第二篇第4章刚性路面

1、山东交通学院山东交通学院 刚性路面即指刚性路面即指水泥混凝土路面水泥混凝土路面，主要包括素混凝土、钢筋混，主要包括素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、碾压式混凝土、钢纤维混凝土等凝土、连续配筋混凝土、碾压式混凝土、钢纤维混凝土等面层面层板与板与基（垫）层基（垫）层所组成的路面结构。所组成的路面结构。 山东交通学院山东交通学院 广泛采用的刚性路面是广泛采用的刚性路面是就地浇筑的素混凝土路面就地浇筑的素混凝土路面简称简称混混凝土路面凝土路面。 这种路面是以水泥与水合成的这种路面是以水泥与水合成的水泥浆水泥浆为结合料、为结合料、碎（砾）石碎（砾）石为骨料、为骨料、砂砂为填充料，按适当的配合比例，经

2、为填充料，按适当的配合比例，经拌和、摊铺、振拌和、摊铺、振捣、整平和养生捣、整平和养生而筑成，除了在接缝区和局部范围（边缘和角而筑成，除了在接缝区和局部范围（边缘和角隅）以外，不再配置钢筋的混凝土路面。隅）以外，不再配置钢筋的混凝土路面。 山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院4-1 4-1 刚性路面的特点、损坏现象和结构组合刚性路面的特点、损坏现象和结构组合一、刚性路面的特点一、刚性路面的特点（一）优点（一）优点1强度高、刚度大、耐久性好强度高、刚度大、耐久性好 混凝土路面具有较高的抗压、抗弯拉和抗磨耗强度。因

3、此，混凝土路面具有较高的抗压、抗弯拉和抗磨耗强度。因此，具有很好的承载能力和扩散荷载的能力，而且耐久性好具有很好的承载能力和扩散荷载的能力，而且耐久性好，一，一般可以使用般可以使用2030年以上。年以上。2稳定性好稳定性好 环境中温度和湿度对水泥混凝土路面的力学强度的影响较小。环境中温度和湿度对水泥混凝土路面的力学强度的影响较小。因此，其因此，其热稳定性、水稳定性和时间稳定性好热稳定性、水稳定性和时间稳定性好。尤其是强度。尤其是强度将随时间而逐渐增高，而将随时间而逐渐增高，而不会不会出现出现“老化老化”现象。现象。山东交通学院山东交通学院3平整度和粗糙度较好平整度和粗糙度较好 尽管路表面有接缝

4、，但是起伏变化较小，基本上能满足汽车尽管路表面有接缝，但是起伏变化较小，基本上能满足汽车行驶的平整性要求；路表面经过拉毛或轧槽处理，能够为路面行驶的平整性要求；路表面经过拉毛或轧槽处理，能够为路面提供了一定的粗糙度。提供了一定的粗糙度。4养护费用少、运输成本低养护费用少、运输成本低 水泥混凝土路面坚固耐久，经常性的养护维修工作量小、费水泥混凝土路面坚固耐久，经常性的养护维修工作量小、费用低。而且由于行车阻力小、消耗低，运输成本低。用低。而且由于行车阻力小、消耗低，运输成本低。5水泥混凝土路面色泽鲜明，能见度好，有利于夜间行车。水泥混凝土路面色泽鲜明，能见度好，有利于夜间行车。山东交通学院山东交

5、通学院（二）缺点（二）缺点1有接缝有接缝 混凝土面板为了适应热胀冷缩的需要，必须设置接缝，而混凝土面板为了适应热胀冷缩的需要，必须设置接缝，而在接缝设置之后带来一系列问题：在接缝设置之后带来一系列问题：（1）接缝是路面的薄弱点，如果处理不当，容易导致板边）接缝是路面的薄弱点，如果处理不当，容易导致板边和板角破坏。和板角破坏。（2）接缝增加了施工和养护作业的复杂性。）接缝增加了施工和养护作业的复杂性。（3）接缝易引起行车跳动，影响行车的舒适性。）接缝易引起行车跳动，影响行车的舒适性。2竣工后不能立即开放交通竣工后不能立即开放交通 施工结束后至少要经过施工结束后至少要经过1520天的湿治养生，才能

6、开放交天的湿治养生，才能开放交通。通。山东交通学院山东交通学院3挖掘和修补困难挖掘和修补困难 路面破坏后，路面破坏后，挖掘和修补挖掘和修补工作相当困难，而且影响交通严重。工作相当困难，而且影响交通严重。对于地下管线的维修也有非常大的难度。对于地下管线的维修也有非常大的难度。山东交通学院山东交通学院3挖掘和修补困难挖掘和修补困难 路面破坏后，路面破坏后，挖掘和修补挖掘和修补工作相当困难，而且影响交通严重。工作相当困难，而且影响交通严重。对于地下管线的维修也有非常大的难度。对于地下管线的维修也有非常大的难度。4阳光下反光太强阳光下反光太强 水泥混凝土路面反光强烈，在阳光下行车使驾驶人员产生很水泥混

7、凝土路面反光强烈，在阳光下行车使驾驶人员产生很明显的刺目感觉。明显的刺目感觉。5对超载敏感对超载敏感 水泥混凝土属于脆性材料，一旦车辆荷载超出混凝土的极限水泥混凝土属于脆性材料，一旦车辆荷载超出混凝土的极限强度，很容易引起面板的断裂。强度，很容易引起面板的断裂。6对水泥和水的需求量大对水泥和水的需求量大 水泥混凝土面板板厚、体积大，所需要的原材料较多。水泥混凝土面板板厚、体积大，所需要的原材料较多。7施工前的准备工作繁重施工前的准备工作繁重 施工前需要施工放样、支立模板、布置接缝、敷设钢筋等。施工前需要施工放样、支立模板、布置接缝、敷设钢筋等。山东交通学院山东交通学院二、水泥混凝土路面的损坏现

