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水泥混凝土路面结构设计

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公路水泥混凝土路面设计规范标准

公路水泥混凝土路面设计规范标准

1总则1．0．1 为适应交通运输发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程安全可靠、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。

1．0．3 水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。

水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。

水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。

1．0．4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语、符号2．1 术语2．1．1 水泥混凝土路面cement concrete pavement以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面，亦称刚性路面。

2．1．2 普通混凝土路面plain concrete pavement除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，亦称素混凝土路面。

2．1．3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement 面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。

2．1．4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。

2．1．5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement 在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。

2．1．6 复合式路面composite pavement面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。

2．1．7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。

水泥混凝土路面结构设计

水泥混凝土路面结构设计


表1.2.2 水泥混凝土面层厚度的参考范围
极重
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 低 高速 低 一级 中 低 二级 中 高速 低 一级 中 低 轻 三、四级 中 230~200 高 220~190 三、四级 中 210~180 二级 中
特重
重
面层厚度（mm）
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度（mm）
注：① 冻深小或填方路段，或者基、垫层为隔温性能良好的材料，可采用低值；冻深大 或挖方及地下水位高的路段，或者基、垫层为隔温性能稍差的材料，应采用高值； ② 冻深小于0.50m的地区，一般不考虑结构层防冻厚度。
1.5 路肩
铺面材料 路肩面层一般宜选用水泥混凝土，也可用沥青类材料。路肩基
层可用开级配粒料类材料，有利于排除渗入路面结构的水。
起讫桩号
基层切缝 情况
使用状况
原路 面结 构
——
——
使用情况良好， 裂缝少。
结构 一
K576+559 ～ K579+514
基层不切缝
使用情况良好， 有裂缝。 配筋率：0.3，0.4 ，0.5。
结构 二
K579+514 ～ K580+533
350m、320m和330m 混凝土基层切缝间距 分别为5m，8m和 10m。
水泥砼面层 28cm
防水联接层1.5cm
二灰碎石基 层18cm 灰土或固化剂处理路床 20cm
冲击压实处理路床（影响深度80cm）
（2）广西
混凝土下面层280㎜ 改性沥青混凝土或SMA上面层，厚40㎜ 混凝土层表面机械凿毛，或5﹪稀盐酸处理，摩擦系数0.65以上。 设高分子改性沥青粘层，或环氧沥青粘层，或橡胶沥青应力吸收层20 ㎜。 使用3年，整体效果良好，局部路段轻微推移。
水泥混凝土路面结构构造设计详解

水泥混凝土路面结构构造设计详解


2R P l ) Kl 2
第三节 水泥路面的应力分析
5）威斯特卡德公式的试验修正公式
• ①角隅修正
威氏公式是理论推导得来的，与实际情况有出入。美国1930年在阿灵顿进行了 试验路，对公式进行了修正。
板体与地基紧密接触时，不修正，理论值近似于实测值； 板底脱空时，实测比计算大30%~50%，需修正，Kelly提出板角修正式:
– 公式左边三项分别代表：可靠度系数、荷载疲劳应力
第四节 路面结构的可靠度
◆8、水泥混凝土路面可靠度的概念
NR : 路面结构的疲劳寿命 Ne : 设计年限内累计当量标准轴载
f Ne
f NR
Ne
NR
干涉区
第五节 水泥路面的设计参数
➢1、设计基准期、目标可靠度和目标可靠度指标
➢2、面板与基层间的摩阻系数
第一节 水泥路面设计概述
◆4、水泥路面的轴载换算与交通分级
➢1）水泥路面的标准轴载及轴载换算
单轴双轮组－100kN
NNee
336655NNs [s1[1
t
t1]1]
公路等级
高速公路、一级公路
二级、三级、四级公路
行车道宽>7m 行车道宽≤7m
纵缝边缘处（临界荷位） 0.17~0.22 0.34~0.39 0.54~0.62
➢ 3）水泥路面的设计标准
✓①结构承载能力
控制板不出现断裂，要求荷载应力与温度应力的疲劳 综合作用满足材料的设计抗拉强度：
即：
✓②行驶舒适性
控制错台量，要求设置传力杆（基层及结构布置满 足）
✓③稳定耐久性
第一节 水泥路面设计概述
◆3、水泥路面结构设计的主要内容
1）路面结构层组合设计； 2）混凝土路面板厚度设计； 3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 4）路肩设计； 5）混凝土路面的钢筋配筋率设计
公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011)原文+标准体系结构

