道路路基路面结构-刚性路面

道路工程徐家钰程家驹同济大学出版社

通过本次课的学习，应掌握刚性路面的特点及其常见的损坏现象，刚性路面接缝设计；熟悉刚性路面的结构组合，引起路基不均匀支承的因素及其改善措施。本次授课的重点：刚性路面的优、缺点及其常见的损坏现象，刚性路面接缝设计。难点：刚性路面接缝的结构设计。目的要求重点与难点第二篇道路路基路面结构第4章刚性路面（1-2节）

刚性路面即指水泥混凝土路面，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、钢纤维混凝土等面层板与基（垫）层所组成的路面结构。第4章刚性路面

广泛采用的刚性路面是就地浇筑的素混凝土路面——简称混凝土路面。这种路面是以水泥与水合成的水泥浆为结合料、碎（砾）石为骨料、砂为填充料，按适当的配合比例，经拌和、摊铺、振捣、整平和养生而筑成，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。第4章刚性路面

§4-1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）优点1．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。因此，具有很好的承载能力和扩散荷载的能力，而且耐久性好，一般可以使用20～30年以上。2．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。因此，其热稳定性、水稳定性和时间稳定性好。尤其是强度将随时间而逐渐增高，而不会出现“老化”现象。3．平整度和粗糙度较好尽管路表面有接缝，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，能够为路面提供了一定的粗糙度。4．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。（二）缺点1．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，容易导致板边和板角破坏。（2）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。2．竣工后不能立即开放交通施工结束后至少要经过15～20天的湿治养生，才能开放交通。3．挖掘和修补困难路面破坏后，挖掘和修补工作相当困难，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。4．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明显的刺目感觉。5．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强度，很容易引起面板的断裂。6．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。7．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。二、水泥混凝土路面的损坏现象1．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、级配、施工不良；地基塑性变形过量，使板底失去支撑等。2．碎裂出现在横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米的范围内。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、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。