8、象二、水泥混凝土路面的损坏现象1断裂断裂 当混凝土路面板内产生的应力超过混凝土强度时，面板将出当混凝土路面板内产生的应力超过混凝土强度时，面板将出现横向或纵向的断裂裂缝，以及角隅处的折断裂缝。现横向或纵向的断裂裂缝，以及角隅处的折断裂缝。 原因：应力过大，板体太薄，板尺寸太大；混凝土板原材料、原因：应力过大，板体太薄，板尺寸太大；混凝土板原材料、级配、施工不良；地基塑性变形过量，使板底失去支撑等。级配、施工不良；地基塑性变形过量，使板底失去支撑等。山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院2碎裂碎裂 出现在横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米的范围内。出现在横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘

9、米的范围内。 主要原因是由于胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能滑动、主要原因是由于胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能滑动、或缝隙内嵌入坚硬碎屑等，使混凝土在膨胀时受到较大的挤压或缝隙内嵌入坚硬碎屑等，使混凝土在膨胀时受到较大的挤压力而碎裂。力而碎裂。山东交通学院山东交通学院3唧泥唧泥 汽车行至接缝处时，缝内溅出稀泥的现象称为唧泥。汽车行至接缝处时，缝内溅出稀泥的现象称为唧泥。 原因是水分沿缝隙下渗而积聚在局部脱空的板下，在重轮载原因是水分沿缝隙下渗而积聚在局部脱空的板下，在重轮载的作用下，积水变为有压水同基层内浸湿的细集料搅混成悬液，的作用下，积水变为有压水同基层内浸湿的细集料搅混成悬液，并沿接缝

10、喷溅而出。而唧泥出现后，促使面层板的边缘和角隅并沿接缝喷溅而出。而唧泥出现后，促使面层板的边缘和角隅部分逐渐失去支撑，最终导致断裂。部分逐渐失去支撑，最终导致断裂。唧泥唧泥山东交通学院山东交通学院4错台错台 横向接缝或裂缝两侧的面板端部出现的横向接缝或裂缝两侧的面板端部出现的竖向相对位移竖向相对位移称错台。称错台。 错台的出现降低了行车的平稳性和舒适性。错台的出现降低了行车的平稳性和舒适性。山东交通学院山东交通学院5拱起拱起 混凝土路面面板在热膨胀受到约束时，某一接缝两侧的数块混凝土路面面板在热膨胀受到约束时，某一接缝两侧的数块板突然出现向上的屈曲失稳现象称拱起。板突然出现向上的屈曲失稳现象称

11、拱起。 主要原因：主要是填料失效，让硬物落入接缝，致使面板变主要原因：主要是填料失效，让硬物落入接缝，致使面板变形受限形受限。山东交通学院山东交通学院 此外，还有一些非结构性的损坏，如：剥落、纹裂、磨光、此外，还有一些非结构性的损坏，如：剥落、纹裂、磨光、麻面、啃边等损坏现象。麻面、啃边等损坏现象。山东交通学院山东交通学院三、刚性路面的工作特性三、刚性路面的工作特性 刚性路面强度高、板体性好，在荷载作用下产生的变形小，刚性路面强度高、板体性好，在荷载作用下产生的变形小，路面板通常处于弹性工作状态；同时由于混凝土路面板体在荷路面板通常处于弹性工作状态；同时由于混凝土路面板体在荷载作用下产生的挠度

12、小，其下地基所产生的变形也小，同样可载作用下产生的挠度小，其下地基所产生的变形也小，同样可被视为弹性。被视为弹性。 因此，因此，水泥混凝土路面可以看成是被支承在弹性地基上的水泥混凝土路面可以看成是被支承在弹性地基上的弹弹性薄板性薄板。 山东交通学院山东交通学院1在车轮荷载作用下在车轮荷载作用下 当荷载作用于板中时当荷载作用于板中时，板的顶面会出现，板的顶面会出现压应力压应力，而板的底面，而板的底面会产生会产生拉应力拉应力；当荷载作用于板角时当荷载作用于板角时，板的底面会出现，板的底面会出现压应力压应力，而板顶面则会出现而板顶面则会出现弯拉应力弯拉应力。2在自然因素作用下在自然因素作用下 水泥混

13、凝土路面在水泥混凝土路面在温度温度和和湿度湿度的作用下，板内会产生内应力。的作用下，板内会产生内应力。 由于混凝土板的极限抗弯拉强度要比它的极限抗压强度由于混凝土板的极限抗弯拉强度要比它的极限抗压强度低很低很多多。所以，当荷载较大、而板又较薄时，在车轮荷载的重复作。所以，当荷载较大、而板又较薄时，在车轮荷载的重复作用下，板的底部或顶部会发生用下，板的底部或顶部会发生开裂现象开裂现象。 为了减少这些内应力的影响，避免产生不规则开裂，应为了减少这些内应力的影响，避免产生不规则开裂，应预先预先限定限定混凝土板的开裂位置，将路面划分成较小尺寸的板块，在混凝土板的开裂位置，将路面划分成较小尺寸的板块，在

14、板间板间设置纵向或横向的缝设置纵向或横向的缝。山东交通学院山东交通学院四、结构层的组合四、结构层的组合 水泥混凝土路面的结构层一般由：水泥混凝土面板、基层、水泥混凝土路面的结构层一般由：水泥混凝土面板、基层、垫层（不良地质水文条件下）和土基组成。垫层（不良地质水文条件下）和土基组成。1水泥混凝土面板水泥混凝土面板 面层板断面一般采用面层板断面一般采用等厚度等厚度形式，形式，最小厚度为最小厚度为18cm；路面板；路面板宽度一般按每车道宽，不大于宽度一般按每车道宽，不大于4.5m；路面板长度一般采用；路面板长度一般采用45m，最长不超过，最长不超过6m。11横缝横缝22纵缝纵缝山东交通学院山东交通