公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011)原文+标准体系结构

公路⼯程标准体系结构2011年09月19日发布的公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011），作为公路工程行业标准，自 2011 年 12 月 01 日起施行。

属于公路工程标准体系的“建设”板块“造价”模块。

公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。

一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。

包含6个标准。

二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。

三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。

四、公路管理板块公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。

五、公路养护板块公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。

六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。

水泥混凝土路面—水泥混凝土路面设计

水泥混凝土路面—水泥混凝土路面设计

计算厚度加6mm磨损厚度后，按10mm向上取整，作为混凝土 面层的设计厚度。
1 交通分析——交通荷载分级
水泥路面的设计轴载及轴载换算
按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以轴重100kN的单轴-双轮
组荷载作为设计轴载。对极重交通荷载等级的水泥混凝土路面，宜
选用货车中占主要份额特重车型的轴载作为设计轴载。各级轴载作
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，厚度 不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设封层。
面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。
平面尺寸及接缝设计
❖ 平面布局宜采用矩形分块，其纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝 两侧的横缝不得相互错位。
❖ 纵向接缝的间距（板宽）宜在3.0~4.5m范围内选用。 ❖ 横向接缝的间距（板长）应按面层类型和厚度选定（普通水泥混
混凝土面层板的温度翘曲应力系数CL与单层板公式不同。
温度翘曲应力系数CL
CL
1 11
sinh t cost cosht sin t cost sin t sinh t cosht
t L / 3rg
knrg4 Dc r3 knr4 Dc rg3
1
r
Dc
Dc
Db Db
kn
r ( pr tr ) fr r ( p.max t.max ) fr
r bpr fbr
水泥混凝土路面设计示例
设计示例
公路自然区划Ⅲ区新建一条高速公路，单向三车道，行车道宽 11.75m。路基土为黄土（低液限粉土），路床顶距地下水位2.0m， 当地粗集料主要为花岗岩。拟采用碾压混凝土做基层。应交通调查分 析得知，设计轴载Ps=100KN，最重轴载Pm=250KN，设计车道使用 初期设计轴载日作用次数为42000，交通量年平均增长率为7%。试 设计该路面厚度。
最新公路水泥混凝土路面设计规范标准

最新公路水泥混凝土路面设计规范标准

1总则1．0．1 为适应交通运输发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程安全可靠、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。

1．0．3 水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。

水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。

水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。

1．0．4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语、符号2．1 术语2．1．1 水泥混凝土路面cement concrete pavement以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面，亦称刚性路面。

2．1．2 普通混凝土路面plain concrete pavement除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，亦称素混凝土路面。

2．1．3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。

2．1．4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement 面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。

2．1．5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。

2．1．6 复合式路面composite pavement面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。

2．1．7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。

水泥混凝土路面结构组合设计

水泥混凝土路面结构组合设计

冻地区的中湿类、潮湿类和过湿类路基，当冰冻线深度 达到路基的易冻胀土层时，在易冻胀土层上应设置防冻垫层或用不易冻 胀土置换冰冻线深度范围内的易冻胀土。
6）水文地质条件不良的土质路墅，应采取地下排水措施。 ➢ 7、对路堤下的软弱地基进行加固处治后，其工后沉降量应符合现行 《公路路基设计规范》（JTG D30）的规定，并宜在路床顶部铺筑粒料层。
路基路面工程
水泥混凝土路面结构组合设计
一般规定 ➢ 1、应依据公路等级、交通荷载、路基条件、当地温度和湿度状况以 及使用性能要求，选择及组合与之相适应的水泥混凝土路面结构。 ➢ 2、路面结构组合设计，应使各个结构层的力学特性及其组成材料性 质满足相应的功能要求。 ➢ 3、 应充分考虑各相邻结构层的相互作用、层间结合条件和要求，以 及结构组合的协调与平衡。 ➢ 4、应充分考虑地表水的渗入和冲刷作用。采取封堵和疏排措施，减 少地表水渗入，防止渗入水积滞在路面结构肉。基层应选用抗冲刷能力 强的材料。
水泥混凝土路面结构组合设计
➢ 7、混凝土预制块可采用矩形块或异形块。 矩形块的长度宜为200～ 250mm，宽度宜为100～125mm，厚度宜为80～150mm。预制块下砂垫层 的厚度宜为30～50mm。
路肩 1、路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用 应与行车道路面相协调，不应使渗入的路表水积滞在行车道路面结构内。 2、行车道混凝土面层宜宽出外侧车道边缘线0.6m。 3、高速公路和一级公路以及承受极重、特重和重交通荷载等级的公 路，路肩铺面应采用与行车道路面相同的结构层组合和组成材料类型。 其他等级公路，路肩铺面的基层和底基层应采用与行车道路面结构相同 的材料类型和厚度。
水泥混凝土路面结构组合设计
面层 ➢ 1、水泥混凝土面层应具有足够的强度和耐久性，表面应抗滑、耐磨、 平整。 ➢ 2、面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。 当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，位于高填方、软土地基、填 挖交界段等有可能产生不均匀沉降的路基段时，应采用接缝设置传力杆 的钢筋混凝土面层。连续配筋混凝土、碾压混凝土和钢纤维混凝土等其 他面层类型可依据适用条件选用。 ➢ 3、普通水泥混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土和连续配筋混凝土面 层的计算厚度，可依据交通荷载等级、公路等级和变异水平等级计算确 定 。 各 种 混 凝 土 面 层 的 设 计 厚 度 应 依 据 计 算 厚 度 加 6mm 磨 耗 层 后 ， 按 l0mm向上取整。
公路水泥混凝土路面设计规范JTJ D40-2002