3．唧泥汽车行至接缝缝处时，缝内内溅出稀泥的的现象称为唧唧泥。原因是水分沿沿缝隙下渗而而积聚在局部部脱空的板下下，在重轮载载的作用下，，积水变为有有压水同基层层内浸湿的细细集料搅混成成悬液，并沿沿接缝喷溅而而出。而唧泥泥出现后，促促使面层板的的边缘和角隅隅部分逐渐失失去支撑，最最终导致断裂裂。4．错台横向接缝或裂裂缝两侧的面面板端部出现现的竖向相对位移移称错台。错台的出现降降低了行车的的平稳性和舒舒适性。5．拱起混凝土路面面面板在热膨胀胀受到约束时时，某一接缝缝两侧的数块块板突然出现现向上的屈曲曲失稳现象称称拱起。主要原因：主主要是填料失失效，让硬物物落入接缝，，致使面板变变形受限。此外，还有一一些非结构性性的损坏，如如：剥落、纹纹裂、磨光、、麻面等损坏坏现象。三、刚性路面面的工作特性性刚性路面强度度高、板体性性好，在荷载载作用下产生生的变形小，，路面板通常常处于弹性工工作状态；同同时由于混凝凝土路面板体体在荷载作用用下产生的挠挠度小，其下下地基所产生生的变形也小小，同样可被被视为弹性。。因此，水泥混凝土路路面可以看成成是被支承在在弹性地基上上的弹性薄板。1．在车轮荷载载作用下当荷载作用于于板中时，板的顶面会会出现压应力，而板的底面面会产生拉应力；当荷载作用于于板角时，板的底面会会出现压应力，而板顶面则则会出现弯拉应力。2．在自然因素素作用下水泥混凝土路路面在温度和湿度的作用下，板板内会产生内内应力。由于混凝土板板的极限抗弯弯拉强度要比比它的极限抗抗压强度低很多。所以，当荷荷载较大、而而板又较薄时时，在车轮荷荷载的重复作作用下，板的的底部或顶部部会发生开裂现象。为了减少这些些内应力的影影响，避免产产生不规则开开裂，应预先限定混凝土板的开开裂位置，将将路面划分成成较小尺寸的的板块，在板板间设置纵向或横横向的缝。四、结构层的的组合水泥混凝土路路面的结构层层一般由：水水泥混凝土面面板、基层、、垫层（不良良地质水文条条件下）和土土基组成。1．水泥混凝土土面板面层板断面一一般采用等厚度形式，最小厚度为18cm；路面板宽度度一般按每车车道宽，不大大于4.5m；路面板长度度一般采用4～5m，最长不超过过6m。1—横缝2—纵缝2．基层要求基层平整整、坚实，具具有抗变形能能力强、整体体性好、透水水性小和耐冲冲刷的性能。。（1）采用整体性性好（具有较较高弹性模量量）的材料修修筑基层，可可保障混凝土土路面良好的的使用特性和和延长路面的的使用寿命；；（2）设置基层，，可以起到防防止唧泥、冰冰冻，以及排排除渗入的地地表水、隔断断地下毛细水水、缓和土基基不均匀变形形对面板影响响等作用；（3）设置基层可可为混凝土面面板的施工提提供便利条件件。基层的厚度以以不小于15cm为宜，并应宽宽出面板，宽宽出的数值视视面板采用的的施工方法而而异。基层类型选用用表交通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层各类基层的厚厚度范围参照照表基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120～200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150～250沥青混凝土基层40～60沥青稳定碎石基层80～100级配粒料基层150～200多孔隙水泥稳定碎石排水基层100～140沥青稳定碎石排水基层80～1003．垫层在水温状况不不良路段的路路基与基层之之间宜设置垫垫层。垫层应具有一一定的强度和较好的水稳性，在冰冻地区区尚应具有较较好的抗冻性。垫层的最小小厚度为15cm。4．土基理论分析表明明：通过刚性性面层和基层层传到土基上上的压力很小小，一般不超超过0.05MPa。