15、学院山东交通学院山东交通学院2基层基层 要求基层平整、坚实，具有抗变形能力强、整体性好、透水要求基层平整、坚实，具有抗变形能力强、整体性好、透水性小和耐冲刷的性能。性小和耐冲刷的性能。 （1）采用整体性好（具有较高弹性模量）的材料修筑基层，）采用整体性好（具有较高弹性模量）的材料修筑基层，可保障混凝土路面良好的使用特性和延长路面的使用寿命；可保障混凝土路面良好的使用特性和延长路面的使用寿命； （2）设置基层，可以起到防止唧泥、冰冻，以及排除渗入的）设置基层，可以起到防止唧泥、冰冻，以及排除渗入的地表水、隔断地下毛细水、缓和土基不均匀变形对面板影响等地表水、隔断地下毛细水、缓和土基不均匀变形对面

16、板影响等作用；作用； （3）设置基层可为混凝土面板的施工提供便利条件。）设置基层可为混凝土面板的施工提供便利条件。 基层的厚度以不小于基层的厚度以不小于15cm为宜，并应宽出面板，宽出的数值为宜，并应宽出面板，宽出的数值视面板采用的施工方法而异。视面板采用的施工方法而异。山东交通学院山东交通学院基层类型选用表基层类型选用表交通等级交通等级基层类型基层类型特重交通特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层凝土基层重交通重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层层中等或轻交通中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料

17、或级配粒料基层粒料或级配粒料基层山东交通学院山东交通学院 各类基层的厚度范围参照表基层类型基层类型厚度适宜的范围（厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层贫混凝土或碾压混凝土基层120200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150250沥青混凝土基层沥青混凝土基层4060沥青稳定碎石基层沥青稳定碎石基层80100级配粒料基层级配粒料基层150200多孔隙水泥稳定碎石排水基层多孔隙水泥稳定碎石排水基层100140沥青稳定碎石排水基层沥青稳定碎石排水基层80100山东交通学院山东交通学院3垫层垫层 在水温状况不良路段的路基与基层之间宜设置垫层。在水温状况不良路段的路基与

18、基层之间宜设置垫层。 垫层应具有一定的垫层应具有一定的强度强度和较好的和较好的水稳性水稳性，在冰冻地区尚应具，在冰冻地区尚应具有较好的有较好的抗冻性抗冻性。垫层的最小厚度为。垫层的最小厚度为15cm。4土基土基 理论分析表明：通过刚性面层和基层传到土基上的压力很小，理论分析表明：通过刚性面层和基层传到土基上的压力很小，一般不超过一般不超过0.05MPa。然而，如果土基的稳定性不足，在水温。然而，如果土基的稳定性不足，在水温变化的影响下出现较大变形，使土基变化的影响下出现较大变形，使土基形成不均匀支承形成不均匀支承，进而使，进而使面板在受荷时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面的破面板在受荷时

19、底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面的破坏。坏。山东交通学院山东交通学院（1 1）造成）造成路基不均匀支承路基不均匀支承的因素：的因素： 不均匀沉陷不均匀沉陷 湿软地基未达到充分固结，土质不均匀，湿软地基未达到充分固结，土质不均匀，压实不充分，新老路基交接处处理不当；压实不充分，新老路基交接处处理不当； 不均匀冻胀不均匀冻胀 在季节性冰冻地区，土质不均匀，路基潮在季节性冰冻地区，土质不均匀，路基潮湿条件发生变化处；湿条件发生变化处； 膨胀土膨胀土 在过干或过湿在过干或过湿( (相对最佳含水量相对最佳含水量) )的条件下压实，的条件下压实，排水不良等。排水不良等。（2 2）改善措施）改善措施

20、把不均匀的土掺配均匀；把不均匀的土掺配均匀； 控制压实时的含水量接近最佳含水量，并保证压实度达到控制压实时的含水量接近最佳含水量，并保证压实度达到规定要求；规定要求； 加强路基排水；加强路基排水； 加铺垫层，以缓和不均匀变形对面层的影响。加铺垫层，以缓和不均匀变形对面层的影响。山东交通学院山东交通学院4-2 4-2 水泥混凝土路面的接缝构造设计水泥混凝土路面的接缝构造设计一、纵缝与横缝一、纵缝与横缝（一）接缝设置的原因（一）接缝设置的原因 混凝土路面利用纵、横接缝，把整个路面分割成许多的板块，混凝土路面利用纵、横接缝，把整个路面分割成许多的板块，其目的是为了防止混凝土板其目的是为了防止混凝土板

21、因温度变化因温度变化而造成的不规则断裂。而造成的不规则断裂。1随着随着一年四季一年四季气温的变化，混凝土板将产生整体性的膨胀与气温的变化，混凝土板将产生整体性的膨胀与收缩。收缩。2在在昼夜昼夜气温变化时，由于温度坡差的作用，在白天混凝土板气温变化时，由于温度坡差的作用，在白天混凝土板顶面温度较底面为高，造成板的顶面温度较底面为高，造成板的中部隆起中部隆起；而在夜间板顶面温度较底面为低，会使板的而在夜间板顶面温度较底面为低，会使板的周边和角隅翘起周边和角隅翘起。山东交通学院山东交通学院 但是，这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和粘结力的但是，这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和粘结力的影影响响，

22、同时还受到混凝土板自重和车轮荷载的，同时还受到混凝土板自重和车轮荷载的约束约束。致使板内产。致使板内产生较大的应力，造成面板的断裂或拱胀破坏。生较大的应力，造成面板的断裂或拱胀破坏。 接缝构造的设计要求：应能接缝构造的设计要求：应能控制或减少控制或减少收缩应力和翘曲应力收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝，并所引起的裂缝，并提供提供足够的荷载传递能力，足够的荷载传递能力，防止防止坚硬杂物落坚硬杂物落入接缝缝隙内。入接缝缝隙内。（二）接缝的分类（二）接缝的分类 混凝土路面接缝按平面位置和方向，可分为混凝土路面接缝按平面位置和方向，可分为纵缝纵缝和和横缝横缝两大两大类；再结合接缝的功能，类；再结合接缝的