公路水泥混凝土路面设计规范JTJ D40-2002

公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ D40-2002)1总则1．0．1 为适应交通运输发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程安全可靠、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。

1．0．3 水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。

水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。

水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。

1．0．4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语、符号2．1 术语2．1．1 水泥混凝土路面cement concrete pavement以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面，亦称刚性路面。

2．1．2 普通混凝土路面plain concrete pavement除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，亦称素混凝土路面。

2．1．3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。

2．1．4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。

2．1．5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。

2．1．6 复合式路面composite pavement面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。

2．1．7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。

公路水泥混凝土路面设计规范

公路水泥混凝土路面设计规范

1总则1．0．1 为适应交通运输发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程安全可靠、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。

1．0．3 水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以与环境保护要求等，通过技术经济分析确定。

水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。

水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。

1．0．4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语、符号2．1 术语2．1．1 水泥混凝土路面cement concrete pavement以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面，亦称刚性路面。

2．1．2 普通混凝土路面plain concrete pavement除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，亦称素混凝土路面。

2．1．3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement 面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。

2．1．4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。

2．1．5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement 在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。

2．1．6 复合式路面composite pavement面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。

2．1．7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。

水泥混凝土路面的设计—水泥混凝土路面结构组合设计

水泥混凝土路面的设计—水泥混凝土路面结构组合设计

情景3 水泥路面结构组合设计
水泥路面结构组合设计
01
水泥混凝土板 的设计要求
知识点
02
基层的设 计要求
03
垫层的设 计要求
04
路基的设 计要求
知识目标
了解：水泥路面结构组合设计的基本要素； 掌握：水泥路面结构组合设计各基本要素的基本要求；
学习任务
回答下列问题： 1、水泥混凝土板设计时需要注意哪些内容？ 2、水泥混凝土路面基层要求？ 3、遇到什么情况是需要在基层下面设置垫层？
水泥路面结构组合设计
土基：1）干湿类型保证； 2）填料；3）密实、稳定和均匀
04
路基的设计 要求
厚度要求
任务1.3
面板构造 深度要求
水泥路面结构组合设计
任务1.1 基层要求
任务1.2 基层类型要求
任务1.3 基层厚度要求
02
基层的设计 要求
任务2.1
基层要求
①刚度和稳定性；②厚度要求；③基顶当量回弹模量要求
任务2.2
基层类型要求
任务2.3
基层厚度要求
水泥路面结构组合设计
03
垫层的设计 要求
教学资源 PPT课件001，本学习资料 方法建议 学时建议
处理本学习资料，或阅读、听取PPT讲解 案例教学法、任务驱动法、
2
水泥路面结构组合设计
任务1.1 面板要求
任务1.2 厚度要求
任务1.3 面板构造深度要求
01
水泥混凝土板 的设计要求
任务1.1
面层类型 普通混凝土面层 连续配筋混凝土面层
适用条件 各级公路 高速公路
沥青上面层与连续配筋混凝土或横缝设传力杆 的普通混凝土下面层组成的复合式路面
水泥混凝土路面结构设计

