水泥混凝土路面結構層認知現在是1頁\一共有135頁\編輯于星期三普通混凝土路面鋼筋混凝土路面連續配筋混凝土路面預應力混凝土路面裝配式混凝土路面鋼纖維混凝土路面碾壓混凝土路面裸石露石混凝土路面水泥混凝土路面分類現在是2頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土路面：包括普通混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土、預應力混凝土、裝配式混凝土和鋼纖維混凝土等面層板和基（墊）層所組成的路面。普通混凝土路面：是指除接縫區和局部范圍（邊緣和角隅）外不配置鋼筋的混凝土路面?；靖拍瞵F在是3頁\一共有135頁\編輯于星期三鋼筋混凝土路面簡介 適用場合：混凝土板塊尺寸較大時，或基層易產生不 均勻沉降或板下埋有地下設施時。 特點：配置縱、橫向鋼筋網，主要目的是控制裂縫縫 隙的張開量； 配筋計算，每延米的配筋量

：A=3.2Lsh fsy注意：鋼筋最小間距大于最大粒徑兩倍以上，搭接長度應為直徑的24倍以上，鋼筋保護層厚度大于5cm；板長一般10-20m，不超過30m。

42現在是4頁\一共有135頁\編輯于星期三裝配式混凝土路面簡介(Prefabricated&assembling)

特點：以混凝土預制塊拼裝而成，不受氣候影響，施 工進度快，不需特殊養護，易維修，但接縫多，整體 性差，易顛簸。適用于城市道路/停車場/堆場，不適 用于一般公路。 形狀：矩形、正方形或六角形，可加預應力?；炷列K鋪砌路面簡介 特點：小尺寸（一般小于0.03m2），抗壓強度高 （60MPa），在基層上設置3cm左右的整平層，然后進 行拼裝。 優點：便于維修，耐壓 適用場合：城市道路人行道，停車場、堆場等。

現在是5頁\一共有135頁\編輯于星期三

連續配筋水泥混凝土路面（CRCP）簡介 (ContinuouslyReinforcedConcretePavement)CRCP是指在路面縱向連續配置足夠數量的鋼筋，以控制混凝土路面板縱向收縮產生的裂縫，從而可以在路面縱向不設接縫的混凝土路面。

縱向鋼筋，橫向裂縫處滑支 CRCP橫向裂縫CRCPAC加鋪層橫向鋼筋基層土基

縱向鋼筋，橫向裂縫處滑支 CRCP橫向裂縫AC加鋪層橫向鋼筋現在是6頁\一共有135頁\編輯于星期三47現在是7頁\一共有135頁\編輯于星期三板厚設計方法板厚設計同普通的水泥混凝土路面；配筋設計方法縱向鋼筋設計準則裂縫間距1.0～2.5m；裂縫寬度<1mm，一般應控制在0.5～0.7mm；鋼筋應力<鋼筋極限拉伸強度；縱向鋼筋一般選用直徑12mm～20mm的螺紋鋼筋，鋼筋間距100mm≤d≤250mm。橫向鋼筋的作用是控制縱向鋼筋間距，穩固鋼筋網，其布置只要滿足構造要求即可?，F在是8頁\一共有135頁\編輯于星期三20cm28cm2.5cm25cm20cmCRCP300cm

脹縫材料枕梁23cm常規路面 5cm4.7cm

50現在是9頁\一共有135頁\編輯于星期三51現在是10頁\一共有135頁\編輯于星期三53現在是11頁\一共有135頁\編輯于星期三二、特點優點：強度高：穩定性好：耐久性好：能見度好：平整度和粗糙度好：養護費用少，運輸成本低缺點：水和水泥用量大有接縫，舒適性差開放交通遲：修復困難：對超載敏感；現在是12頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土主要性能實驗混凝土抗凍性能實驗(Freezeresistance)混凝土抗折強度實驗(Bendstrength)混凝土抗壓強度實驗(Compressionstrength)混凝土抗折彈性模量(Bendingmodulus)混凝土收縮性能實驗（干縮）(Shrinkagetest)現在是13頁\一共有135頁\編輯于星期三影響水泥混凝土強度的因素（抗折強度）水泥類型及性質： 道路硅酸鹽水泥>硅酸鹽水泥>普通水泥>礦渣水泥； 水泥的安定性、收縮性，對混凝土路面的抗折強度有重大影響，嚴格控制 氧化鎂、三氧化硫含量；粗集料： 粗集料最大粒徑：滑模攤鋪混凝土路面粗集料最大粒徑，碎石定為 30mm，礫石為20mm。 粗集料強度和壓碎值：壓碎值一般不應大于12%，最大不應大于20%。 粗集料外形和級配：粗集料針片狀含量不大于10%； 集料的含土(泥)量和軟弱顆粒的影響：土使得抗折強度減小，收縮變大；

現在是14頁\一共有135頁\編輯于星期三影響水泥混凝土強度的因素（抗折強度）細集料：細度模數的影響：隨著砂細度模數增加，抗折強度和抗壓強度均略有增大。當砂越來越粗時，砂對于嵌鎖力的貢獻逐漸增強，而嵌鎖力提高必然帶來抗折強度的增大。含泥量的影響：單位水泥用量：隨著水泥用量的增大，混凝土抗折強度增大。單位水泥用量增大100kg/m3時，抗壓強度可提高35%左右，礫石混凝土抗折強度僅增加5%，碎石混凝土增加12%左右。水灰比：相同水泥用量時，水灰比增加，抗折強度緩慢下降，抗壓強度則下降較快。同時增大單位水泥用量和降低水灰比，抗折強度有較明顯的提高。

