公路水泥混凝土路面設計規范

SpecificationsofCementPavementDesignforHighway中華人民共和國行業標準JTGD40-20022002-12-04發布2003－06－01實施中華人民共和國交通部發布12/8/2022第一頁，共二十六頁。1.總則為適應交通運輸發展和公路建設的需要，提高水泥混凝土路面的設計質量和技術水平，保證工程安全可靠、經濟合理，制定本規范。本規范適用于新建和改建公路的水泥混凝土路面設計。水泥混凝土路面設計方案，應根據公路的使用任務、性質和要求，結合當地氣候、水文、土質、材料、施工技術、實踐經驗以及環境保護要求等，通過技術經濟分析確定。水泥混凝土路面設計應包括結構組合、材料組成、接縫構造和鋼筋配置等。水泥混凝土路面結構應按規定的安全等級和目標可靠度，承受預期的交通荷載作用，并同所處的自然環境相適應，滿足預定的使用性能要求。水泥混凝土路面設計除應符合本規范外，尚應符合國家現行有關標準的規定。12/8/2022武漢理工大學李月光第二頁，共二十六頁。2.術語、符號水泥混凝土路面cementconcretepavement以水泥混凝土路面做面層（配筋或不配筋）的路面，亦稱剛性路面。普通混凝土路面plainconcretepavement除接縫區和局部范圍外面層內均不配筋的水泥混凝土路面，亦稱素混凝土路面。鋼筋混凝土路面jointedreinforcedconcretepavement面層內配置縱、橫鋼筋或鋼筋網并設接縫的水泥混凝土路面。連續配筋混凝土路面continuousreinforcedconcretepavement面層內配置縱向連續鋼筋和橫向鋼筋，橫向不設縮縫的水泥混凝土路面。鋼纖維混凝土路面steelfiberreinforcedconcretepavement在混凝土面層中摻入鋼纖維的水泥混凝土路面。復合式路面compositepavement面層由兩層不同材料類型和力學性質的結構層復合而成的路面。水泥混凝土預制塊路面concreteblockpavement面層由水泥混凝土預制塊鋪砌成的路面。碾壓混凝土rollercompactedconcrete采用碾壓成型的水泥混凝土。貧混凝土leanconcrete水泥用量較低的水泥混凝土。12/8/2022武漢理工大學李月光第三頁，共二十六頁。2.術語、符號設計基準期designreferenceperiod計算路面結構可靠度時，考慮各項基本度量與時間關系所取用的基準時間。安全等級safetyclasses根據路面結構的重要性和破壞可能產生后果的嚴重程度而劃分的設計等級。可靠度reliability路面結構在規定的時間內和規定的條件下完成預定功能的概率。目標可靠度objectivereliability作為設計依據的可靠度。可靠指標reliabilityindex度量路面結構可靠性的一種數量指標。目標可靠指標objectivereliabilityindex作為設計依據的可靠指標。可靠度系數reliabilitycoefficient為保證所設計的結構具有規定的可靠度，而在極限狀態設計表達式中采用的單一綜合系數。12/8/2022武漢理工大學李月光第四頁，共二十六頁。3設計依據各級公路水泥混凝土路面結構的設計安全等級及相應的設計基準期、目標可靠指標和目標可靠度，應符合表的規定。各安全等級路面的材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級，宜按表的建議選用。公路等級高速一級二級三、四級安全等級一級二級三級四級設計基準期30年30年20年20年目標可靠指標1.641.281.040.84目標可靠度95%90%85%80%變異水平等級低低-中中中-高12/8/2022武漢理工大學李月光第五頁，共二十六頁。材料性能和結構尺寸參數的變異水平分為低、中、高三級。各變異水平等級主要設計參數的變異系數變化范圍，應符合表的規定。變異水平等級低中高混凝土彎拉強度、彎拉彈性模量0.05~0.100.10~0.150.15~0.20基層頂面當量模量0.15~0.250.25~0.350.35~0.55面層厚度0.02~0.040.04~0.060.06~0.0812/8/2022武漢理工大學李月光第六頁，共二十六頁。