水泥混凝土路面结构设计

PS在四边自由板临界荷位处产生的荷 载应力按下式计算。
σps——标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)； r ——混凝土板的相对刚度半径(m)； h——混凝土板的厚度(m)； Ec——水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)； Et——基层顶面当量回弹模量(MPa)，
设计依据——可靠度系数γ r
可靠度系数取值
设计依据——水泥混凝土弯拉强度标准值fr
水泥混凝土完拉强度标准值
交通分级
交通荷载分析
水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮 组荷载作为标准轴载。不同轴- 轮型和轴载的作 用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。
Ns =
∑
n
i =1
Pi δiNi 100
L——板长，即横缝间距(m)。 r——板相对刚度半径
温度疲劳应力—最大温度梯度Tg ，查表
最大温度梯度标准值Tg 最大温度梯度标准值
温度疲劳应力—综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数Bx
温度应力系数Bx 温度应力系数
温度疲劳应力—疲劳应力系数k
t
温度疲劳应力系数可按下式计算确定。
防冻厚度设计
Et——基层顶面的当量回弹模量(MPa)
E0——路床顶面的回弹模量(MPa)； E1、E2——基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)；
Ex——基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa)； hx——基层和底基层或垫层的当量厚度(m) ； h1、h2——基层和底基层或垫层的厚度(m)；
Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m) ； a、b——与Ex／E0有关的回归系数，
设计依据——可靠度系数γ r
可靠度设计标准
设计依据——可靠度系数γ r

水泥混凝土路面结构设计

水泥混凝土路面结构设计设计指标水泥混凝土路面的设计指标包括承载力、平整度、抗裂性、抗滑性、耐久性等。

其中，承载力是指路面在服务阶段能承受的车辆荷载的能力，一般按照设计年车辆过境量和设计年载荷频率来确定。

平整度是指路面横向和纵向的平整程度，要求满足车辆行驶平稳、减少驾驶员疲劳和车辆磨损的要求。

抗裂性是指路面的抗裂性能，要求满足路面在恶劣条件下仍能保持完整。

抗滑性是指路面在雨天或其他湿滑条件下的抗滑性能，要求路面具有较好的排水能力和抗滑性。

耐久性是指路面的使用寿命，要求满足预期设计寿命的要求。

材料选择水泥混凝土路面的主要材料有水泥、骨料、矿粉和外加剂等。

水泥应选择符合相关标准的优质水泥，保证混凝土的强度和耐久性。

骨料应选择质量好、颗粒均匀的骨料，同时考虑骨料的石子含量和石粉含量，保证混凝土的强度和耐久性。

矿粉可适量加入，能提高混凝土的强度和耐久性。

外加剂可根据具体情况选择，如减小混凝土收缩、提高混凝土抗裂性等。

路面结构布置水泥混凝土路面的结构布置一般包括基层、底基层、底面层和面层等。

基层是路面的承托层，一般采用砂砾或碎石为主。

底基层是位于基层和底面层之间的层，一般由碎石等颗粒材料构成。

底面层是路面的支撑层，一般采用碎石骨料和水泥进行加密。

面层是路面的最上层，一般采用水泥混凝土来进行铺设。

路面结构的布置需依据路面设计指标进行合理选择，保证路面的功能和要求。

一般情况下，路面结构的设计可根据以下原则进行选择：基层的选择应考虑承载力和抗冻融性的要求，底基层的选择应考虑强度和排水性的要求，底面层的选择应考虑强度和抗裂性的要求，面层的选择应考虑平整度和耐久性的要求。

综上所述，水泥混凝土路面结构设计需要考虑设计指标、材料选择和路面结构布置等方面的问题。

只有合理选择和设计这些环节，才能保证水泥混凝土路面的质量和使用寿命，提高公路的交通运行效率和安全性。

第十二章 水泥混凝土路面结构设计


水泥混凝土路面结构防冻最小厚度（cm） 表12-5
设计年限内当地最大冻深（cm） 路基干湿类 型 路基土质
50~100
低、中、高液限粘土 30~50 40~60 40~60 45~70
101~150
40~60 50~70 50~70 55~80
151~200
50~70 60~85 60~90 70~100
图12—3重复荷载作用 下不同基层的累积变形量 (砂砾基层曲线上的数字为压实度)
图12—2基层类型对接缝传荷能力的 影响(Ew=[2w1/(w1+w2]%,w1和w2相 应为未受荷 和受荷板的挠度;面层厚 22.86cm基层厚15cm,缝隙宽1.65mm)
2. 垫层