38現在是15頁\一共有135頁\編輯于星期三⑴斷裂；⑵唧泥；⑶拱起；⑷錯臺；⑸接縫擠碎等。9.1混凝土路面的損壞模式和設計要求一、損壞模式現在是16頁\一共有135頁\編輯于星期三§水泥混凝土路面的損壞模式(1)斷裂現象：路面板內的應力超過混凝土強度會出現橫向、縱向、斜向或板角的拉斷和折斷裂縫，嚴重時，裂縫交叉而使路面板破裂成碎塊(稱破碎板)。原因：板太薄或輪載過重和作用次數過多，板的平面尺寸大大(使溫度應力過大)，地基過量或不均勻下沉使板底脫空失去支承，施工養生期間收縮應力過大或混凝土強度不足，等等?，F在是17頁\一共有135頁\編輯于星期三現在是18頁\一共有135頁\編輯于星期三⑵擠碎現象：在接縫(主要是脹縫)附近數十厘米范圍內的板因受擠壓而碎裂。原因：脹縫內的滑動傳力桿排列不正或不能正?；瑒?，縫隙內有混凝土搭連或落入堅硬的雜屑等，使路面板的伸張受到阻礙，在接縫處邊緣部分產生較高的擠壓應力而剪裂成碎決?！焖嗷炷谅访娴膿p壞模式現在是19頁\一共有135頁\編輯于星期三4現在是20頁\一共有135頁\編輯于星期三7現在是21頁\一共有135頁\編輯于星期三§水泥混凝土路面的損壞模式⑶拱起現象：混凝土路面板在熱膨脹受阻時，接縫兩側的板突然向上拱起。原因：板收縮時接縫縫隙張開，填縫料失效，硬物嵌滿縫隙，致使板受熱膨脹時產生較大的熱壓應力，從而出現這種縱向屈曲失穩現象。采用膨脹性較大的石料(如硅質巖石等)作粗集料，容易引起板塊拱起?，F在是22頁\一共有135頁\編輯于星期三§水泥混凝土路面的損壞模式⑷唧泥現象：車輛行經接縫或裂縫時，由縫內噴濺出稀泥漿的現象。原因：在輪載的頻繁作用下，基層(地基)產生塑性變形累積面同混凝土板脫離接觸，水分沿縫隙下滲而積聚在脫空的間隙內，又在輪載作用下積水變成有壓水，并同基層內浸濕的細料混攪成泥漿，再沿縫隙噴濺出來，唧泥會使路面板邊緣和角隅部分逐步失去支撐，而導致斷裂?，F在是23頁\一共有135頁\編輯于星期三5現在是24頁\一共有135頁\編輯于星期三§水泥混凝土路面的損壞模式原因：橫縫處傳荷能力不足，車輪經過時相鄰板端部會出現撓度差，使沿縫隙下滲的水帶著基層被沖蝕的碎屑向后方板下運動，把該板抬起。脹縫下部填縫板與上部縫槽未能對齊，或脹縫兩側混凝土壁面不垂直，使縫旁兩板在伸脹持壓過程中，會上下錯位而形成錯臺。當交通量或地基承載力在橫向各塊板之間不一致時，縱縫止也會產生錯臺現象。錯臺的出現，降低了行車的平穩性和舒適性。(5)錯臺現象：接縫或裂縫兩側路面板端部出現的豎向相對位移。現在是25頁\一共有135頁\編輯于星期三6現在是26頁\一共有135頁\編輯于星期三露骨(polishedaggregates)8現在是27頁\一共有135頁\編輯于星期三9現在是28頁\一共有135頁\編輯于星期三脫皮(Scaling)10現在是29頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥路面的設計標準現在是30頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥路面結構設計的主要內容路面結構層組合設計混凝土面板厚度設計混凝土面板的平面尺寸與接縫設計路肩設計混凝土路面的鋼筋配筋設計現在是31頁\一共有135頁\編輯于星期三2.軸載當量換算混凝土路面交通等級1.設計基準期現在是32頁\一共有135頁\編輯于星期三3.交通調查和軸載分析交通量車道分布系數交通量調查可獲得公路設計基準期初期的年平均日交通量（雙向）和車輛組成數據，（輕型車對混凝土路面的疲勞損傷可以忽略不計）。考慮車輛在橫斷面上分布不均勻，且車道數不同，分布概率也不同。NS=N1×方向系數（一般為0.5）×車道分配系數

NS——基準初年年平均日交通量AADT(單向)N1——年平均日交通量（雙向）現在是33頁\一共有135頁\編輯于星期三4.標準軸載累計當量作用次數臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數現在是34頁\一共有135頁\編輯于星期三交通分級5.交通等級劃分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臨界荷位承受的標準軸載當量累計作用次數分為下表所列四級?，F在是35頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土路面的力學特性1、混凝土板的強度及模量﹥﹥基層和土基的強度及模量；