水泥混凝土路面結構設計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂作為設計的極限狀態，其表達式為：式中：－可靠度系數，依所選目標可靠度及變異水平等級確定；－行車荷載疲勞應力（mpa)，計算方法見后；－溫度梯度疲勞應力（mpa),計算方法見后；－水泥混凝土彎拉強度標準值(mpa).12/8/2022武漢理工大學李月光第七頁，共二十六頁。表可靠度系數變異水平等級目標可靠度(%)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注：變異系數在表所示的變化范圍的下限時，可靠度系數取低值；上限時，取高值。12/8/2022武漢理工大學李月光第八頁，共二十六頁。水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸－雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸－輪型和軸載的作用次數，按式－1換算為標準軸載的作用次數。12/8/2022武漢理工大學李月光第九頁，共二十六頁。水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按設計基準期內設計車道所承受的標準軸載累積作用次數分為4級，分級范圍如表交通等級特重重中等輕設計車道標準累計作用軸次Ne(104)>2000100~20003~100<3注：交通調查和分析及Ne計算，參照本規范附錄A。12/8/2022武漢理工大學李月光第十頁，共二十六頁。水泥混凝土的強度以28天齡期的彎拉強度控制。當混凝土澆筑后90天內不開放交通時，可采用90天齡期的彎拉強度。各交通等級要求的混凝土彎拉強度標準值不得低于下表的規定：交通等級特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標準值(mpa)5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值(mpa)6.06.05.55.012/8/2022武漢理工大學李月光第十一頁，共二十六頁。在季節性冰凍地區，路面總厚度不應小于表規定的最小防凍厚度路基干濕類型路基土質當地最大冰凍深度（m)0.50~1.001.01~1.501.51~2.00>2.00中濕路基低、中高液限粘土0.30~0.500.40~0.600.50~0.700.60~0.95粉土，粉質、中液限粘土0.40~0.600.50~0.700.60~0.850.70~1.10潮濕路基低、中高液限粘土0.40~0.600.50~0.700.60~0.900.75~1.20粉土，粉質、中液限粘土0.45~0.700.55~0.800.70~1.000.80~1.30注：1）凍深小或填方路段，或者基、墊層為隔溫性能良好的材料，可采用低值；凍深大或挖方及地下水位高的路段，或者基、墊層為隔溫性能稍差的材料，應采用高值；2）凍深小于0.50m的地區，一般不考慮結構層防凍厚度。12/8/2022武漢理工大學李月光第十二頁，共二十六頁。水泥混凝土路面的最大溫度梯度標準值Tg，可按照公路所在地的公路自然區劃按表選用。公路自然區劃Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大溫度梯度（℃/m）83～8890～9586～9293～98注：海拔高時，取高值；濕度大時，取低值。12/8/2022武漢理工大學李月光第十三頁，共二十六頁。4結構組合設計4.1路基路基應穩定、密實、均質，對路面結構提供均勻的支承。高液限粘土及含有有機質細粒土，不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指數大于16或膨脹率大于3％的低液限粘土，不能用作高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時，應摻加石灰或水泥等結合料進行改善。地下水位高時，宜提高路堤設計標高。在設計標高受限制，未能達到中濕狀態的路基臨界高度時，應選用粗粒土或低劑量石灰或水泥穩定細粒土做路床或上路床填料；未能達到潮濕狀態的路基臨界高度時，除采用上述填料措施外，還應采取在邊溝下設置排水滲溝等降低地下水位的措施。路基壓實度應符合《公路路基設計規范》（JTJ013)要求。多雨潮濕地區，對于高液限土及塑性指數大于16或膨脹率大于3％的低液限粘土，宜采用由輕型壓實標準確定的壓實度，并在含水量略大于其最佳含水量時壓實。巖石或填石路床頂面應鋪設整平層。