垫层的设置要求 在交通特别繁重、路基湿软或季节性冰冻地区，为 防止路基可能产生的不均匀冻胀对混凝土面层的不 利影响，路面结构应有足够的总厚度，以便将路基 的冰冻深度约束在有限的范围内。超出面层和基层 厚度的总厚度部分可用基层下的垫层（防冻层）来 补足；路面结构的最小总厚度，随冰冻线深度、路 基的潮湿状况和土质而异，其数值可参照下表125选定。
传力杆直径 28 30 32 35 38
传力杆最小长度 400 400 450 450 500
传力杆最大间距 300 300 300 300 300
2. 缩缝
缩缝一般采用假缝形式，即只在板的上部设缝隙，当板收缩时将 沿此最簿弱断面有规则地自行断裂。横向缩缝可等间距或变间距布置。 横向缩缝顶部应锯切槽口，宽3~8mm，深度约为板厚的 1/5~1/4，一般为5~6cm，槽内填塞填缝料，以防地面水下渗及石砂 杂物进入缝内。高速公路的横向缩缝槽口宜加深20mm、宽6~10mm 的浅槽口，其构造如图12-5所示。

水泥混凝土路面结构设计(1)

在研究竖向荷载作用下的小挠度板问题时，常采用下列三项基本假设：
1. σz,εz≈0,W为（x,y)的函数。
2. 无横向剪应变，γxz =γyz = 0 。
3. 中面上各点无x、y方向位移，u = v = 0 ,只有 W 。
x1 E cc 2(x y) 1E czc 2( 2 x w 2c 2 y w 2)
3.路面板几何尺寸设计：平面尺寸、板厚设计，以使强度（σp,σt）满足要 求。
4.接缝及配筋设计：选接缝类型、布置接缝位置、定接缝构造，以提高接缝 传荷能力。
9.2 弹性地基板的应力分析
混凝土面板承受的应力很多，有荷载应力σp 、温度应力σt 、收缩应力、体 积变化应力等，设计时，主要考虑σp，σt。
为减少σt，将面板分成有限尺寸的矩形板，板宽Bmax=4.5，板长 一般4-5m，不大于6m。
9.4 路面板尺寸的确定
设计理论和方法：我国采用弹性半无限地基板理论和有限元方法计算板内 弯拉应力σ。
1.E地基：我国设计人员特别喜欢用，更接近实际。
2.有限元法：
路面结构临界损坏状态：以设计使用年限末期，板出现疲劳开裂。
8
2）一维板边中部： x 0 y 0 x EccTd
混凝土Ｅc的取值，应考虑应力作用的持续时间．由于混凝土的蠕 变效应，其持久Ｅ仅为标准Ｅ的1/3~2/3．
看到书上204页例题9.2,例题9.3
3)对于窄长混凝土板：
约束板长变化的地基摩阻力随板的重量而变,也即同离板自由端的距 离x成正比。此时:σt=γc ·f ·x
Mt PMt
M r ,M t分别 ,切 为 向 幅 其 弯 向 r 而 值 矩 见 变 随 P 系 1表 9 9 1 数 8
圆形均布内 荷产 载生 作 M 为 的 用 :M 0 最 下 PM 0大 (板 位于荷)载中

水泥混凝土路面结构设计

• (1)断裂 • 现象：路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、
斜向或板角的拉断和折断裂缝，严重时，裂缝交叉而使路 面板破裂成碎块(称破碎板)。
• 原因：板太薄或轮载过重和作用次数过多，板的平面尺寸 大大(使温度应力过大)，地基过量或不均匀下沉使板底脱
空失去支承，施工养生期间收缩应力过大或混凝土强度不 足，等等。
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§水泥混凝土路面的损坏模式
• ⑶拱起 • 现象：混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然
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板厚设计方法
板厚设计同普通的水泥混凝土路面；
配筋设计方法
纵向钢筋设计准则
裂缝间距1.0～2.5m； 裂缝宽度<1mm，一般应控制在0.5～0.7mm； 钢筋应力<钢筋极限拉伸强度； 纵向钢筋一般选用直径12mm～20mm的螺纹钢筋，钢筋间距 100mm≤d≤250mm。
横向钢筋的作用是控制纵向钢筋间距，稳固钢筋网，其布置只要满足 构造要求即可。
– 有接缝，舒适性差 – 开放交通迟： – 修复困难： – 对超载敏感；
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水泥混凝土主要性能实验
混凝土抗冻性能实验(Freeze resistance) 混凝土抗折强度实验 (Bend strength) 混凝土抗压强度实验(Compression strength) 混凝土抗折弹性模量(Bending modulus) 混凝土收缩性能实验（干缩）(Shrinkage test)
混凝土小块铺砌路面简介
特点：小尺寸（一般小于0.03m2），抗压强度高 （60MPa），在基层上设置3cm左右的整平层，然后进 行拼装。 优点：便于维修，耐压 适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。