2、水泥混凝土板本身的抗壓強度﹥﹥抗折強度；

3、板塊厚度相對于平面尺寸較小，板塊在荷載作用下的繞

度很?。?/p>

4、混凝土板在自然條件下，存在沿板厚方向的溫度梯度，

會產生翹曲現象，如收到約束，會在板內產生翹曲應力；

5、荷載重復作用，溫度梯度反復作用，混凝土板出現疲勞

破壞。

9.2彈性地基板的應力分析現在是36頁\一共有135頁\編輯于星期三彈性地基上的小撓度薄板模型?彈性地基：

因為混凝土板下的基層與土基的應力應變很小，不超過材料的彈性區域;?彈性板：

因為板的模量高，應力承受能力強，一般受力不超過彈性比例極限應力，撓度與板厚相比很小。?水泥混凝土路面設計理論：

彈性地基上的小撓度薄板理論水泥混凝土路面的力學模式現在是37頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土路面的工作及設計特點1、抗彎拉強度<抗壓強度，決定路面板厚度的強度設計指標

是抗彎拉強度；

2、車輪荷載作用主要的影響是疲勞效應；

3、溫度差造成板內有應力出現翹曲變形及翹曲應力，也有疲

勞特性；

4、板的使用還受限于支承條件，不均勻支承或板底脫空對板

內應力的影響極大；

現在是38頁\一共有135頁\編輯于星期三設計要求：1.路基和基層設計：

要求密實、均勻、穩定和防凍厚度及E大于規定值。2.混凝土材料組成設計：

配合比及材料要達到高強、耐磨和抗凍。3.路面板幾何尺寸設計：

平面尺寸、板厚設計，以使強度（σp,σt）滿足要求。4.接縫及配筋設計：

選接縫類型、布置接縫位置、確定接縫構造，以提高接縫傳荷能力?，F在是39頁\一共有135頁\編輯于星期三《公路水泥混凝土路面設計規范》JTGD40-2002:

以彈性半空間地基有限大矩形板模型為基礎，以100KN單軸雙輪標準軸載作用于矩形板縱向邊緣中部產生的最大荷載應力控制設計。設計理論與方法現在是40頁\一共有135頁\編輯于星期三彈性地基板體系理論簡介基本概念：在彈性力學里，兩個平行面和垂直于這兩個平行面所圍成的柱面或棱柱面簡稱板；兩個板面之間的距離h稱厚度；平分厚度h的平面稱為板的中面。如果板的厚度h遠小于中面的最小邊尺寸b（如b/8～b/5），這種板稱薄板。在薄板彎曲時，中面所形成的稱為薄板彈性曲面，而中面內各點在垂直方向的位移稱為撓度?，F在是41頁\一共有135頁\編輯于星期三彈性地基板體系理論簡介薄板下的地基有兩種：文克勒地基彈性半無限地基彈性地基小撓度薄板理論：混凝土路面板常做成等厚式，其厚度不到平面尺寸的1/10，在輪載作用下的豎向位移(稱作撓度)又比厚度小兩個數量級，可把混凝土板看作是均質、各向同性、無重量、等厚的小撓度彈性薄板?，F在是42頁\一共有135頁\編輯于星期三采用此理論時三個基本假設：垂直于中面方向的應變及其微小，可以忽略不計；垂直于中面的法線，在彎曲變形后均保持為直線并垂直于中面，故無橫向剪切應變；中面上各點無平行于中面的位移。※板與基礎之間始終保持接觸，且面剪應力為零。

