057= (970.5 104)0.057=2.50； kc综合系数，一级公路综合系数，一级公路，kc=1.25。 pr=0.87 2.50 1.25 0.98 =2.66(MPa) 5）温度疲劳应力）温度疲劳应力 tr 6 6）检验初拟板厚）检验初拟板厚0 . 525. 400. 166. 216. 1)(rtrprrf(MPa) 板厚板厚h=26cm可以承受荷载应力和温度应力的作用可以承受荷载应力和温度应力的作用 7 7）验算防冻层）验算防冻层 路面结构总厚度路面结构总厚度H=26+20+20=6

13、6cm粘性土土基，路面最小防冻层厚度为粘性土土基，路面最小防冻层厚度为 3050cmH=66cm3050cm，路面防冻满足要求，路面防冻满足要求纵缝构造纵缝构造a）纵向施工缝；）纵向施工缝；b）纵向缩缝）纵向缩缝 9.6 9.6 接缝和配筋设计接缝和配筋设计9.6.1 9.6.1 接缝设计接缝设计 1 1）接缝的种类和构造）接缝的种类和构造（1 1）纵缝）纵缝 纵缝是沿行车道平行道路中线设置的接缝，有纵缝是沿行车道平行道路中线设置的接缝，有纵向施工缝纵向施工缝和和纵向缩缝纵向缩缝两种两种 （2 2）横缝）横缝 横缝是垂直于纵缝设置的接缝，有横缝是垂直于纵缝设置的接缝，有横向缩缝横向缩缝和和横向

14、施工缝横向施工缝两种两种 横向施工缝构造横向施工缝构造a）设传力杆平缝型；）设传力杆平缝型；b）设拉杆企口缝型）设拉杆企口缝型 横向缩缝构造横向缩缝构造a）设传力杆假缝型；）设传力杆假缝型； b）不设传力杆假缝型）不设传力杆假缝型 （3 3）胀缝）胀缝 在桥梁、建筑物、柔性路面相接处、混凝土板厚度变化处、小半径平曲线在桥梁、建筑物、柔性路面相接处、混凝土板厚度变化处、小半径平曲线处、凹曲线纵坡变换处均应设置胀缝处、凹曲线纵坡变换处均应设置胀缝设传力杆胀缝构造设传力杆胀缝构造 不设传力杆胀缝构造不设传力杆胀缝构造 9.6.2 9.6.2 拉杆和传力杆拉杆和传力杆 1）拉杆）拉杆 拉杆是设在纵缝板

15、厚中央的螺纹钢筋，目的是防止板块横向位移拉杆是设在纵缝板厚中央的螺纹钢筋，目的是防止板块横向位移 2）传力杆）传力杆 传力杆采用光圆钢筋传力杆采用光圆钢筋，作用是将将部分荷载传到另一块板上，作用是将将部分荷载传到另一块板上 拉杆直径拉杆直径 d、拉杆长度、拉杆长度 l、拉杆间距、拉杆间距 S（d l S） （） （mm） 到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m） 面层厚度（mm） 3.00 3.50 3.75 4.50 6.00 7.50 200250 14700900 14700800 14700700 14700600 14700500 14700400 260300 16800900 1680

16、0800 16800700 16800600 16800500 16800400 传传 力力 杆杆 尺尺 寸寸 和和 间间 距距 （ mm） 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 28 400 300 240 30 400 300 260 32 450 300 280 35 450 300 300 38 500 300 9.6.3 9.6.3 配筋设计配筋设计 1）板边补强钢筋）板边补强钢筋n 边缘补强钢筋选边缘补强钢筋选2根根12 16mm螺纹钢螺纹钢n 布置在板的一边，距板底为布置在板的一边，距板底为1/4板厚，不小

17、于板厚，不小于50mm，间距为，间距为100mmn 钢筋两端弯起，保护层不小于钢筋两端弯起，保护层不小于50mm 边缘钢筋布置边缘钢筋布置 2 2）角隅补强钢筋）角隅补强钢筋n 角隅部分补强一般选用角隅部分补强一般选用2根根12 16螺纹钢，布置在板的上部距板顶螺纹钢，布置在板的上部距板顶50mm，板边板边=100mmn 板呈锐角时可采用双层钢筋网补强，钢筋选板呈锐角时可采用双层钢筋网补强，钢筋选6mm，布置在边上下部距边，布置在边上下部距边顶底为顶底为50 100mm，钢筋及网长度，钢筋及网长度120cm 角隅钢筋布置角隅钢筋布置 9.6.4 9.6.4 接缝材料接缝材料 1 1）接缝板）接

18、缝板 胀缝处设接缝板，胀缝处设接缝板，采用软木板，泡沫橡胶板，泡沫树脂板采用软木板，泡沫橡胶板，泡沫树脂板 2 2）填缝料）填缝料填缝料按施工温度分填缝料按施工温度分加热施工式和常温施工式两种加热施工式和常温施工式两种l加热施工填缝料有：加热施工填缝料有：沥青橡胶类，聚氯乙烯胶泥类，沥青马蹄脂类沥青橡胶类，聚氯乙烯胶泥类，沥青马蹄脂类l常温施工填缝料有：常温施工填缝料有：聚氨脂焦油类，氯丁橡胶类，乳化沥青橡胶类聚氨脂焦油类，氯丁橡胶类，乳化沥青橡胶类按针入度，弹性，流动度，拉伸量分为低弹性型和高弹性型按针入度，弹性，流动度，拉伸量分为低弹性型和高弹性型l加热填缝料中高弹性型用在高等级路面和高速公路混凝土路面的接缝加热填缝料中高弹性型用在高等级路面和高速公路混凝土路面的接缝l其他公路用低弹性型其他公路用低弹性型 填缝料性能参数填缝料性能参数 试验项目 低弹性型 高弹性型 针入度 mm 5 30 60 流动度（mm） 5 5 15 9.6.5 9.6.5 水泥混凝土路面与其他结构物相接处的处理水泥混凝土路面