第十二章 水泥混凝土路面结构设计 路基路面工程课件.ppt

第十二章 水泥混凝土路面结构设计 第十二章 水泥混凝土路面结构设计 第一节 概述 第二节 损坏模式和设计标准 第三节 路面结构组合设计 第四节 接缝构造设计 第五节 混凝土路面板配筋设计 第六节 面层板厚度和平面尺寸的设计 第七节 水泥混凝土路面加铺层设计 第一节 概述 从力学分析来看，水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系 水泥混凝土板的抗弯拉强度指标作为设计指标 从力学模型考虑，可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算 为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度 二、设计内容 水泥混凝土路面结构设计内容： 三、设计原则 根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，结合本地区实践经验，按要求完成设计，首先应保证工程的质量与耐久性。 遵循因地制宜、合理选材等原则进行混凝土路面设计方案的比较 应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果 充分考虑沿线环境的保护，自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员的健康与安全。 尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。 对于地处不良地基的路段采取有效措施加快稳定路基沉降。 第二节 设计模式和设计标准 一、损坏模式 水泥混凝土路面，由于混凝土板的刚度高和脆性大，又需设置接缝，在行车和环境因素的综合作用下出现的损坏模式常不同于沥青路面，可分为断裂、接缝损坏、变形和表面损坏四类，主要有下列几种，如下图12-1所示。 断裂 破坏板的结构整体性，使板丧失应有的承载能力。因而，断裂可视为水泥混凝土路面结构破坏的临界状态 挤碎 在接缝附近的板因受挤压而碎裂 拱起 混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板向上拱起 唧泥 车辆行驶经过接缝或裂缝时，由缝内喷溅出泥浆的现象，称为唧泥 错台 接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移 二、设计标准 我国现行的水泥混凝土路面设计方法，以水泥混凝土面层板的疲劳断裂作为路面损坏的主要模式 以控制行车荷载反复作用在板内产生的荷载疲劳应力σpr与温度梯度反复作用在板内产生的温度疲劳应力σtr之和与可靠度系数γr乘积不大于混凝土的弯拉强度标准值fr，作为确定混凝土板厚的设计标准 路面结构可靠度定义：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。 水泥混凝土路面结构可靠度定义：在规定的设计基准期内，在规定的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率 第三节 路面结构组合设计 面层类型 1．普通混凝土面层 2．钢筋混凝土面层 3．连续配筋混凝土面层 4．预应力混凝土 5．钢纤维混凝土 6．混凝土预制块路面 面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则；路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。其他面层类型可根据适用条件按表12-1选用。 其他面层类型选择 表12-1 适用条件 普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或连续配筋混凝土面层所需的厚度，可参照下表12-2所示参考范围并按规定计算确定。 二、路基 水泥混凝土路面不要求有强度大或承载力高的路基。但如果路基的稳定性较差，在周围水温变化的影响下出现较大的变形，特别是不均匀变形，则仍会因不均匀支承而给面层带来损坏。因此，对路基的基本要求是稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承，在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。 三、基层和垫层 防止或减轻唧泥和错台现象的出现 . 有助于控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层的不利影响 . 为面层施工提供稳定而坚实的工作面 . 基层和垫层有粒料类（碎石、砂砾等）、稳定类（水泥、石灰、沥青稳定粒料或土）和贫混凝土（或碾压混凝土）三大类。 基层类型及各类基层厚度的适宜范围应依照交通等级按表12—4选择。 适宜各交通等级的基层类型及厚度的适宜范围表 表12—4 在交通繁重的道路上，选用水泥或沥青稳定粒料、贫混凝土或碾压混凝土作为混凝土路面的基层，可以为混凝土面层提供更为均匀而坚实的支承。 增加路面结构的整体刚度，从而减小面层板的挠度。而挠度量减小可以降低板底的脱空量和增加缩缝传荷能力的耐久性。 图12-2所示为水泥稳定类基层和砾石基层上混凝土面层接缝的传荷能力随荷载作用次数的增加而降低的试验曲线，从中可看出水泥稳定类基层上接缝传荷能力的耐久性明显高于砾石基层。与此同时，还可以减少基层和垫层在重复荷载作用下的固结变形，从而减少板底脱空量，并改善接缝的传荷能力。 图12-3所示为水泥稳定砂砾基层和不同压实度的砂砾基