彈性地基板體系理論簡介現在是43頁\一共有135頁\編輯于星期三基（墊）層、路基可看成彈性地基，它對路面只有向上的豎向反力，且地基與板完全接觸（不脫離），即撓度相同。在研究豎向荷載作用下的小撓度板問題時，常采用下列三項基本假設：1.σz,εz≈0,W為（x，y)的函數。2.無橫向剪應變，γxz=γyz=0。3.中面上各點無x、y方向位移，u=v=0,只有W。彈性地基板體系理論簡介現在是44頁\一共有135頁\編輯于星期三板撓曲面微分方程現在是45頁\一共有135頁\編輯于星期三平衡方程：板撓曲面微分方程現在是46頁\一共有135頁\編輯于星期三則板撓曲面微分方程為：由幾何方程和物理方程，得出應力—應變—位移方程：采用圓柱坐標時：現在是47頁\一共有135頁\編輯于星期三變換現在是48頁\一共有135頁\編輯于星期三彎矩與扭矩積分現在是49頁\一共有135頁\編輯于星期三推導得同理現在是50頁\一共有135頁\編輯于星期三撓曲面微分方程推導：要求解方程，必須建立地基反力與薄板撓度間的關系，因此，必須對地基變形進行假設。現在是51頁\一共有135頁\編輯于星期三一、文克勒地基假設地基上任一點的反力僅同該點的撓度成正比以反應模量K表征的地基現在是52頁\一共有135頁\編輯于星期三2.Winkler地基解析解：1）板中受荷時：當δ<0.5h時，偏差較大，用代替δ。2）板邊部中受荷時：當δ<0.5h時，偏差較大，用b代替δ。3）板角受荷時：當板角脫開時：δ下降。在以上諸式中，l為板的相對剛度現在是53頁\一共有135頁\編輯于星期三例題：黃河JN-150型車后軸一側雙輪組，P=50.8KN，p=0.7MPa，h=0.22m,Ec=30000MPa，μc=0.15,k=50MPa,求不同輪載位置時的最大應力值。解：雙輪組按單圓荷載考慮查圖得：Ci=1.29，Ce=1.92，Cc=1.69，Cc′=2.43∴板中應力：∴板邊中部應力：∴板角應力：現在是54頁\一共有135頁\編輯于星期三二、彈性半無限地基撓度計算公式以彈性模量和泊松比表征的地基現在是55頁\一共有135頁\編輯于星期三當荷載作用于板中時求解方法：應用彈性地基上無限大板軸對稱的理論解進行計算。輪下彎矩：彈性半無限地基解析解現在是56頁\一共有135頁\編輯于星期三當荷載距計算點一定距離時求解方法：視為集中荷載求解Mt>Mr輪外彎矩：現在是57頁\一共有135頁\編輯于星期三對稱多輪載求解方法：取荷載最大的輪跡中心作為計算點，按圓形均布荷載計算板中最大彎矩；其它輪子按集中荷載計算其在主輪輪跡中心下成熟的附加彎矩和切向彎矩，然后轉換為x和y向彎矩后疊加?，F在是58頁\一共有135頁\編輯于星期三彈性地基板的有限元解工程實踐中采用的混凝土路面板基本上都屬于有限尺寸的矩形板，并非無限大板。對于彈性半空間體地基上有限尺寸矩形板的板中、板邊和板角作用車輪荷載時，求解相應位置的撓度和彎矩在數學上遇到很大困難。而有限元方法是結構和連續介質應力分析中的一種較有效的計算方法?，F行《公路水泥混凝土路面設計規范（JTGD40－2002）》用有限元法分析了荷載作用下板的極限應力值，由此給出了應力計算諾漠圖?，F在是59頁\一共有135頁\編輯于星期三可分析不規則板(交叉口的梯形板、三角板、缺口板)可計算有限尺寸的板（使得板邊、板角的分析成為可能）可考慮各種實際的邊界約束和支承狀況（如傳力捍、脫空等，非均勻支承）可分析各種荷位和載荷組合（找到最荷位及荷載組合）有限元法比解析解的優越性：現在是60頁\一共有135頁\編輯于星期三彈性半空間地基板體系理論荷載應力分析（有限元法）一、臨界荷位選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產生荷載應力和溫度梯度綜合疲勞損傷的臨界荷位。現在是61頁\一共有135頁\編輯于星期三二、荷載疲勞應力計算

水泥混凝土板為四邊自由板時，標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力r——混凝土板的相對剛度半徑(m)；h——混凝土板厚度(m)；

Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量（MPa）Et——基層頂面當量回彈模量（MPa）①單層水泥混凝土板路面荷載應力分析現在是62頁\一共有135頁\編輯于星期三考慮縱向和橫向接縫傳荷能力，修正后的荷載疲勞應力：綜合系數kc——標準軸載在臨界荷位處產生的荷載疲勞應力（MPa）；——標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產生的荷載疲勞應力（MPa）；Kr——考慮接縫傳荷能力的應力折減系數?？v縫為設拉桿的平縫或縮縫時，可取為0.87～0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為不設拉桿的平縫或自由邊時，取為1.0；Kf——考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數，V——與混合料性質有關的指數普通混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土取0.057；碾壓混凝土和貧混凝土，取0.065。Kc——考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數，按下表取用。Kf=Nev①單層水泥混凝土板路面荷載應力分析現在是63頁\一共有135頁\編輯于星期三雙層混凝土板的臨界荷位仍為縱向邊緣中部，標準軸載Ps在臨界荷位處產生的上、下層混凝土板的荷載應力計算公式仍為：

分離式雙層板分別計算上、下層板的荷載應力，結合式雙層板僅需計算下層板的荷載應力，Kr、Kf、Kc的確定方法，同單層混凝土板完全相同。②雙層水泥混凝土板路面荷載應力分析從力學模型考慮，彈性地基雙層混凝土板按層間接觸狀態分為兩類：上、下層完全分離，接觸面假定為完全光滑；

上、下層密切結合，接觸面假定為完全連續；等剛度法—將不同接觸狀況的雙層板轉換為剛度相當的單層板，然后按彈性地基上的當量單層板計算荷載應力，再根據上、下層板的剛度計算各層所分擔的彎矩和應力。現在是64頁\一共有135頁\編輯于星期三h01、h02——上下層混凝土板厚度(m)；