公路水泥混凝土路面设计规范JTGD40-2011

公路⽔泥混凝⼟路⾯设计规范JTGD40-2011公路⽔泥混凝⼟路⾯设计规范JTGD40-20111总则1.0.1为适应交通运输发展和公路建设的需要，提⾼⽔泥混凝⼟路⾯的技术⽔平、使⽤品质和设计质量，保证⼯程安全可靠、经济合理，制定本规范。

1.0.2本规范适⽤于各等级新建和改建公路的⽔泥混凝⼟路⾯设计。

1.0.3⽔泥混凝⼟路⾯设计⽅案，应根据公路的功能和等级，结合当地⽓候、⽔⽂、地质、材料、建设和养护条件、⼯程实践经验及环境保护等，通过综合分析确定。

1.0.4⽔泥混凝⼟路⾯设计应包括结构组合设计、结构层厚度设计、材料组成设计、接缝构造设计、钢筋配置设计等内容。

1.0.5⽔泥混凝⼟路⾯结构，应按规定的安全等级和⽬标可靠度要求，在设计基准期内承受预期的交通荷载作⽤，适应所处的⾃然环境，满⾜预定的使⽤性能要求。

1.0.6⽔泥混凝⼟路⾯设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现⾏有关标准的规定。

2术语和符号2.1术语2.1.1⽔泥混凝⼟路⾯cementconcretepavement以⽔泥混凝⼟作⾯层(配筋或不配筋)的路⾯。

2.1.2普通混凝⼟路⾯jointedplainconcretepavement除接缝区和局部范围外，⾯层内均不配筋的⽔泥混凝⼟路⾯，也称素混凝⼟路⾯。

2.1.3钢筋混凝⼟路⾯jointedreinforcedconcretepavement⾯层内配置纵、横向钢筋或钢筋⽹并设接缝的⽔泥混凝⼟路⾯。

2.1.4连续配筋混凝⼟路⾯continuouslyreinforcedconcretepavement⾯层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的⽔泥混凝⼟路⾯。