23、功能，纵缝纵缝又可细分为又可细分为纵向缩缝纵向缩缝和和纵向施工纵向施工缝缝，横缝横缝又可细分为又可细分为横向缩缝横向缩缝、胀缝胀缝和和横向施工缝横向施工缝。1纵缝纵缝 混凝土面板的纵缝是与路中线平行的接缝混凝土面板的纵缝是与路中线平行的接缝纵向施工缝纵向缩缝山东交通学院山东交通学院（1）纵向施工缝）纵向施工缝 当面板一次铺筑宽度当面板一次铺筑宽度小于小于路面宽度时，应设纵向施工缝。路面宽度时，应设纵向施工缝。 纵向施工缝的接缝形式有两种：纵向施工缝的接缝形式有两种： 一般情况下，纵向施工缝采用一般情况下，纵向施工缝采用平缝形式平缝形式，需要设拉杆，需要设拉杆，其构造如图其构造如图2-4-7 a

24、）所示。）所示。 为了更好的传力，纵向施工缝也可采用为了更好的传力，纵向施工缝也可采用企口缝形式企口缝形式，仍，仍需要设拉杆，其构造如图需要设拉杆，其构造如图2-4-7 b）所示。）所示。纵缝纵缝山东交通学院山东交通学院山东交通学院山东交通学院（2）纵向缩缝）纵向缩缝 反之，当混凝土板一次铺筑的宽度反之，当混凝土板一次铺筑的宽度大于大于4.5m时，其间应增设时，其间应增设纵向缩缝，以减小收缩应力和温度翘曲应力。纵向缩缝，以减小收缩应力和温度翘曲应力。 纵缝纵缝山东交通学院山东交通学院（2）纵向缩缝）纵向缩缝 反之，当混凝土板一次铺筑的宽度反之，当混凝土板一次铺筑的宽度大于大于4.5m时，其间应

25、增设时，其间应增设纵向缩缝，以减小收缩应力和温度翘曲应力。纵向缩缝，以减小收缩应力和温度翘曲应力。 纵向缩缝宜采用假缝形式，并设置拉杆，如图纵向缩缝宜采用假缝形式，并设置拉杆，如图2-4-8所示。所示。 纵缝纵缝山东交通学院山东交通学院2横缝横缝 横缝是垂直于路中线方向的接缝，可分为横缝是垂直于路中线方向的接缝，可分为横向缩缝横向缩缝、胀缝胀缝和和横向施工缝横向施工缝。（1）横向缩缝）横向缩缝 横向缩缝是为了减小收缩应力和温度翘曲应力而设置。横向缩缝是为了减小收缩应力和温度翘曲应力而设置。 横向缩缝常采用横向缩缝常采用假缝形式假缝形式，一般，一般不需要不需要设置传力杆，其构设置传力杆，其构造如

26、图造如图2-4-9 a)所示。所示。 为了提高接缝的传荷能力，在为了提高接缝的传荷能力，在交通繁重的道路上交通繁重的道路上，横向缩，横向缩缝宜缝宜加设加设传力杆；另外，在传力杆；另外，在邻近横向胀缝邻近横向胀缝或或路面纵向自由端部路面纵向自由端部的的3条缩缝内，均宜加设传力杆，其构造如图条缩缝内，均宜加设传力杆，其构造如图2-4-9 b）所示。）所示。山东交通学院山东交通学院（2）胀缝）胀缝 胀缝的设置是为了给混凝土面层的膨胀提供伸长的余地，以胀缝的设置是为了给混凝土面层的膨胀提供伸长的余地，以免产生过大的免产生过大的热压应力热压应力。 胀缝的位置胀缝的位置 在邻近桥梁或其它固定构筑物处、与柔

27、性路面相接处，隧道在邻近桥梁或其它固定构筑物处、与柔性路面相接处，隧道口、小半径平曲线和凹形竖曲线纵坡变换处，平面交叉口，以口、小半径平曲线和凹形竖曲线纵坡变换处，平面交叉口，以及路面厚度变化处等均应设置胀缝。及路面厚度变化处等均应设置胀缝。（注：在邻近构造物或与沥青路面结合处的胀缝，应根据实际情况设置（注：在邻近构造物或与沥青路面结合处的胀缝，应根据实际情况设置23条胀缝）条胀缝） 除上述位置以外的胀缝宜尽量不设或少设。胀缝的间距应根除上述位置以外的胀缝宜尽量不设或少设。胀缝的间距应根据施工季节、施工温度、混凝土的膨胀性，并结合当地的经验据施工季节、施工温度、混凝土的膨胀性，并结合当地的经验

28、而定。而定。横缝横缝山东交通学院山东交通学院胀缝的形式胀缝的形式 胀缝常采用平缝形式，缝宽胀缝常采用平缝形式，缝宽22.5cm，并要求设置滑动传力，并要求设置滑动传力杆，以提供传荷能力。其构造如图杆，以提供传荷能力。其构造如图2-4-11 a）所示。）所示。 横缝横缝山东交通学院山东交通学院胀缝的形式胀缝的形式 胀缝采用平缝形式，缝宽胀缝采用平缝形式，缝宽22.5cm，并要求设置滑动传力杆，并要求设置滑动传力杆，以提供传荷能力。其构造如图以提供传荷能力。其构造如图2-4-11 a）所示。）所示。 与结构物交接处的胀缝无法设传力杆时，可采用加设边缘钢与结构物交接处的胀缝无法设传力杆时，可采用加设

29、边缘钢筋，或加厚边部的措施，其构造分别如图筋，或加厚边部的措施，其构造分别如图2-4-11 b）、）、c）所示。）所示。横缝横缝山东交通学院山东交通学院横缝横缝（3）横向施工缝）横向施工缝 在每日施工的终了，或混凝土浇筑过程中因故中断时，必须在每日施工的终了，或混凝土浇筑过程中因故中断时，必须设置横向施工缝，其位置宜设在胀缝或横向缩缝位置处。设置横向施工缝，其位置宜设在胀缝或横向缩缝位置处。 设在胀缝处的横向施工缝，应按照胀缝进行处理，其构造设在胀缝处的横向施工缝，应按照胀缝进行处理，其构造与图与图2-4-11 a）相同；）相同； 设在横向缩缝处的横向施工缝，应采用平缝加传力杆的型设在横向缩缝