Ec1、Ec2——上下層混凝土板的彎拉彈性模量（MPa）Ku——層間結合系數，分離式Ku=0，結合式Ku=1；②雙層水泥混凝土板路面荷載應力分析

水泥混凝土板為四邊自由板時，標準軸載Ps在臨界荷位處產生的荷載應力：分離式雙層板上層和下層，或結合式雙層板下層如下：現在是65頁\一共有135頁\編輯于星期三②雙層水泥混凝土板路面荷載應力分析Dg——雙層混凝土板的截面總剛度(MN-m)；hx——下層板中面至結合式雙層板中性面的距離(m)；rg——雙層混凝土板的相對剛度半徑；現在是66頁\一共有135頁\編輯于星期三基層頂面的當量回彈模量Et混凝土面板下的地基包括路基和根據需要設置的墊層與基層，其整體路面結構為彈性多層體系。分析板內荷載應力時，應將多層體系換算為半無限體，以其頂面的當量回彈模量作為半無限地基的模量值。1）新建公路基層頂面的當量回彈模量值現在是67頁\一共有135頁\編輯于星期三基層頂面的當量回彈模量2）原有柔性路面頂面的當量回彈模量值在原有柔性路面上鋪筑水泥混凝土路面時，應通過承載板試驗確定原有柔性路面頂面的當量回彈模量Et；如用汽車實測路段的回彈彎沉值，可按柔性路面舊路補強法中的計算方法確定計算回彈彎沉值l0后，確定其基層頂面的當量回彈模量Et：l0—以后軸重100kN的車輛測得的計算回彈彎沉值（1/100mm）。現在是68頁\一共有135頁\編輯于星期三1.脹縮應力膨脹：當氣溫緩慢變化時，板內溫度均勻升降，則面板沿斷面的深度均勻脹縮。由于板與基層之間的摩阻約束，在溫度升降時板中部不能移動，得面板脹縮完全受阻時所產生的應力為：對于板邊緣中部或窄長板：2)收縮：

板劃分為有限尺寸塊后，因收縮而產生的應力很小，可不予考慮。三、溫度應力現在是69頁\一共有135頁\編輯于星期三產生原因：由于板的自重、地基反力和相鄰板的鉗制作用，使部分翹曲變形受阻，從而使板內產生翹曲應力。由氣溫升高引起的板中部隆起受到限制時，板底面出現拉應力；而當氣溫降低引起的板四周翹起受阻時，板頂面出現拉應力?；炷涟迓N曲變形2.翹曲應力現在是70頁\一共有135頁\編輯于星期三在臨界荷位處的溫度疲勞應力——最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力;αc——混凝土的線膨脹系數(1/℃)，通常可取1×10-5/℃；h——混凝土面板厚度(cm)；Tg

——所在地混凝土面板的最大溫度梯度(℃/cm)；Bx

——綜合溫度翹曲應力和內應力作用的溫度應力系數，按板長L與板相對剛度半徑r的比值L/r和板厚h由諾謨圖確定。kt——考慮溫度應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。①單層水泥混凝土板路面溫度應力分析水泥混凝土板路面溫度應力分析現在是71頁\一共有135頁\編輯于星期三疲勞應力系數kt

①單層水泥混凝土板路面溫度應力分析回歸系數a、b、c現在是72頁\一共有135頁\編輯于星期三溫度應力系數Bx現在是73頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土面層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，按下表選用。注：海拔高時，取高值；濕度大時，取低值。最大溫度梯度標準值Tg最大溫度梯度標準值Tg現在是74頁\一共有135頁\編輯于星期三②雙層水泥混凝土板路面溫度應力分析上層；下層；雙層混凝土板的溫度應力計算公式：分離式雙層板僅需計算上層板的溫度應力結合式雙層板僅需計算下層板的溫度應力現在是75頁\一共有135頁\編輯于星期三分離式雙層混凝土板上層最大溫度應力式中：Bx1—分離式雙層混凝土板的溫度應力系數；

Bx—上層混凝土板的溫度應力系數，按l/rg，h01查圖；

Cx

—混凝土板的溫度翹曲應力系數，按l/rg查圖；現在是76頁\一共有135頁\編輯于星期三溫度應力系數Bx、Cx現在是77頁\一共有135頁\編輯于星期三結合式雙層混凝土板下層最大溫度應力式中：Bx2—結合式雙層混凝土板的溫度應力系數；

Bx

—下層混凝土板的溫度應力系數，按l/rg，（h01+h02）查圖；現在是78頁\一共有135頁\編輯于星期三1、結構可靠性的含義

結構可靠性是指結構在規定時間(設計基準期)內、規定條件下(正常設計、正常施工、正常使用和維護)完成預定功能的能力。其功能要求為:(1)安全性；(2)適用性；(3)耐久性。當結構或構件超過承載能力極限狀態，就可能產生以下后果：（1）由于材料強度不夠而破壞，或因疲勞而破壞；（2）產生過大的塑性變形而不能繼續承載，結構或構件喪失穩定；（3）結構轉變為機動體系。超過這一極限狀態，結構或其構件就不能滿足其預定的安全性要求路面結構的可靠度(了解內容）現在是79頁\一共有135頁\編輯于星期三現在是80頁\一共有135頁\編輯于星期三現在是81頁\一共有135頁\編輯于星期三在規定的設計使用年限內，在環境條件和荷載作用下，路面能夠發揮其預期功能的概率。

我國水泥混凝土路面設計方法：路面板的車輛荷載疲勞應力及溫度疲勞應力之和小于混凝土的極限抗折強度。2、水泥混凝土路面可靠度的定義現在是82頁\一共有135頁\編輯于星期三1、設計基準期、目標可靠度和變異水平目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。選定較高的目標可靠度，在各設計參數的變異水平不變時，所設計的路面厚度較大，初期建設費用較高，但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低；若選定較低的目標可靠度，則所設計的路面結構較薄，初期修建費用可以降低，但使用期間的養護費用和車輛運行費用將會提高。水泥混凝土路面可靠度設計標準水泥路面設計參數現在是83頁\一共有135頁\編輯于星期三2、結構設計參數的變異水平分級結構設計參數的變異水平分級水泥路面設計參數現在是84頁\一共有135頁\編輯于星期三可靠度系數rr混凝土設計彎拉強度