然而，如果果土基的稳定定性不足，在在水温变化的的影响下出现现较大变形，，使土基形成不均匀支支承，进而使面板板在受荷时底底部产生过大大的弯拉应力力，导致混凝凝土路面的破破坏。（1）造成路基不均匀支支承的因素：①不均匀沉陷陷湿软地地基未达到充分固结，土质不均匀，压实不充分，新老路基交接接处处理不当当；②不均匀冻胀胀在季节性冰冻地地区，土质不不均匀，路基潮湿条件件发生变化处；③膨胀土在在过干或过过湿(相对最佳含水水量)的条件下压实，排水不良等。。（2）改善措施①把不均匀的土掺配均匀；②控制压实时时的含水量接接近最佳含水水量，并保证证压实度达到到规定要求；③加强路基排水水；④加铺垫层，以缓和和不均匀变形形对面层的影响。§4-2水泥混凝土路路面的接缝构构造设计一、纵缝与横横缝（一）接缝设设置的原因混凝土路面利利用纵、横接接缝，把整个个路面分割成成许多的板块块，其目的是是为了防止混混凝土板因温度变化而造成的不规规则断裂。1．随着一年四季气温的变化，，混凝土板将将产生整体性性的膨胀与收收缩。2．在昼夜气温变化时，，由于温度坡坡差的作用，，在白天混凝凝土板顶面温温度较底面为为高，造成板板的中部隆起；而在夜间板顶顶面温度较底底面为低，会会使板的周边和角隅翘翘起。但是，这些变变形会受到板板与基础之间间的摩阻力和和粘结力的影响，同时还受到到混凝土板自自重和车轮荷荷载的约束。致使板内产产生较大的应应力，造成面面板的断裂或或拱胀破坏。。接缝构造的设设计要求：应应能控制或减少收缩应力和翘翘曲应力所引引起的裂缝，，并提供足够的荷载传传递能力，防止坚硬杂物落入入接缝缝隙内内。（二）接缝的的分类混凝土路面接接缝按平面位位置和方向，，可分为纵缝和横缝两大类；再结结合接缝的功功能，纵缝又可细分为纵向缩缝和纵向施工缝，横缝又可细分为横向缩缝、胀缝和横向施工缝缝。1．纵缝混凝土面板板的纵缝是是与路中线线平行的接接缝（1）纵向施工工缝当面板一次次铺筑宽度度小于路面宽度时时，应设纵纵向施工缝缝。纵向向施工缝的的接缝形式式有两种：：①一般情况况下，纵向向施工缝采采用平缝形式，需要设拉拉杆，其构构造如图2-4-7a）所示。②为了更好好的传力，，纵向施工工缝也可采采用企口缝形式式，仍需要设设拉杆，其其构造如图图2-4-7b）所示。纵缝（2）纵向缩缝缝反之，当混混凝土板一一次铺筑的的宽度大于4.5m时，其间应应增设纵向向缩缝，以以减小收缩缩应力和温温度翘曲应应力。纵向缩缝宜宜采用假缝缝形式，并并设置拉杆杆，如图2-4-8所示。纵缝2．横缝横缝是垂直直于路中线线方向的接接缝，可分分为横向缩缝、胀缝和横向施工缝缝。（1）横向缩缝缝横向缩缝是是为了减小小收缩应力力和温度翘翘曲应力而而设置。①横向缩缝缝常采用假缝形式，一般不需要设置传力杆杆，其构造造如图2-4-9a)所示。②为了提高高接缝的传传荷能力，，在交通繁重的的道路上，横向缩缝缝宜加设传力杆；另另外，在邻近横向胀胀缝或路面纵向自自由端部的3条缩缝内，，均宜加设设传力杆，，其构造如如图2-4-9b）所示。（2）胀缝胀缝的设置置是为了给给混凝土面面层的膨胀胀提供伸长长的余地，，以免产生生过大的热压应力。①胀缝的位位置在邻近桥梁梁或其它固固定构筑物物处、与柔柔性路面相相接处，隧隧道口、小小半径平曲曲线和凹形形竖曲线纵纵坡变换处处，平面交交叉口，以以及路面厚厚度变化处处等均应设设置胀缝。。（注：在邻邻近构造物物或与沥青青路面结合合处的胀缝缝，应根据据实际情况况设置2～3条胀缝）除上述位置置以外的胀胀缝宜尽量量不设或少少设。胀缝缝的间距应应根据施工工季节、施施工温度、、混凝土的的膨胀性，，并结合当当地的经验验而定。横缝②胀缝的形形式胀缝常采用用平缝形式式，缝宽2～2.5cm，并要求设设置滑动传传力杆，以以提供传荷荷能力。