30、处的横向施工缝，应采用平缝加传力杆的型式，其构造如图式，其构造如图2-4-10所示。所示。山东交通学院山东交通学院3拉杆与传力杆拉杆与传力杆 （1）拉杆：作用是拉紧相邻板块，不让它们产生分离。）拉杆：作用是拉紧相邻板块，不让它们产生分离。 拉杆应采用拉杆应采用螺纹钢筋螺纹钢筋，设在板厚的中央，并应对拉杆中部，设在板厚的中央，并应对拉杆中部l0cm范围内进行防锈处理。范围内进行防锈处理。 拉杆长度、直径及横向间距，可根据板宽和板厚参照设计规拉杆长度、直径及横向间距，可根据板宽和板厚参照设计规范选用。最外边的拉杆距接缝或自由边的距离一般为范选用。最外边的拉杆距接缝或自由边的距离一般为2535cm。

31、板宽/m钢筋钢筋山东交通学院山东交通学院 （2）传力杆：作用是为了提高接缝的传荷能力。）传力杆：作用是为了提高接缝的传荷能力。 传力杆应采用传力杆应采用光面圆钢筋光面圆钢筋，设在板厚的中央，其长度的一半，设在板厚的中央，其长度的一半再加再加5cm范围内，应涂以沥青或加塑料套管。范围内，应涂以沥青或加塑料套管。 胀缝处的传力杆，尚应在涂沥青一端加一套子，内留胀缝处的传力杆，尚应在涂沥青一端加一套子，内留3cm的空的空隙，填以纱头或泡沫塑料。套子端宜在相邻板中交错布置。隙，填以纱头或泡沫塑料。套子端宜在相邻板中交错布置。 传力杆的长度、直径及横向间距，可根据板厚参照设计规范传力杆的长度、直径及横向

32、间距，可根据板厚参照设计规范选用。最外边的传力杆距接缝或自由边的距离一般为选用。最外边的传力杆距接缝或自由边的距离一般为1525cm。 板厚/m钢筋钢筋山东交通学院山东交通学院二、接缝材料二、接缝材料 水泥混凝土路面接缝的好坏，对于保证路面的使用质量至关水泥混凝土路面接缝的好坏，对于保证路面的使用质量至关重要，接缝常出现的问题有：渗水、填缝料外溢、填缝料老化、重要，接缝常出现的问题有：渗水、填缝料外溢、填缝料老化、杂物嵌入等。杂物嵌入等。 接缝槽口超过接缝槽口超过3mm时，均须加以封填，封填材料分为时，均须加以封填，封填材料分为填缝料填缝料和和填缝板填缝板两类。两类。山东交通学院山东交通学院1

33、填缝料填缝料 填缝料应富有弹性、可压缩性大，不溶于水、不渗水，高温填缝料应富有弹性、可压缩性大，不溶于水、不渗水，高温不溢出、低温不脆裂和耐疲劳，并能同混凝土表面粘附牢固。不溢出、低温不脆裂和耐疲劳，并能同混凝土表面粘附牢固。 加热式填缝料加热式填缝料有：沥青玛蹄脂类、沥青橡胶类和聚氯乙烯胶有：沥青玛蹄脂类、沥青橡胶类和聚氯乙烯胶泥类等；泥类等； 常温式填缝料常温式填缝料有：聚氨脂焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青橡有：聚氨脂焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青橡胶类等。胶类等。2填缝板填缝板 填缝板应能很好的适应混凝土面板的膨胀与收缩，施工时不填缝板应能很好的适应混凝土面板的膨胀与收缩，施工时不变形，耐久

34、性良好。变形，耐久性良好。 常采用：杉木板、纤维板、泡沫橡胶板、泡沫树脂板等。常采用：杉木板、纤维板、泡沫橡胶板、泡沫树脂板等。山东交通学院山东交通学院三、交叉口接缝的布置三、交叉口接缝的布置 交叉口混凝土面板的接缝布置交叉口混凝土面板的接缝布置应与交通流向相适应应与交通流向相适应，并做到，并做到易于排水、整齐美观、施工方便。易于排水、整齐美观、施工方便。 混凝土面板的接缝混凝土面板的接缝宜正交宜正交，尽量将锐角放置在非主要行车的，尽量将锐角放置在非主要行车的部位，且在板角处加设补强钢筋网或角隅钢筋；面板部位，且在板角处加设补强钢筋网或角隅钢筋；面板分块不宜分块不宜过小过小，接缝边长不应小于，

35、接缝边长不应小于1m。相邻板的接缝应对齐相邻板的接缝应对齐，一般不，一般不得形成得形成错缝错缝。山东交通学院山东交通学院四、补强钢筋四、补强钢筋 当混凝土板纵、横自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性当混凝土板纵、横自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性变形时，可沿变形时，可沿板的边缘板的边缘加设补强钢筋；同样，在加设补强钢筋；同样，在角隅处角隅处为了防为了防止板角断裂，可加设发针形钢筋或钢筋网。止板角断裂，可加设发针形钢筋或钢筋网。 1板边补强板边补强 一般选用一般选用2根根1216的螺纹钢筋，平行布置在板的下部距离的螺纹钢筋，平行布置在板的下部距离板底板底1/4板厚处，并不得小于板厚处，并不得

36、小于5cm；间距为；间距为10cm。钢筋两端向上。钢筋两端向上弯起。弯起。山东交通学院山东交通学院2角隅补强角隅补强 一般选用一般选用2根根1214的螺纹钢筋，以发针形式布置在板的上的螺纹钢筋，以发针形式布置在板的上部，距离板顶不得小于部，距离板顶不得小于5cm； 也可以采用双层钢筋网进行补强，选用也可以采用双层钢筋网进行补强，选用6的圆钢筋，布置在的圆钢筋，布置在面板的上、下部，距离板顶和板底以面板的上、下部，距离板顶和板底以510cm为宜。为宜。山东交通学院山东交通学院4-3 4-3 水泥混凝土路面板厚水泥混凝土路面板厚的设计的设计 公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范 J