3、可靠度系數水泥路面設計參數5、混凝土材料要求交通分級4、交通分級指標現在是85頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土路面以彎拉強度作為設計控制指標，取28d齡期的15×15×55cm的水泥混凝土梁式試件，用三分點加載試驗方法確定。水泥混凝土的強度以28d齡期的彎拉強度控制。當混凝土澆筑后90d內不開放交通時，可采用90d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表中規定值。混凝土彎拉強度標準值5、混凝土材料要求現在是86頁\一共有135頁\編輯于星期三6.防凍厚度在季節性冰凍地區，路面的總厚度不應小于表中規定的最小防凍厚度。注：①凍深小或填方路段，或者基、墊層為隔濕性能良好的材料，可采用低值；凍深大或挖方及地下水位高的路段，或者基、墊層為隔濕性能較差的材料，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。水泥混凝土路面最小防凍厚度（m）現在是87頁\一共有135頁\編輯于星期三組合設計內容：面層基層墊層路基9.3結構層組合設計主要考慮交通等級、氣候、路基及材料情況，與柔性路面不同?，F在是88頁\一共有135頁\編輯于星期三一、面層應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。選擇方法：面層一般采用設接縫的普通混凝土；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?，F在是89頁\一共有135頁\編輯于星期三其它面層類型選擇現在是90頁\一共有135頁\編輯于星期三面層厚度參考范圍現在是91頁\一共有135頁\編輯于星期三均勻、穩定的支承，防止唧泥、錯臺，延長壽命，施工方便。要求有足夠剛度、穩定性，斷面正確、平整，耐沖蝕能力。寬度比面板寬25~35cm，或與路基同寬。基層頂面當量回彈模量Et不小于規范規定的E值。由此定基層的厚度h。新建道路hmin=15cm，補強（在柔性路面上）時，h=8cm(砂、礫石),h=10cm（水穩類）,對巖石路基h=6~8cm。二、基層現在是92頁\一共有135頁\編輯于星期三路基和結構層參數現在是93頁\一共有135頁\編輯于星期三二、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?！炷令A制塊面層應采用水泥穩定粒料基層現在是94頁\一共有135頁\編輯于星期三各類基層厚度的適宜范圍現在是95頁\一共有135頁\編輯于星期三三、墊層：1）改善路基水溫狀況；2）阻止路基土擠入基層；3）保證路面結構的穩定性，以減少路基頂面的應力和變形；4）達到路面結構總厚度；(對季節性冰凍地區,路面有最小防凍厚度要求)5）具有一定的強度、好的水穩性、抗凍性?，F在是96頁\一共有135頁\編輯于星期三三、墊層遇有下述情況時，需在層基下設置墊層：季節性冰凍地區，路面總厚度小于規范規定最小防凍厚度要求時，其差值應以墊層厚度補足；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。注意事項：墊層的寬應與路基同寬，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?，F在是97頁\一共有135頁\編輯于星期三四、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，不能用做高速公路和一級公路的上路床填料?！驐l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改善。地下水位高時，宜提高路堤設計標高。路基壓實度應符合《公路路基設計規范》的要求。巖石或填石路床頂面應鋪設整平層。路基：控制變形，如不均勻變形→脫空現象→應力增大→破壞。措施：按填筑規則填；壓實時含水量→

最佳；壓實度、排水、加固、設墊層。注意事項：高液限粘土及含有機質細粒土，不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級及以下公路和上路床填料；現在是98頁\一共有135頁\編輯于星期三我國水泥混凝土路面設計方法我國水泥混凝土路面設計方法采用單軸雙輪組100KN標準軸載作用下的彈性半空間體系地基有限大矩形薄板理論有限元解為理論基礎，以路面板縱縫邊緣荷載與溫度綜合疲勞彎拉應力為設計指標進行路面板厚度計算。