其其构造如图图2-4-11a）所示。横缝②胀缝的形形式胀缝采用平平缝形式，，缝宽2～2.5cm，并要求设设置滑动传传力杆，以以提供传荷荷能力。其其构造如图图2-4-11a）所示。与结构物交交接处的胀胀缝无法设设传力杆时时，可采用用加设边缘缘钢筋，或或加厚边部部的措施，，其构造分分别如图2-4-11b）、c）所示。横缝横缝（3）横向施工工缝在每日施工工的终了，，或混凝土土浇筑过程程中因故中中断时，必必须设置横横向施工缝缝，其位置置宜设在胀胀缝或横向向缩缝位置置处。①设在胀缝缝处的横向向施工缝，，应按照胀胀缝进行处处理，其构构造与图2-4-11a）相同；②设在横向向缩缝处的的横向施工工缝，应采采用平缝加加传力杆的的型式，其其构造如图图2-4-10所示。3．拉杆与传传力杆（1）拉杆：作作用是拉紧紧相邻板块块，不让它它们产生分分离。拉杆应采用用螺纹钢筋，设在板厚厚的中央，，并应对拉拉杆中部l0cm范围内进行行防锈处理理。拉杆长度、、直径及横横向间距，，可根据板板宽和板厚厚参照设计计规范选用用。最外边边的拉杆距距接缝或自自由边的距距离一般为为25～35cm。板宽/m钢筋（2）传力杆：：作用是为为了提高接接缝的传荷荷能力。传力杆应采采用光面圆钢筋筋，设在板厚厚的中央，，其长度的的一半再加加5cm范围内，应应涂以沥青青或加塑料料套管。胀缝处的传传力杆，尚尚应在涂沥沥青一端加加一套子，，内留3cm的空隙，填填以纱头或或泡沫塑料料。套子端端宜在相邻邻板中交错错布置。传力杆的长长度、直径径及横向间间距，可根根据板厚参参照设计规规范选用。。最外边的的传力杆距距接缝或自自由边的距距离一般为为15～25cm。板厚/m钢筋二、接缝材材料水泥混凝土土路面接缝缝的好坏，，对于保证证路面的使使用质量至至关重要，，接缝常出出现的问题题有：渗水水、填缝料料外溢、填填缝料老化化、杂物嵌嵌入等。接缝槽口超超过3mm时，均须加加以封填，，封填材料料分为填缝料和填缝板两类。1．填缝料填缝料应富富有弹性、、可压缩性性大，不溶溶于水、不不渗水，高高温不溢出出、低温不不脆裂和耐耐疲劳，并并能同混凝凝土表面粘粘附牢固。。加热式填缝缝料有：沥青玛玛蹄脂类、、沥青橡胶胶类和聚氯氯乙烯胶泥泥类等；常温式填缝缝料有：聚氨脂脂焦油类、、氯丁橡胶胶类、乳化化沥青橡胶胶类等。2．填缝板填缝板应能能很好的适适应混凝土土面板的膨膨胀与收缩缩，施工时时不变形，，耐久性良良好。常采用：杉杉木板、纤纤维板、泡泡沫橡胶板板、泡沫树树脂板等。。三、交叉口口接缝的布布置交叉口混凝凝土面板的的接缝布置置应与交通流流向相适应应，并做到易易于排水、、整齐美观观、施工方方便。混凝土面板板的接缝宜正交，尽量将锐锐角放置在在非主要行行车的部位位，且在板板角处加设设补强钢筋筋网或角隅隅钢筋；面面板分块不宜过过小，接缝边长长不应小于于1m。相邻板的接接缝应对齐齐，一般不得得形成错缝。四、补强钢钢筋当混凝土板板纵、横自自由边缘下下的基础有有可能产生生较大的塑塑性变形时时，可沿板的边缘加设补强钢钢筋；同样样，在角隅处为了防止板板角断裂，，可加设发发针形钢筋筋或钢筋网网。1．板边补强强一般选用2根ф12～16的螺纹钢筋筋，平行布布置在板的的下部距离离板底1/4板厚处，并并不得小于于5cm；间距为10cm。钢筋两端端向上弯起起。2．角隅补强强一般选用2根ф12～14的螺纹钢筋筋，以发针针形式布置置在板的上上部，距离离板顶不得得小于5cm；也可以采用用双层钢筋筋网进行补补强，选用用ф6的圆钢筋，，布置在面面板的上、、下部，距距离板顶和和板底以5～10cm为宜。通过本次课课的学习，，应掌握刚性路面交交通分析、、临界荷位位、基层顶顶面的当量量回弹模量量计算、应应力计算及及验算。熟悉交通分级、、路面板厚厚设计的方方法与步骤骤。