整平層可采用未篩分碎石和石屑或低劑量水泥穩定粒料，其厚度視路床頂面不平整程度而定，一般為100～150mm。12/8/2022武漢理工大學李月光第十四頁，共二十六頁。4結構組合設計4.2墊層遇有下述情況時，需在基層下設置墊層：季節性冰凍地區，路面總厚度小于最小防凍厚度要求（表）時，其差值應以墊層厚度不足；水文地質條件不良的土質路塹，路床土濕度較大時，宜設置排水墊層；路基可能產生不均勻沉降或不均勻變形時，可加設半剛性墊層。墊層的寬度應與路基同寬，其最小厚度為150mm。防凍墊層和排水墊層宜采用砂、砂礫等顆粒材料。半剛性墊層可采用低劑量無機結合料穩定粒料或土。12/8/2022武漢理工大學李月光第十五頁，共二十六頁。4結構組合設計4.3基層基層應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。基層類型宜依照交通等級按表選用。混凝土預制塊面層應采用水泥穩定粒料基層。

表適宜各交通等級的基層類型交通等級基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重交通水泥穩定粒料或瀝青穩定碎石基層中等或輕交通水泥穩定粒料、石灰粉煤灰穩定粒料或級配粒料基層12/8/2022武漢理工大學李月光第十六頁，共二十六頁。4結構組合設計濕潤和多雨地區，路基為低透水性細粒土的高速公路和一級公路或承受特重或重交通二級公路，宜采用排水基層。排水基層可選用多孔隙的開級配水泥穩定碎石、瀝青穩定碎石或碎石，其孔隙率約為20％。基層的寬度應比混凝土面層每側至少寬出300mm（采用小型機具施工時）或500mm（軌道式攤鋪機施工時）或650mm（滑模攤鋪機施工時）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時，基層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。各類基層厚度的適宜范圍見表碾壓混凝土基層應設置與混凝土面層相對應的接縫。貧混凝土基層在其彎拉強度超過1.8Mpa時，應設置與混凝土面層相對應的橫向縮縫；一次攤鋪寬度大于7.5m時，應設置縱向縮縫。基層下未設墊層，上路床為細粒土、粘土質砂或級配不良砂（承受特重或重交通時），或為細粒土（承受中等交通時），應在基層下設置底基層。底基層可采用級配粒料、水泥穩定粒料或石灰粉煤灰穩定粒料，厚度一般我200mm.排水基層下應設置由水泥穩定粒料或密級配粒料組成的不透水底基層，厚度一般為200mm。底基層頂面宜鋪設瀝青封層或防水土工織物。12/8/2022武漢理工大學李月光第十七頁，共二十六頁。表各類基層厚度的適宜范圍基層類型厚度適宜范圍（mm)貧混凝土或碾壓混凝土基層120～200水泥或石灰粉煤灰穩定粒料基層150~250瀝青混凝土基層40~60瀝青穩定碎石基層80~100級配粒料基層150~200多孔隙水泥穩定碎石排水基層100~140瀝青穩定碎石排水基層80~10012/8/2022武漢理工大學李月光第十八頁，共二十六頁。4.4面層混凝土面層應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。一般采用設接縫的普通混凝土路面；面層板的平面尺寸較大或形狀不規則，路面結構下埋有地下設施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路基等有可能產生不均勻沉降時，應采用設置接縫的鋼筋混凝土面層。其它按下表選用：面層類型適用條件連續配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續配筋混凝土或橫縫設傳力桿的普通混凝土下面層組成的符合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級及二級以下公路、服務區停車場鋼纖維混凝土面層標高受限制路段、收費站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異形混凝土預制塊面層服務區停車場、二級及二級以下公路橋頭引道沉降未穩定段12/8/2022武漢理工大學李月光第十九頁，共二十六頁。4.4面層普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫應垂直相交，縱縫兩側的橫縫不得相互錯位。縱向接縫的間距按路面寬度在3.0～4.5m范圍內確定。