設計完成后，路面板的綜合疲勞彎拉應力應滿足以目標可靠度為依據的極限狀態平衡方程式。現在是99頁\一共有135頁\編輯于星期三1、設計流程現在是100頁\一共有135頁\編輯于星期三我國水泥混凝土路面設計方法—JTGD40-2002設計內容與標準設計參數荷載疲勞應力計算溫度疲勞應力計算板厚確定步驟現在是101頁\一共有135頁\編輯于星期三設計內容與標準（1）路面結構組合設計根據該路的交通情況，結合當地環境氣候條件和材料供應情況綜合考慮。包括各層的結構類型、彈性模量和厚度的確定。（2）混凝土面板厚度設計混凝土面板厚度設計，應按照設計標準的要求，確定滿足設計年限內使用要求所需的混凝土面層的厚度。（3）混凝土面板的平面尺寸與接縫設計根據混凝土面層板內產生的荷載應力和溫度應力作出板的平面尺寸設計，布設各類接縫的位置，設計接縫的構造，并采取有效措施提高接縫的傳荷能力?，F在是102頁\一共有135頁\編輯于星期三設計內容與標準（4）路肩設計高速公路和一級公路中間帶的路緣帶和路肩的結構應與行車道的混凝土路面相同，并與行車道部分的混凝土面板澆筑成整體。路肩可采用水泥混凝土面層或瀝青混合料面層，其基（墊）層結構應滿足行車道路面結構和排水的要求。（5）普通混凝土路面配筋設計普通混凝土路面板較長或交通量較大、地基有不均勻沉降或板的形狀不規則時，可沿板的自由邊緣加設補強鋼筋，在角隅處加設發針形鋼筋或鋼筋網，以阻止可能出現的裂縫?，F在是103頁\一共有135頁\編輯于星期三設計參數標準軸載與軸載換算交通分級和累計作用次數結構設計參數的變異性和路面結構的可靠度基層頂面的當量回彈模量水泥混凝土的設計強度現在是104頁\一共有135頁\編輯于星期三標準軸載與軸載換算以軸重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，可按等效疲勞損壞原則換算成標準軸載的作用次數?，F在是105頁\一共有135頁\編輯于星期三交通分級和累計作用次數設計使用年限內設計車道的標準軸載累計作用次數Ne：臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數交通分級現在是106頁\一共有135頁\編輯于星期三結構設計參數的變異性和路面結構的可靠度水泥混凝土路面可靠度設計標準結構設計參數的變異水平分級現在是107頁\一共有135頁\編輯于星期三基層頂面的當量回彈模量將多層體系換算為半無限體，以其頂面的當量回彈模量作為半無限地基的模量值。1）新建公路基層頂面的當量回彈模量值現在是108頁\一共有135頁\編輯于星期三基層頂面的當量回彈模量2）原有柔性路面頂面的當量回彈模量值l0——以后軸重100kN的車輛測得的計算回彈彎沉值（1/100mm）?，F在是109頁\一共有135頁\編輯于星期三路基和結構層參數E0E1、E2現在是110頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土的設計強度水泥混凝土路面以彎拉強度作為設計控制指標，取28d齡期的15×15×55cm的水泥混凝土梁式試件，用三分點加載試驗方法確定。設計彎拉強度必須滿足規范規定的彎拉強度標準的要求。同時，為保證路面有較高的耐久性、耐磨性和抗凍性。混凝土的彎拉彈性模量不應低于下表值。混凝土彎拉強度標準值現在是111頁\一共有135頁\編輯于星期三荷載疲勞應力

水泥混凝土板為四邊自由板時，標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力考慮縱向和橫向接縫傳荷能力，修正后的荷載疲勞應力——標準軸載在臨界荷位處產生的荷載疲勞應力（MPa）；——考慮接縫傳荷能力的應力折減系數。縱縫為設拉桿的平縫或縮縫時，可取為0.87～0.92（剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值）；縱縫為不設拉桿的平縫或自由邊時，取為1.0；——考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數，v——與混合料性質有關的指數，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土取0.057；碾壓混凝土和貧混凝土，取0.065。——考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數，按公路等級由表14-9取用?，F在是112頁\一共有135頁\編輯于星期三溫度疲勞應力

在臨界荷位處的溫度疲勞應力——最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力，αc——混凝土的線膨脹系數(1/℃)，通常可取1×10-5/℃；h——混凝土面板厚度(cm)；Tg

——所在地混凝土面板的最大溫度梯度(℃/cm)；Bx

——綜合溫度翹曲應力和內應力作用的溫度應力系數，按板長L與板相對剛度半徑r的比值L/r和板厚h由諾謨圖確定。kt——考慮溫度應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。現在是113頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土板厚確定

①收集并分析交通參數——收集日交通量和軸載組成數據，計算設計基準期內設計車道標準軸載累積作用次數，由此確定道路的交通等級，并確定安全等級；

②初擬路面結構——初選路面結構層次、類型和材料組成；擬定各層的厚度、面層板平面尺寸和接縫構造；

③確定材料參數——確定混凝土的設計彎拉強度和彈性模量，基層、墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當量回彈模量；現在是114頁\一共有135頁\編輯于星期三水泥混凝土板厚確定

④計算荷載疲勞應力和溫度應力；

⑤檢驗初擬路面結構——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，根據可靠度系數，按下述條件檢驗

——可靠度系數

上述檢驗條件如不符合，則重新擬定路面結構或板的尺寸，重新計算，直到滿足為止。設計厚度依計算厚度按10mm向上取整?，F在是115頁\一共有135頁\編輯于星期三一、接縫的設計1.設縫目的：防止溫度變化引起的脹縮應力、翹曲應力和施工要求。溫度升高時溫度降低時9.5接縫及配筋設計現在是116頁\一共有135頁\編輯于星期三2.接縫種類：⑴從接縫的方向分：橫縫、縱縫

橫縫：垂直于行車方向的接縫縱縫：平行于行車方向的接縫現在是117頁\一共有135頁\編輯于星期三現在是118頁\一共有135頁\編輯于星期三⑵從接縫的功能分：縮縫、脹縫、施工縫①縮縫：保證板因溫度和濕度的降低而收縮時沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產生不規則的裂縫。②脹縫：保證板在溫度升高時能部分伸張，從而避免產生路面板在熱天的拱脹和折斷破壞，同時也能起到縮縫的作用。③施工縫：每天完工或因雨天及其它原因不能繼續施工時，應做到脹縫處或縮縫處，并做成施工縫的構造形式?，F在是119頁\一共有135頁\編輯于星期三9.5接縫及配筋設計1）縱縫：