本次授课的的重点：交交通调查与与分析、基基层顶面的的当量回弹弹模量计算算、应力计计算及板厚厚设计步骤骤。难点：应力力的计算与与验算、路路面板厚设设计。目的要求重点与难点点第二篇道道路路基路路面结构第4章刚性路路面（3节）§4-3水泥混凝土土路面板厚厚的设计《公路水泥混混凝土路面面设计规范范》JTGD40-2011所列出的设计方法是：以弹性性半无限地地基、有限限大矩形板板模型为基基础，以100kN单轴双轮组组标准轴载载作用于矩形板纵向向边缘中部部产生的最大大荷载应力力控制设计计。采用可靠度设计计方法，以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损损坏作为设计标准，进行水泥泥混凝土路路面板厚的的设计。

临界荷位——路面板的纵缝边缘的中部一、交通荷荷载分析（一）轴载载换算水泥混凝土土路面承受受着不同轴型和轴重重的各种车车辆荷载的的重复作用用，按“由荷载载应力与温温度应力综综合疲劳损损耗等效””的原则，把各种车车辆荷载的的作用次数数换算为标准轴载的的作用次数数。水泥混凝土土路面设计计中也以汽汽车轴重为为100kN的单轴双轮轮组荷载作为标准轴轴载，记作作BZZ-100。所谓等效，是指同一一路面结构构在不同轴轴载作用下下达到相同的疲劳劳程度。我国把疲劳断裂作为混凝土土路面的损损坏标准，，因而以疲劳断裂裂为标准来建立疲劳劳方程，推推导产生等等效疲劳损损耗时的轴载换算公公式和换算系数。把不同轴－－轮型和轴轴载的作用用次数，以以100kN单轴－双轮轮组荷载为为标准轴载载，按下式式进行换算算：i

1.01．交通分级级水泥混凝土土路面所承承受的轴载载作用，按按照设计基准期期内设计车道临界荷位承受的标准准轴载当量量累计作用用次数，划划分为特重交通、重交通、中等交通和轻交通四级。（二）交通通分级和设设计基准期期2.设计基准期期路面设计基基准期是计计算路面结结构可靠度度时，考虑虑各项基本本度量与时时间关系所所取用的基准时间。也可理解解为：保证路面结结构达到规规定可靠度度指标的有效期间。设计基准期期与公路等级有关，可根根据公路在在路网中的的功能定位，，当地国民经济发发展的需求求以及投资条件等因素，经经综合论证证后确定。。（三）标准准轴载累计计作用次数数1.交通调查与与分析设计车道使使用初期的的年平均日日货车交通通量，可按按下述方法法确定：利用当地交交通量观测测和统计资资料，获得得所设计公公路初期的的年平均日日交通量（（双向）和和车辆组成成数据，剔剔除2轴4轮以以下下的客客、、货货车车交交通通量量，，得得到到初期期的的年年平平均均日日交交通通量量（（双双向向））。。单向车道数123≥4车道分配系数1.00.8～1.00.6～0.80.5～0.75交通通量量车车道道分分配配系系数数表表（1）交交通通量量方向向分分布布系系数数调查查分分析析双双向向交交通通分分布布情情况况，，选选取取交交通通量量方方向向分分布布系系数数，，一一般般情情况况下下采采用用0.5。（2）交交通通量量车道道分分配配系系数数依据据设设计计公公路路的的车车道道数数，，参参照照下下表表选选用用:（3）标标准准轴轴载载累累计计作作用用次次数数设计计基基准准期期内内水水泥泥混混凝凝土土面面层层临界界荷荷位位处处所承承受受的的标标准准轴轴载载累累计计作作用用次次数数Ne可按按下下式式计计算算：：式中中：：Ne———标准准轴轴载载累累计计作作用用次次数数；；Ns————路面面使使用用初初期期，，100kN单轴轴-双轮轮组组标标准准轴轴载载的的年年平平均均日日作作用用次次数数；；t———设计计基基准准期期；；γ———交通通量量年年平平均均增增长长率率；；η———临界界荷荷位位处处的的车车辆辆轮迹迹横横向向分分布布系系数数，按按下下表表选选用用：公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.17～0.22二级及二级以下公路行车道宽>7m0.34～0.39行车道宽≤7m0.54～0.62车辆辆轮轮迹迹横横向向分分布布系系数数表表《公路路水水泥泥混混凝凝土土路路面面设设计计规规范范》JTGD40-2011中，，在在水水泥泥混混凝凝土土路路面面荷荷载载应应力力分分析析计计算算时，采采用用的是是弹性性三三层层体体系系模模型型，即即地基基、基层层和面层层板板。