37、TG D40-2011所列出的所列出的设计方法设计方法是：是：以弹性半无限地基、有限大矩形板模以弹性半无限地基、有限大矩形板模型为基础，以型为基础，以100kN单轴双轮组标准单轴双轮组标准轴载作用于轴载作用于矩形板纵向边缘中部矩形板纵向边缘中部产生产生的最大荷载应力控制设计。的最大荷载应力控制设计。 采用采用可靠度设计方法可靠度设计方法，以，以荷载应力荷载应力和和温度应力温度应力产生的产生的综合疲劳损坏综合疲劳损坏作为作为设计标准设计标准，进行水泥混凝土路面板厚，进行水泥混凝土路面板厚的设计。的设计。临界荷位临界荷位路面板的纵缝边缘的路面板的纵缝边缘的中部中部山东交通学院山东交通学院一、交通荷

38、载分析一、交通荷载分析（一）轴载换算（一）轴载换算 水泥混凝土路面承受着水泥混凝土路面承受着不同不同轴型和轴重的各种车辆荷载的重轴型和轴重的各种车辆荷载的重复作用，复作用，按按“由荷载应力与温度应力综合疲劳损耗等效由荷载应力与温度应力综合疲劳损耗等效”的原的原则则，把各种车辆荷载的作用次数换算为，把各种车辆荷载的作用次数换算为标准轴载的作用次数标准轴载的作用次数。 水泥混凝土路面设计中也以汽车轴重为水泥混凝土路面设计中也以汽车轴重为100kN的单轴双轮组的单轴双轮组荷载荷载作为标准轴载，记作作为标准轴载，记作BZZ-100。 所谓所谓等效等效，是指同一路面结构在不同轴载作用下达到，是指同一路面

39、结构在不同轴载作用下达到相同的相同的疲劳程度疲劳程度。我国把。我国把疲劳断裂疲劳断裂作为混凝土路面的损坏标准，因而作为混凝土路面的损坏标准，因而以疲劳断裂为标准以疲劳断裂为标准来建立疲劳方程，推导产生等效疲劳损耗时来建立疲劳方程，推导产生等效疲劳损耗时的的轴载换算公式轴载换算公式和和换算系数换算系数。山东交通学院山东交通学院161100niiiisPNN 把不同轴轮型和轴载的作用次数，以把不同轴轮型和轴载的作用次数，以100kN单轴双轮组单轴双轮组荷载为标准轴载，按下式进行换算：荷载为标准轴载，按下式进行换算：i 1.0山东交通学院山东交通学院1交通分级交通分级 水泥混凝土路面所承受的轴载作用

40、，按照水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按照设计基准期内设计基准期内设计设计车道车道临界荷位临界荷位承受的标准轴载当量累计作用次数，划分为承受的标准轴载当量累计作用次数，划分为特重特重交通交通、重交通重交通、中等交通中等交通和和轻交通轻交通四级四级。（二）交通分级和设计基准期（二）交通分级和设计基准期山东交通学院山东交通学院2. 2. 设计基准期设计基准期 路面设计基准期是计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度路面设计基准期是计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的量与时间关系所取用的基准时间基准时间。也可理解为：。也可理解为：保证路面结构保证路面结构达到规定可靠度指标的达到规定可

41、靠度指标的有效期间有效期间。 设计基准期与设计基准期与公路等级公路等级有关，可根据公路在路网中的有关，可根据公路在路网中的功能定功能定位，位，当地当地国民经济发展的需求国民经济发展的需求以及以及投资条件投资条件等因素，经综合论等因素，经综合论证后确定。证后确定。山东交通学院山东交通学院（三）标准轴载累计作用次数（三）标准轴载累计作用次数 1. 交通调查与分析交通调查与分析 设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方法确设计车道使用初期的年平均日货车交通量，可按下述方法确定：定： 利用当地交通量观测和统计资料，获得所设计公路初期的年利用当地交通量观测和统计资料，获得所设计公路初期的年平均日

42、交通量（双向）和车辆组成数据，剔除平均日交通量（双向）和车辆组成数据，剔除2轴轴4轮以下轮以下的客、的客、货车交通量，得到货车交通量，得到初期的年平均日交通量（双向）。初期的年平均日交通量（双向）。山东交通学院山东交通学院单向车道数单向车道数1234车道分配系数车道分配系数1.00.81.00.60.80.50.75交通量车道分配系数表交通量车道分配系数表（1）交通量）交通量方向分布系数方向分布系数 调查分析双向交通分布情况，选取交通量方向分布系数，一调查分析双向交通分布情况，选取交通量方向分布系数，一般情况下采用般情况下采用0.5。（2）交通量）交通量车道分配系数车道分配系数 依据设计公路的

43、车道数，参照下表选用依据设计公路的车道数，参照下表选用:山东交通学院山东交通学院（3）标准轴载累计作用次数）标准轴载累计作用次数 设计基准期内水泥混凝土面层设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处临界荷位处所承受的标准轴载所承受的标准轴载累计作用次数累计作用次数Ne可按下式计算：可按下式计算：365 1)1(tseNN式中：式中： N Ne e标准轴载累计作用次数；标准轴载累计作用次数； N Nss路面使用初期，路面使用初期，100kN100kN单轴单轴- -双轮组标准轴载的年平双轮组标准轴载的年平均日作用次数；均日作用次数； t t 设计基准期；设计基准期； 交通量年平均增长率；交通量年平均增长