有縮縫和施工縫；當一次鋪筑小于路面寬度時，應設施工縫。h/2h/23~4cm5~10cm填縫料10cm拉桿平縫加拉桿型h/2h/20.1h防銹涂料1：4（1/3~1/5）h企口縫加拉桿型當一次鋪筑寬度大于路面容許的板寬（4.0~4.5m)時，應設縱向縮縫?，F在是120頁\一共有135頁\編輯于星期三縮縫做成假縫形式，即鋪筑時僅在板的上部設縫槽，而板的收縮和翹曲會使縫槽下的混凝土自行斷裂。由于斷裂表面凹凸不平、互相嵌鎖，使這類接縫具有一定的傳荷能力?？p槽深度要適中，過淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，從而不能保證以后的斷裂發生在接縫的位置上；過深，不規則斷裂面積過少，接縫的傳荷能力就降低。一般縫槽深為1/4~1/5h。槽寬盡可能窄些，一般為3~8mm。縱向縮縫也應設拉桿，以避免板塊橫向位移并保證接縫的傳荷能力。h1/4~1/5h3~8mm填縫料假縫型h/2h/2假縫加拉桿型現在是121頁\一共有135頁\編輯于星期三縱縫設置的橫向拉桿，一般采用螺紋鋼筋，中部10cm范圍內應刷防銹涂料。每延米縱縫所需的拉桿鋼筋面積As(c㎡)：B、h—混凝土板的寬度（m）和厚度（cm）；［s］—鋼筋的容許拉應力，螺紋鋼筋取160MPa，光園鋼筋取135MPa。h/2h/2假縫加拉桿型拉桿應具有足夠的長度，使錨固在混凝土內的拉桿能發揮其抗拉能力。此外，還要考慮施工誤差，應留有一定的余地（例如5cm），故拉桿的長度Ls(cm)，按下式確定：ds—拉桿鋼筋直徑（cm）;[s]—鋼筋同混凝土的容許粘結應力，螺紋鋼筋取1.8MPa,光園鋼筋取1.25MPa。拉桿的尺寸和間距可參見P217表9-12?，F在是122頁\一共有135頁\編輯于星期三2）橫縫：有縮縫、施工縫和脹縫。為減小混凝土的收縮應力和溫度翹曲應力而設置縮縫，橫向縮縫一般采用假縫形式，重交通時設傳力桿。傳力桿采用光圓鋼筋，一半以上長度涂以瀝青或套上塑料膜套等，使之在混凝土收縮時能夠滑動。h/2h/23~4cm5~10cm填縫料傳力桿橫向施工縫構造涂瀝青每天施工結束或混凝土澆筑中斷半小時以上時，需設置橫向施工縫。其位置宜設在脹、縮縫處。設在縮縫處的橫向施工縫采用平口加傳力桿型，若施工縫設在兩條縮縫中間，則做成企口加拉桿型。設置脹縫的目的：使混凝土板有膨脹的余地，從而避免產生過大的熱壓應力。脹縫采用平縫形式，下部設接縫板，上部為填縫料，并設置傳力桿。常用的脹縫縫隙寬度為2.0~2.5cm。詳見P218圖9-22。現在是123頁\一共有135頁\編輯于星期三2、接縫布置：縱縫：車道線劃分處（3~3.75m寬），避免縱縫設在輪跡上。

橫縫：一般等間距垂直縱縫布設。兩側的橫縫應對齊。4、4.5、5、5.5、6m等，也可與縱縫斜交，減少行車跳動。

脹縫：盡量不設，但與其他結構物（橋梁、隧道、柔性路面等）相接處、板厚變化處、小半徑彎道、縱坡變換處均應設置脹縫。現在是124頁\一共有135頁\編輯于星期三二、配筋設計：1、普通砼板的補強鋼筋：邊緣鋼筋：縱、橫向自由邊設置12~16mm螺紋筋或光圓鋼筋，布設在板的下部，端部彎起，保護層5cm。角隅鋼筋：脹縫兩側板的角隅及板的銳角處，可選用兩根12~16mm的螺紋鋼筋彎成發針型，布置在板的上部；板呈銳角形時，上下部都補強，—雙層鋼筋網補強。2、鋼筋砼板：當混凝土板的屏幕尺寸較大或形狀不規則、板下埋置地下設施或地基有不均勻沉陷時，為防止裂縫縫隙張開需配置鋼筋網。鋼筋面積：L為計算縱（橫）向筋時橫（縱）縫間距?，F在是125頁\一共有135頁\編輯于星期三為使板內應力盡可能分散，宜用小直徑鋼筋。縱橫向鋼筋的直徑宜相同。鋼筋的最小直徑為：6mm(光圓筋）和10mm（螺紋筋）；鋼筋的最小間距為集料的兩倍。最大間距為：15cm（縱向，光圓筋）、35cm（縱向，螺紋筋）、30cm（橫向，光圓筋）、75cm（橫向，螺紋筋）?！?-14鋼筋設在距頂