当面面层层板板下下设设有有基基层层和和底底基基层层时时，，依据据““等等弯弯曲曲刚刚度度””的的原原则则，将将基基层层和和底底基基层层换算算为回回弹弹模模量量和和厚厚度度当当量量的的单层层结结构构。最终终用用一个个基层层顶顶面面当当量量回回弹弹模模量量来来代代表表基基层层和和地地基基两两个个层层次次模模量量大大小小。。二、、基基层层顶顶面面的的当当量量回回弹弹模模量量基层层和和底底基基层层的的当当量量模模量量Ex，当当量量厚厚度度hx混凝土面板EC基层E1厚度h1底基层E2厚度h2土基E0混凝土面板EC基层和底基层的当量模量Ex，当量厚度hx土基E0基层层顶顶面面的的当当量量模模量量Et混凝凝土土面面板板EC基层层和和底底基基层层的的当当量量模模量量Ex，当量量厚厚度度hx土基基E0基层层顶顶面面的的当当量量模模量量Et混凝凝土土面面板板EC1新建建公公路路的基基层层顶顶面面当当量量模模量量新建建公公路路的的基基层层顶顶面面当当量量回回弹弹模模量量和和基基层层当当量量厚厚度度计计算算公公式式：：式中中：：Et———基层层顶顶面面的的当当量量回回弹弹模模量量(MPa)；Ex———基层层和和底底基基层层(或垫垫层层））的的当当量量回回弹弹模模量量(MPa)；E0———路床床顶顶面面的的回回弹弹模模量量(MPa)；hx———基层层和和底底基基层层(或垫垫层层））的的当当量量厚厚度度(m)；a、b———与Ex/E0有关的回归系系数。hx——基层和底基层层(或垫层）的当当量厚度(m)；Dx——基层和底基层层的当量弯曲曲刚度(MN-m)；E1、E2——基层和底基层层(或垫层）的回回弹模量(MPa)；h1、h2——基层和底基层层的厚度(m)。（1）当新建公路路路面板下设有基层、底底基层及垫层层时，可按此方法先将底基层和垫垫层换算成具具有当量回弹弹模和当量厚厚度的单层，，然后再与基层一起计计算基层顶面面的当量回弹弹模量。（2）当新建公路路路面板下无底基层和垫层层时，相应层的厚厚度和回弹模模量分别以0代入进行计算算。注：2原有路面的顶面当量回回弹模量值在旧柔性路面面上加铺水泥泥混凝土面层层时，应按承载板试验或弯沉测定法确定原有路面面顶面的当量量回弹模量Et。（1）承载板试验验实测即可直接得到原有路面的顶顶面当量回弹弹模量Et。（2）当采用汽车车实测路段的的弯沉值后，可按柔性路路面旧路补强中的计算方法法，确定计算回弹弯沉沉值(其中保证率系系数λ采用2.0)后，按下式转换成基层顶面的当当量回弹模量量Et：式中：l0——以后轴重100kN的车辆进行弯弯沉测定，经经统计整理后后得到的原路路面计算回弹弹弯沉值，以以0.01mm计。新建道路的水水泥混凝土路路面板下必须须设置最小厚度为0.15～0.20m的垫层与基层层，或者是具有有足够刚度的的老路面。四、水泥混混凝土的设计计强度与弯拉拉弹性模量水泥混凝土面面层的设计强强度是以弯拉强度作为设计控制制指标的，在在进行路面设设计时，应取取水泥混凝土土15cm×15cm×55cm的小梁试件在在三分点加载载试验确定，，并以其28d龄期的计算弯拉强强度作为设计计标准。特殊的，当混混凝土浇筑后后90d内不开放交通通时，可采用用90d龄期的弯拉强度。。其值一般可可按28d龄期强度的1.1倍计。