水泥混凝土路面设计

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1、第十章水泥混凝土路面设计第10-1节设计内容与设计参数一、混凝土路面的设计内容水泥混凝土路面设计应包括以下内容：1．路基和基(垫)层的结构组合设计；2．混凝土面板的平面尺寸确定和板厚计算；3．接缝设计；4．配筋设计；5．混凝土的材料组成设计。二、设计参数(一)标准轴载与轴载换算公式1．标准轴载我国《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012—94)规定：水泥混凝土路面设计以轴重100kN的单轴荷载作为标准轴载，其他各级轴载均应换算成标准轴载，然后再进行混凝土路面设计。对于单轴荷载以其实际作用次数和轴重计，对于双轴荷载，后轴经过一次可视为作用一次，轴重以双轴的总重计。2．轴载换算轴载换算

2、依据等效疲劳损坏的原则进行。所谓等效，是指同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳程度。《公路水泥混凝上路面设计规范》(JTJ012—94)规定以疲劳断裂作为混凝土路面的损坏标准。如对某一种路面结构，轴载P1作用N1次以后，混凝土面板处于疲劳断裂状态；轴载P2作用N2次后，混凝土面板处于同样的破坏状态，则二者是等效的。由此，采用疲劳断裂为标准建立的疲劳方程，可以推导产生等效疲劳损坏时的轴载换算公式和换算系数：(二)交通分级交通量相轴载大小是路面设计的基本依据。随着交通量增大，对路面使用性能和使用寿命的要求相应提高。由此，在使用年限内对混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等方面提出了不

3、同的技术要求。为了区分各项要求在程度上的差别，按使用初期设计车道每日通过的标准铀载作用次数，将水泥混凝土路面承受的交通划分为特重、重、中等和轻四个等级，见表2-8-1。设计车道为行车道内承受交通最繁重的一个车道。设计车道内的标准轴载日作用次数Ns1，系由断面标准轴载作用次数乘以(行驶)方向分配系数和车道分配系数，即：Ns1＝Nsββ1，(2-8-3)式中：Ns1——路段(断面)日标准轴载作用次数，次／日；β—方向分配系数，通常取0.5~0.6；β1——车道分配系数，通常，单车道／方向，取1.0；双车道／方向，取0.8~1.0；3车道/方向，取0.6~0.8；具体数值依据交通情况和车道数

4、．通过调查确定。(三)设计使用年限与累计轴载作用次数路面的设计使用年限是指路面到达预定损坏标准时所能使用的年限。超过此年限，路面并非完全破坏面不能使用，只是其实用性能太差和运行费用过高。各国对水泥混凝土路面设计使用年限的规定为20~40年不等，如：美国、日本定为20年，前苏联和西班牙定为30年．英国定为40年。设计使用年限长，则交通组成难以预估准确，初期投资也较高。然而，技现行设计方法计算分析的结果表明，混凝土面板厚度的少许增加，可使路面寿命有较大的增长。因而，规定较长的使用年限，混凝土面板的厚度实际上增加并不多，虽然初期投资要高些，但从整个使用期来看，经济上还是合算的。考虑到路面改建

5、会影响行车而增加运行费用．我国《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012—94)规定丁20~30年不等的使用年限，见表2-8-2。交通越繁重，设计使用年限越长。设计使用年限内路面临界荷位上所受到的标准轴载累计作用次数，依据设计车道内的初始标准轴载的作用次数、交通量年平均增长率和车轮轮迹在车道横断面上的横向分布系数确定，其计算公式为：式中：Ns1——使用初期设计车道标准荷载作用次数，次／日；r——交通量年平均增长率(%)，由调查确定；T———设计使用年限，年；η——车轮轮迹横向分布系数，按表2-4-3取值。(四)综合影响系数综合影响系数考虑了由于超过额定载重和载重在各侧车轮上分配的不均

6、匀性；在行驶过程中因路表不平整和车辆自振所引起的变动，以及路面结构厚度和材料性质的变异等因素对路面疲劳损坏的影响，它实际上是荷载应力安全系数。其数值是参照国内外资料确定的，见表2-8-4所示。(五)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量在水泥混凝土路面设计理论中，把混凝土面板下的基层、垫层和土基看做一层考虑．故设计时应将基层、垫层和土基换算成与土基相当的一层，其强度用基层顶面的当量回弹模量来表示。具体确定时按新建公路和改建公路分别考虑：1．新建公路基层顶面的当量回弹模量Et的计算：(1)根据土类、自然区划和路基于湿状态，确定土基的回弹模量E0；(2)根据己拟定的路面结构层的类型，厚度和材

7、料组成，确定各结构层的回弹模量Ei；(3)根据E1/E0和基层厚度h查图2-8-l确定Et1/E0的值K，则Et1=KE0。如有多层，可以此类推，求得Et2，Et3，…，Etn图中：E0——土基回弹模量；E1——第一层基层的回弹模量；En——第n层基层的回弹模量；Et1——第一层基层顶面的当量回弹模量；Etn——第n层基层顶面的当量回弹模量。2．改建公路基层顶面的当量回弹模量Et的计算在原有柔性路面上铺筑水泥混凝土路面时，应通过承载板试验确定原