碾壓混凝土、鋼纖維混凝土面層在全幅攤鋪時，可不設縱向縫。橫向接縫的間距按面層類型和厚度定：－普通混凝土面層一般為4～6m，面層板的長寬比不宜超過1.30，平面尺寸不宜大于25m2。－碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層一般為6～10m；－鋼筋混凝土面層一般為6～15m。普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或連續配筋混凝土面層所需的厚度，可參照表所示參考范圍并按條規定確定。12/8/2022武漢理工大學李月光第二十頁，共二十六頁。表水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度(mm)≥260≥250≥240240～270230～260220～250交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度(mm)240～210230～220220～200≤230≤22012/8/2022武漢理工大學李月光第二十一頁，共二十六頁。4.4面層鋼纖維混凝土面層的厚度按鋼纖維摻量確定，鋼纖維體積率為0.6％～1.0％時，其厚度為普通混凝土面層厚度的0.65～0.75倍。特重或重交通時，其最小厚度為160mm；中等或輕交通時，其最小厚度為140mm。復合式路面瀝青上面層的厚度一般為25～80mm。除混凝土預制塊面層外，各種混凝土面層的計算厚度應滿足式（）的要求。荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄B.1和B.2計算。面層設計厚度依計算厚度按10mm向上取整。采用碾壓混凝土或貧混凝土做基層時，宜將基層與混凝土面層視作分離式雙層板進行應力分析。上、下層板在臨界荷位處的荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄C.1和C.2計算。上、下層板的計算厚度應分別滿足式（）的要求。

具有瀝青上面層的水泥混凝土板，在臨界荷位處的荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄D.1和D.2計算。混凝土板的計算厚度，應滿足式（）的要求。12/8/2022武漢理工大學李月光第二十二頁，共二十六頁。4.4面層路面表面構造應采用刻槽、壓槽、拉槽或拉毛等方法制作。構造深度在使用初期應滿足表的要求。注：1）特殊路段－對于高速公路和一級公路系指立交、平交或變速車道等處，對于其它等級公路系指急彎、陡坡、交叉口或集鎮附近；2）年降雨量600mm以下的地區，表列數值可適當降低。混凝土預制塊可采用異形塊或矩形塊。預制塊的長度為200～250mm，寬度為100～125mm，長寬比通常為2：1。預制塊的厚度為100～120mm。預制塊下穩平層的厚度為30～50mm。公路等級高速、一級公路二、三、四級公路一般路段0.70～1.100.50～0.90特殊路段0.80～1.200.60～1.0012/8/2022武漢理工大學李月光第二十三頁，共二十六頁。4.5路肩路肩鋪面結構應具有一定的承載能力，其結構層組合和材料選用應與行車道路面協調，并保證進入路面結構中的水的排除。路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。路肩水泥混凝土面層的厚度通常采用與行車道面層等厚，其基層宜與行車道基層相同。選用薄面層時，其厚度不宜小于150mm，基層應采用開級配粒料。路肩瀝青面層的厚度宜選用密實型瀝青混合料。其基層可選用無機結合料穩定粒料或級配粒料。行車道路面結構不設內部排水設施時，瀝青面層和不透水基層的總厚度不宜超過行車道面層的厚度，基層下應選用透水性粒料填筑。12/8/2022武漢理工大學李月光第二十四頁，共二十六頁。4.6路面排水行車道路面應設置雙向或單向橫坡，坡度為1％～2％。路肩鋪面的橫向坡度值宜比行車道的橫坡大1％～2％。行車道路面結構設置排水基層或墊層時，應在排水基層或墊層外側邊緣設置縱向集水溝和帶孔集水管，并間隔50～100m設置橫向排水管。排水基層的縱向邊緣集水溝，路肩采用水泥混凝土面層時，可設在路肩下或路肩外側邊緣內；路肩采用瀝青面層時，可設在路肩內側邊緣內。排水墊層的縱向邊緣集水溝設在路床邊緣。帶孔集水管的孔徑通常采用100～150mm。集水溝所寬度通常采用300mm