各交通通等级要求的的混凝土弯拉拉强度标准值值不得低于下下表的规定。。混凝土弯拉强强度标准值交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0混凝土弯拉弹弹性模量在设计混凝土土路面时，采采用的混凝土土弯拉弹性模模量应以试验实测为为准。（其试件尺尺寸和加载方方式同弯拉强强度试验，并并采用挠度法法，分四级加加荷，以极限限弯拉荷载之之半时的割线线模量为标准准。）如无实测条件件，可参照各各级交通等级级要求的混凝凝土设计弯拉拉强度和弹性性模量按下表表选用。混凝土的设计计弯拉强度与与弹性模量表表交通等级特重、重中等、轻普通混凝土设计弯拉强度(MPa)5.04.5弯拉弹性模量Ec(×103MPa)3028碾压混凝土设计弯拉强度(MPa)5.04.54弯拉弹性模量Ec(×103MPa)RCCFRCC3533RCCFRCC3331RCCFRCC3129RCC——碾压混凝土；；FRCC———掺加粉煤灰的的碾压混凝土土五、荷载应应力计算在刚性路面设设计中应反映映轮载的动力作作用对路面产生的的附加影响，，即行驶的动动荷载与静荷荷载对路面板板疲劳损耗的的差别；又因因刚性路面板板对超重荷载的疲劳影响很很敏感。因此设计中要要考虑汽车实实际行驶中的的超载、偏载以及路面结构工作作条件不均匀匀等因素对路面面板内荷载应应力的影响。。对上述二种影影响采用综合影响系数数Kc来表示，其取取值见下表：：综合影影响系系数Kc表交通等级特重重中等轻综合影响系数Kc1.451.351.201.10当量回弹模量Et(MPa)1201008060应力折折减系系数Kr考虑到到接缝缝间的的不同状状态，使其其传荷能能力相相应的的不同同，可用用接缝缝传荷荷能力力的应力折折减系系数Kr来表示示。当纵缝缝为设拉杆杆的平平缝型型时，Kr可取0.87～0.92(刚性和和半刚刚性基基层取取低值值，柔柔性基基层取取高值值)；纵缝为为设拉杆杆的企企口缝缝型时，Kr取用0.76～0.84；自由边边时，Kr取为1.0。疲劳应应力系系数Kf不同设设计年年限的的累计疲疲劳作作用不同，，采用用设计计使用用年限限内荷荷载应应力累累计疲疲劳作作用的的疲劳应应力系系数Kf来表示示。该系数数的计计算公公式为为：式中：：kf——设计基基准期期内的的荷载载疲劳劳应力力系数数；Ne——设计基基准期期内标标准轴轴载累累计作作用次次数；；ν——与混合合料性性质有有关的的指数数，普普通混混凝土土、钢钢筋混混凝土土、连连续配配筋混混凝土土，ν=0.057；碾压压混凝凝土和和贫混混凝土土，ν=0.065；标准轴轴载PS在临界界荷位位处产产生的的荷载载疲劳劳应力力按下下式确确定：：式中：：σpr——标准轴轴载Ps在临界界荷位位处的的荷载载疲劳劳应力力(MPa)；σps——标准轴轴载PS在四边自自由板板的临界界荷位位处产产生的的荷载载疲劳劳应力力(MPa)；kr——考虑接接缝传传荷能能力的的应力折折减系系数，纵缝缝为设设拉杆杆的平平缝时时，kr=0.87～0.92(刚性和和半刚刚性基基层取取低值值，柔柔性基基层取取高值值)；纵缝缝为不不设拉拉杆的的平缝缝或自自由边边时，，kr=1.0；纵缝缝为设设拉杆杆的企企口缝缝时，，kr=0.76～0.84；kf——考虑设设计基基准期期内荷荷载应应力累累计疲疲劳作作用的的疲劳应应力系系数；kc——考虑偏偏载和和动载载等因因素对对路面面疲劳劳损坏坏的综合影影响系系数。。：r——混凝土土板的的相对对刚度度半径径(m)；h——混凝土土板的的厚度度(m)；Ec——水泥混混凝土土的弯弯拉弹弹性模模量(MPa)；Et——基层顶顶面当当量回回弹模模量(MPa)。公式六、混混凝土土板内内的最最大温温度梯梯度和和温度度应力力计算算根据混混凝土土面层层板内内产生生的荷荷载应应力和和温度度应力力作出出板的平平面尺尺寸设设计，布设设各种种接缝缝位置置。