厂矿道路特重车水泥路面结构设计总结

厂矿道路特重车水泥路面结构设计总结摘要：某公司修船厂道路配套工程经过近两年的施工在2012年6月顺利通过竣工验收，该道路主要为特重车行驶建设，竣工至今已经历一年多的使用检验，至笔者发稿时止，道路使用状况良好，未发生断裂或其它较为明显的破损，表面状况也较好。针对当前特重车路面设计资料欠缺以及规范涉及不足的现状，笔者对本工程设计过程予以整理，希望对特重车路面结构设计进行有益的探讨。关键词：特重车；水泥路面结构；设计Abstract:acompanyShipyardRoadsupportingtheprojectaftertheconstructionofnearlytwoyearsin2012Junesuccessfullypassedthefinalacceptance,themainroadforextraheavyvehicleconstruction,completioninspectionhasusedmorethanayear,untilthepresstime,roadconditionisgood,withoutfractureorotherobviousdamage,surfacebetter.Inviewofthecurrentsituationofextraheavyvehiclepavementdesigndataaswellasthelackofnormsrelatedproblems,theauthorreorganizesthedesignprocessoftheproject,hopeusefultoexploretheextrapavementstructuredesignofcar.Keywords:heavyvehicle;cementpavementstructuredesign;1引言某公司修船厂道路配套工程在2012年6月顺利通过竣工验收，该道路主要为特重车行驶建设，车辆类型为DCY200型轴载车（见图一），设计车辆总长度15m、总宽度5.5m，共八轴每轴重310kN，接地轮压0.9MPa，接地当量圆直径0.48m。（图一）DCY200型轴载车平面示意图路面在没有进行整体竣工验收之前因厂区生产需要部分建成路段（达到养护龄期的路段）已投入使用，竣工至今经历一年多的使用检验，至笔者发稿时止，道路状况良好，未发生断裂或其它较为明显的破损，表面状况也较好。针对当前特重车路面设计资料欠缺，规范涉及不足的现状，笔者对本工程路面结构的设计过程予以整理，以期对特重车路面结构设计做出有益的探讨。2路面结构的选择道路位于修船厂内部，除了重载车DCY200夕卜，其它通行的车辆基本为城市常见的普通商务客车及少量货车（轴载较低），各种车的交通量均较少。在路面结构类型选取时，考虑到路面结构主要受厂内通行的大型重载车辆控制，水泥板块以其结构性能稳定、寿命长、刚度大、能承受重型车反复碾压、便于维修、抗水毁能力强且易于清洗路面油污等特性，综合考虑方便施工及保护环境的需要采用水泥路面结构+水泥稳定碎石的半刚性基层+碎石垫层的结构组合。根据厂家提供的特重车基本参数并综合考虑水泥路面结构需要，初拟路面结构为：26cmC40水泥混凝土1cm沥青砂35cm水泥稳定碎石（分两层，底层15cm、顶层20cm，压实度97%）20cm碎石垫层土基30MPa3路面结构的设计计算过程3.1概述《厂矿道路设计规范（GBJ22-87）》（余同）第4.3.7条中关于新建水泥混凝土路面的基层顶面当量回弹模量计算公式虽有所表达，但是具体应用时发现一个问题，就是对应的图4.3.7弹性层状体系精确解图（图二）应用较不方便，把本工程设计车辆数据及图解图所查数值代入公式4.3.7中可得到新建基层顶面的当量回弹模量值，此值明显的低于同样的数据代入《公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40—2002）》中计算得到的214MPa基层顶面当量回弹模量值。如何解决该问题呢？经分析研究《公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40—2002）》后认为，本设计采用的基层、垫层均为常见的结构层，层厚等数据也符合《公路水泥混凝土路面设计规范》中关于基层顶面当量回弹模量的计算范围，两规范中基层顶面的当量回弹模量理论均是基于相同的弹性层状理论体系进行换算而来，并未涉及到路面结构的计算，同时，考虑《厂矿道路设计规范（GBJ22-87）》已有二十多年未予修订，其理论已迟滞于现有的水泥混凝土路面的发展，原有理论有一定的时间局限性，分析差值缘由可能和规范制定时重型压路机等施工机械应用较少有关，故在本次设计中转而采用《公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40—2002）》计算基层顶面的当量回弹模量数值。(图二)弹性层状体系精确解图解3.2计算过程3.2.1抗折疲劳强度计算交通量每日6次，路面结构以310KN为设计的标准轴载，根据《厂矿道路设计规范》4.3.3条(4.3.3)设计年限取30年,轮迹横向分布系数取0.5。设计年限内轮迹累积作用次数:(4.3.4)按表4.3.5取水泥砼路面结构的抗折强度5.5MPa，抗折模量33GPa，水泥砼的抗折疲劳强度:(4.3.6)3.2.2荷载应力计算汽车为并行的双轴，每轴310KN，轮压为0.9MPa，由此计算轮胎轮迹当量直径为48CM。土基回弹模量=30MPa。基层顶面的当量回弹模量(见《公路水泥路面设计规范》)3.2.3由《厂矿道路设计规范》(4.3.9-2)(4.3.9-1)查图4.3.10(图三)，得(图三)行驶重型自卸汽车的水泥混凝土路面设计荷载应力计算取1.05取1.05(4.3.10)3.2.4综上结果初拟的路面结构符合要求。3.2.5构造措施：为避免开裂、雨水下渗并适当储备强度，距面层顶面100mm处设置了单层HRB400钢筋网片牌@150x200(mm)。设置了沥青砂防水层，主要是考虑可以减少水渗入基层，同时可以作为调平层减少板厚差异避免断裂。(本项尝试在新版规范《公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40—2011)》颁布之前，规范颁布之后验证了设计思路)。将基层适当增加了5cm厚度，总造价增加不多，但是有利于分层施工和增加强度储备。板块间设置纵横缝拉杆增强板块均匀传力。在水泥板块内设加固钢筋(如：板块纵向边缘加固、板角加固、检查井周边加固、横穿过路管线路面加固等，并根据《上海市公路与城市道路设计指导意见(试行)》设置了防沉降井座，用以保护路面结构。4结语通过本工程的设计，我认为现行的《厂矿道路设计规范(GBJ22-87)》虽未被废止，但20多年已经过去，规范中许多规定已经不符合现阶段设计需要，尤其是几何线形和路面结构计算上比较模糊，为设计人员参照使用带来了不便，设计质量也难得到保证。因此，设计时应注意以下几点：（1） 建议设计人员在厂矿道路设计前认真调查设计车辆的参数（大型厂矿内部一般都会通行特重车，特别应注意转弯半径、轴载、轮压及轮胎其它参数等指标），并根据厂内生产情况确定交通量。在几何线形和道路标准的选定上至少满足双重标准（即：《厂矿道路设计规范》、《公路路线设计规范》）并兼顾特重车参数，以尽量确保使用要求。（2） 《厂矿道路设计规范》中关于水泥的强度参数为计算抗折强度和抗折弹性模量，与公路和市政道路中的规定不同，因此选择混凝土标号时，应注意与商品混凝土公司沟通或进行必要的试验，以确定适当的水泥标号。（3） 目前，正值交通工程类相关规范密集更新阶段，在本项目设计完工至今，已新颁布实施的规范主要有《城市道路工程设计规范（CJJ37-2012）》、《城镇道路路面设计规范（CJJ169-2012）》、《公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2011）》，规范中对土基压实度、回弹模量等有一定的调整，但并没有关于特重车