44、率； 临界荷位处的车辆临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数轮迹横向分布系数，按下表选用：，按下表选用：山东交通学院山东交通学院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0.170.22二级及二级以下二级及二级以下公路公路行车道宽行车道宽7m0.340.39行车道宽行车道宽7m0.540.62车辆轮迹横向分布系数表车辆轮迹横向分布系数表山东交通学院山东交通学院 公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011JTG D40-2011中，在中，在水泥混凝土路面荷载应力分析计算时，采用的是水泥混凝土路面荷载应力分析计算时，采用的是

45、弹性三层弹性三层体系模型体系模型，即，即地基地基、基层基层和和面层板面层板。 当面层板下设有基层和底基层时，当面层板下设有基层和底基层时，依据依据“等弯曲刚度等弯曲刚度”的原则的原则，将基层和底基层，将基层和底基层换算换算为回弹模量和厚度当量的为回弹模量和厚度当量的单单层结构层结构。 最终用最终用一个一个基层顶面当量回弹模量来代表基层和地基两基层顶面当量回弹模量来代表基层和地基两个层次模量大小。个层次模量大小。二、二、 基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量山东交通学院山东交通学院基层和底基层的当量模量E Ex x，当量厚度h hx x混凝土面板混凝土面板 EC基层基层 E1 厚度厚度h

46、1底基层底基层 E2 厚度厚度h2土基土基 E0混凝土面板混凝土面板 EC基层和底基层的当量模基层和底基层的当量模量量Ex，当量厚度，当量厚度hx土基土基 E02221222121hhEhEhEx3/112xxxEDh山东交通学院山东交通学院基层顶面的当量模量EtEt混凝土面板混凝土面板 EC基层和底基层的基层和底基层的当量模量当量模量Ex，当量当量厚度厚度hx土基土基 E0基层顶面的当量基层顶面的当量模量模量Et混凝土面板混凝土面板 EC3/100EEEahExbxt山东交通学院山东交通学院1 1 新建公路的基层顶面当量模量 新建公路的基层顶面当量回弹模量和基层当量厚新建公路的基层顶面当量回

47、弹模量和基层当量厚度计算公式：度计算公式：3/100EEEahExbxt山东交通学院山东交通学院式中： E Et t基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量(MPa)(MPa)； E Ex x基层和底基层基层和底基层( (或垫层）的当量回弹模量或垫层）的当量回弹模量(MPa)(MPa)； E E0 0路床顶面的回弹模量路床顶面的回弹模量(MPa)(MPa)； h hx x基层和底基层基层和底基层( (或垫层）的当量厚度或垫层）的当量厚度(m)(m)； a a、b b 与与E Ex x / / E E0 0有关的回归系数。有关的回归系数。3/100EEEahExbxt山东交通学院山东交通学院

48、2221222121hhEhEhEx3/112xxxEDh1221122132231111412hEhEhhhEhEDx 45. 0051. 1122. 6EEax55. 0044. 11EEbx hx基层和底基层基层和底基层(或垫层）的当量厚度或垫层）的当量厚度(m)； Dx基层和底基层的当量弯曲刚度基层和底基层的当量弯曲刚度(MN-m)； E1 、 E2基层和底基层基层和底基层(或垫层）的回弹模量或垫层）的回弹模量(MPa)； h1、 h2基层和底基层的厚度基层和底基层的厚度(m) 。山东交通学院山东交通学院（1 1）当新建公路路面板下当新建公路路面板下设有基层、底基层及垫层时设有基层、底

49、基层及垫层时，可可按此方法按此方法先先将底基层和垫层换算成具有当量回弹模和当量厚将底基层和垫层换算成具有当量回弹模和当量厚度的单层，然后度的单层，然后再再与基层一起计算基层顶面的当量回弹模量。与基层一起计算基层顶面的当量回弹模量。 （2 2）当新建公路路面板下）当新建公路路面板下无无底基层和垫层时底基层和垫层时，相应层的，相应层的厚度和回弹模量分别以厚度和回弹模量分别以0 0代入进行计算。代入进行计算。注：注：山东交通学院山东交通学院2 2 原有路面的顶面当量回弹模量值 在旧柔性路面上加铺水泥混凝土面层时，应按在旧柔性路面上加铺水泥混凝土面层时，应按承承载板试验载板试验或或弯沉测定法弯沉测定法

50、确定原有路面顶面的当量确定原有路面顶面的当量回弹模量回弹模量E Et t。 （1 1）承载板试验）承载板试验实测即可实测即可直接得到直接得到原有路面的顶面当量原有路面的顶面当量回弹模量回弹模量E Et t。 （2 2）当采用汽车实测路段的弯沉值后）当采用汽车实测路段的弯沉值后，可按柔性路面，可按柔性路面旧旧路补强路补强中的计算方法，确定中的计算方法，确定计算回弹弯沉值计算回弹弯沉值( (其中保证率其中保证率系数系数采用采用2.0)2.0)后，按下式后，按下式转换成转换成基层顶面的当量回弹模基层顶面的当量回弹模量量E Et t：04.1013739lEt山东交通学院山东交通学院式中： l0以后轴

51、重以后轴重100kN的车辆进行弯沉测定，经统计整理的车辆进行弯沉测定，经统计整理后得到的原路面计算回弹弯沉值，以后得到的原路面计算回弹弯沉值，以0.01mm计。计。 新建道路的水泥混凝土路面板下必须设置新建道路的水泥混凝土路面板下必须设置最小厚度为最小厚度为0.150.20m的垫层与基层的垫层与基层，或者是具有足够刚度的，或者是具有足够刚度的老路老路面面。04. 1013739lEt山东交通学院山东交通学院四、 水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量 水泥混凝土面层的设计强度是以水泥混凝土面层的设计强度是以弯拉强度弯拉强度作为设作为设计控制指标的，在进行路面设计时，应取水泥混计控制指标的，在进行路