通常纵向缩缩缝间间距可根据据路面面宽度度和每每个车车道宽宽度而而定，，其最最大间间距不不得大大于4.5m。横向缩缝缝间距一般采用用4～5m，最大不不得超过过6m。否则当当板长超超过上述述范围时时，因温温度应力力作用会会造成长长板的断断裂。同时因混凝土板板传热慢慢，在温度度变化大大时其顶顶面与底底面温度度有较大大差异，，从而引引起混凝凝土板的的翘曲应应力。混混凝土板板顶面与与底面的的温度差差一般以以板的温度梯度度Tg表示，即即温差Δt=Tg×h。水泥混凝凝土面层层的最大大温度梯梯度标准准值Tg，可按照照公路所所在地的的公路自然然区划按下表选选用：最大温度度梯度标标准值Tg公路自然区划II、VIIIIV、VIVII最大温度梯度Tg(℃／cm)83～8890～9586～9293～98最大温度度梯度时时混凝土土板的温温度翘曲曲应力式中：σtm——最大温度度梯度时时混凝土土板的温温度翘曲曲应力(MPa)；αc——混凝土的的线膨胀胀系数(1／℃)，通常可可取为1×10-5／℃；Ec——水泥混凝凝土的弯弯拉弹性性模量(MPa)；h——混凝土板板的厚度度(m)；Tg——最大温度度梯度；；Bx——综合温度度翘曲应应力和内内应力作作用的温度应力力系数，可按l／r和h查用下图图确定；；其中的l——板长，即即横缝间间距(m)。温度应力力系数Bx最大温度度梯度时时混凝土土板的温温度疲劳劳应力计计算公式式式中：σtr——临界荷位位处的温度疲劳劳应力(MPa)；σtm——最大温度度梯度时时混凝土土板的温温度翘曲应应力(MPa)；kt——考虑温度度应力累累计疲劳劳作用的的疲劳应力力系数，按下式式计算确确定：其中：a、b和c为回归系系数，按按所在地地区的公路自然然区划查下表确确定。疲劳应力力系数a、b和c为回归系系数表系

数公路自然区划IIIIIⅣVⅥV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270七、应应力验算算水泥混凝凝土路面面水泥混混凝土路路面结构构设计以以行车荷载载和温度梯度度综合作用用产生的的疲劳断裂裂作为设计的极极限状态态，其表达达式为：：式中：γr——可靠度系系数，依依据所选选目标可可靠度及及变异水水平等级级按下表表确定；；σpr——行车荷载载疲劳应应力（MPa）；σtr——温度梯度度疲劳应应力（MPa）；fr——水泥混凝凝土弯拉拉强度标标准值（（MPa）可靠度系系数表变异水平等级目标可靠度（％）95908580低1.20～1.331.09～1.161.04～1.08—中1.33～1.501.16～1.231.08～1.131.04～1.07高—1.23～1.331.13～1.181.07～1.11八、板厚设计计步骤1．收集交交通资料料2．计算设设计车道道在设计计使用年年限内的的标准轴轴载累计计作用次次数Ne3．初拟路路面结构构和平面面尺寸。。4．确定混混凝土的的设计弯弯拉强度度fcm及弯拉弹弹性模量量Ec5．计算确确定基层层顶面计计算回弹弹模量Et6．计算荷荷载疲劳劳应力pr7．计算温温度疲劳劳应力tr8．检验pr与tr之和是否否满足要要求：如满足，则初初估厚度可以以作为设计板板厚。如不满满足，则重拟拟定路面结构构，重复第5步以下的计算算，直到上述述要求满足为为止，设计厚厚度取整到cm。设计计算示例例设计题目：重重交通二级公公路水泥路面面厚度设计公路自然区划划为Ⅱ区，拟新建一一条二级公路路，路基为粘粘质土，路基基回弹模量为为30MPa。采用普通混混凝土路面，，路面宽9m。经交通调查查得知，设计计车道使用初初期标准轴载日作用次数为为2100（单向、设计车车道）,交通量年增长长率为γ=5%。试设计该混