52、面设计时，应取水泥混凝土凝土15cm15cm15cm15cm55cm55cm的小梁试件在三分点加载的小梁试件在三分点加载试验确定，并以其试验确定，并以其28d28d龄期龄期的计算弯拉强度作为设的计算弯拉强度作为设计标准。计标准。 特殊的，当混凝土浇筑后特殊的，当混凝土浇筑后90d90d内不开放交通时，可内不开放交通时，可采用采用90d90d龄期龄期的弯拉强度。其值一般可按的弯拉强度。其值一般可按28d28d龄期龄期强度的强度的1.11.1倍计。各交通等级要求的混凝土弯拉强倍计。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于下表的规定。度标准值不得低于下表的规定。山东交通学院山东交通学院混凝土弯拉

53、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水泥混凝土的弯拉强度标准值拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的钢纤维混凝土的弯拉强度标准值弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0山东交通学院山东交通学院混凝土弯拉弹性模量 在设计混凝土路面时，采用的混凝土弯拉弹性模在设计混凝土路面时，采用的混凝土弯拉弹性模量应量应以试验实测为准以试验实测为准。（其试件尺寸和加载方式。（其试件尺寸和加载方式同弯拉强度试验，并采用挠度法，分四级加荷，同弯拉强度试验，并采用挠度法，分四级加荷，以极限弯拉荷载之半时的割线模量为标准。）以极限弯拉荷载之半时的割线模量为标准。

54、） 如无实测条件，可参照各级交通等级要求的混凝如无实测条件，可参照各级交通等级要求的混凝土设计弯拉强度和弹性模量按下表选用。土设计弯拉强度和弹性模量按下表选用。山东交通学院山东交通学院混凝土的设计弯拉强度与弹性模量表 交交 通通 等等 级级特重、重特重、重中等、轻中等、轻普通混凝土普通混凝土设计弯拉强度设计弯拉强度 (MPa)5.04.5弯拉弹性模量弯拉弹性模量Ec(103MPa)3028碾压混凝土碾压混凝土设计弯拉强度设计弯拉强度 (MPa)5.04.54弯拉弹性模量弯拉弹性模量Ec(103MPa)RCC FRCC35 33RCC FRCC33 31RCC FRCC31 29RCC碾压混凝土

55、；碾压混凝土； FRCC掺加粉煤灰的碾压混凝土掺加粉煤灰的碾压混凝土山东交通学院山东交通学院五 、荷载应力计算 在刚性路面设计中应反映在刚性路面设计中应反映轮载的动力作用轮载的动力作用对路面对路面产生的附加影响，即行驶的动荷载与静荷载对路产生的附加影响，即行驶的动荷载与静荷载对路面板疲劳损耗的差别；又因刚性路面板对面板疲劳损耗的差别；又因刚性路面板对超重荷超重荷载载的疲劳影响很敏感。的疲劳影响很敏感。 因此设计中要考虑汽车实际行驶中的因此设计中要考虑汽车实际行驶中的超载、偏载超载、偏载以及以及路面结构工作条件不均匀路面结构工作条件不均匀等因素对路面板内等因素对路面板内荷载应力的影响。荷载应力的

56、影响。 对上述二种影响采用对上述二种影响采用综合影响系数综合影响系数K Kc c来表示，其来表示，其取值见下表：取值见下表：山东交通学院山东交通学院综合影响系数K Kc c表交通等级交通等级特重特重重重中等中等轻轻综合影响系综合影响系数数Kc1.451.451.351.351.201.201.101.10当量回弹模当量回弹模量量Et(MPa)(MPa)12012010010080806060山东交通学院山东交通学院应力折减系数K Kr r 考虑到接缝间的考虑到接缝间的不同状态不同状态，使其，使其传荷能力相应的传荷能力相应的不同不同，可用接缝传荷能力的，可用接缝传荷能力的应力折减系数应力折减系数

57、K Kr r来表来表示。示。 当纵缝为当纵缝为设拉杆的平缝型设拉杆的平缝型时，时，K Kr r可取可取0.870.870.92(0.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值值) )； 纵缝为纵缝为设拉杆的企口缝型设拉杆的企口缝型时，时，K Kr r取用取用0.760.760.840.84； 自由边自由边时，时， K Kr r取为取为1.01.0。山东交通学院山东交通学院疲劳应力系数K Kf f 不同设计年限的不同设计年限的累计疲劳作用累计疲劳作用不同，采用设计使不同，采用设计使用年限内荷载应力累计疲劳作用的用年限内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数疲劳应

58、力系数Kf来表示。来表示。 该系数的计算公式为：该系数的计算公式为：efNk式中：式中： k kf f设计基准期内的荷载疲劳应力系数；设计基准期内的荷载疲劳应力系数； N Ne e设计基准期内标准轴载累计作用次数；设计基准期内标准轴载累计作用次数； 与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、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，连续配筋混凝土，=0.057=0.057；碾压混凝土和贫混凝土，；碾压混凝土和贫混凝土，=0=0. .065065；山东交通学院山东交通学院 标准轴载P PS S在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按下式确定：pscfrprkkk260. 00

59、77. 0hrps31537.0tcEEhr山东交通学院山东交通学院 式中： prpr标准轴载标准轴载P Ps s在临界荷位处的荷载疲劳应力在临界荷位处的荷载疲劳应力(MPa)(MPa)； psps标准轴载标准轴载P PS S在在四边自由板四边自由板的临界荷位处产生的荷载疲劳的临界荷位处产生的荷载疲劳应力应力(MPa)(MPa) ； k kr r 考虑接缝传荷能力的考虑接缝传荷能力的应力折减系数应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝，纵缝为设拉杆的平缝时，时，k kr r =0.87 =0.870.92(0.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值值) )；纵

60、缝为不设拉杆的平缝或自由边时，；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，k kr r =1.0 =1.0；纵缝为设拉；纵缝为设拉杆的企口缝时，杆的企口缝时，k kr r=0.76=0.760.840.84； k kf f 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的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疲劳应力系数； k kc c考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏的考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数。综合影响系数。：pscfrprkkk山东交通学院山东交通学院 r r混凝土板的相对刚度半径混凝土板的相对刚度半径(m)(m) ； h h混凝土板的厚度混凝土板的厚度(m)(m)； Ec