2.1.5钢纤维混凝⼟路⾯steelfiberreinforcedconcretepavement在混凝⼟⾯层中掺⼊钢纤维的⽔泥混凝⼟路⾯。

2.1.6复合式路⾯compositepavement⾯层由两层不同材料类型和⼒学性质的结构层复合⽽成的路⾯。

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混凝土路面结构可靠度定义:在设计使用年限内，在 车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝边缘中 部不出现疲劳开裂的概率：
3.2 路面结构目标可靠度 我国公路工程结构可靠度设计统一标准规定了各级公路 目标可靠度和相应的目标可靠度标值，如下表。
安全等级 公路等级 目标可靠度 一级 高速 95 二级 一级 90 1.282 三级 二级 85 1.036
包括连续配筋与钢筋混凝土路面的配筋设计，当混 凝土路面板较长或者交通量较大时、路基有不均匀沉降或 者板的形状不规则时，可沿板的纵向假设钢筋，在角隅或 者钢筋网，以阻止可能出现的裂缝
1.2 混凝土路面设计原则
• • • • • 1.应根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素完成设计； 2.选择技术先进、经济合理、安全可靠的发方案； 3.应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果； 4.充分考虑眼线环境的保护，自然生态平衡； 5.保证施工质量，尽可能使用机械化、工厂化施工。
公路技术等级 安全等级 设计基准期（年） 目标可靠度（%） 高速公路 一级 30 95 一级公路 二级 30 90 二级公路 三级 20 85 三、四级公路 四级 20 80
目标可靠指标 变异水平等级
变异水平等级 混凝土弯拉强度 基顶面当量回弹模量
1.64 低
低
1.28 低-中
中
1.04 中
0.84 中-高
公路等级
高速公路 1.30
一级公路 1.25
二级公路 1.20
三、四级公路 1.10
弯拉强度 抗压强度
1.0 5.0
水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值 1.5 2.0 2.5 7.7 15 11.0 18 14.9 21
3.0 19.3 23
弯拉弹性模量 10
弯拉强度
抗压强度
3.5
24.2
4.0
29.7 27
低
0.02-0.04
中
0.04-0.06
高
0.06-0.08
3.4 路面结构可靠度设计
变异水平 低 中 高 变异水平 低 中 高 0.10 0.15 0.22 0.15 0.30 0.50 0.06 0.10 0.15 0.02 0.05 0.09
第四节 路面结构组合设计
4.1 面层混凝土板 水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表 面抗滑、耐磨、平整等良好的路用性能，一般采用设接缝、 不设配筋的普通混凝土路面板。其他面层类型及适用条件 见下表。
高
水泥混凝土面层厚度
水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合 作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。极限状态方程如 下：
变异水平等级
目标可靠度（%）
95 低
中 高
90 1.09-1.16
1.16-1.23 1.23-1.33 特重 5.0 6.0
85 1.04-1.08
1.08-1.13 1.13-1.18 重 5.0 6.0
水泥混凝土路面结构设计
目录
• • • • • • 1 概述 2 弹性地基板体系理论 3 水泥混凝土路面可靠度设计 4 混凝混凝土路面结构组合设计 5 我国水泥混凝土路面设计方法 6 外国混凝土路面设计方法介绍
第一节 概述
1.1 混凝土路面结构设计内容
1.2 混凝土路面结构设计原则 1.3 混凝土路面结构设计理论与方法
1.1.2混凝土面板厚度设计
混凝土面层板厚设计应按照设计标准要求，确定 满足设计年限内使用要求所需的混凝土面层厚度。
1.1.3混凝土面板平面尺寸设计
根据混凝土面层板内产生的荷载应力和温度应力 做出板的平面尺寸设计，确定接缝的位置和接缝的结构， 并采用有效措施提高接缝的传荷能力。
1.1.4 路肩设计
基层类型 贫混凝土或碾压混凝土基层 水泥稳定粒料基层 沥青混凝土基层 厚度适宜范围（mm） 120-200 150-250 40-60 适宜交通等级 特重交通 重交通 特重交通
沥青稳定碎石基层 石灰粉煤灰稳定粒料、级配粒 料基层
多孔隙水泥稳定碎石排水基层 沥青稳定碎石排水基层
80-100 150-200
5.3接缝设计 1.纵向接缝 纵向接缝的布设应根据路面宽度和施工铺筑宽度耳钉。 因此铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝，纵向施 工缝采用平缝；一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝， 纵向缩缝采用假缝形式。 纵向接缝的拉杆应采用螺纹钢筋，设置在板厚的中央， 并应对拉杆中部100mm范围内做防锈处理。
80 1.04-1.07 1.07-1.11 中等 4.5 5.5 轻 4.0 5.0
1.20-1.33
1.33-1.50 交通等级
水泥混凝土弯拉强度标准值（Mpa） 钢钎维混凝土弯拉强度标准值（Mpa）
5.2弯拉应力分析及厚度设计
（1）荷载应力分析 产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位位 于混凝土板的纵向边缘中部。标准轴载Ps在临界荷位处产生 的荷载配料应力按下式计算确定。
0.54-0.62
（5）混凝土路面交通等级划分 水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按照设计基准期 内设计车道临界荷位承受的标准轴载当量累积作用次数分为4 级，分级范围见表。
分级范围见表
交通等级 特Leabharlann 2000 重 100-2000 中等 3-100 轻 3
第二节 弹性地基板体系理论介绍
水泥混凝土路面板的刚度远大于基层与路基的刚度。 在车轮荷载作用下，它具有良好的扩散荷载能力，因此所产 生的弯曲变形远小于其厚度，可以用小挠度薄板理论进行分 析。
公路技术等级 设计基准期（年） 高速公路 一级公路 30 30 公路技术等级 设计基准期（年） 二级公路 三、四级公路 20 20
（2）标准轴载即轴载当量换算 混凝土路面设计以100KN单轴-双轮组荷载为标准荷 载。不同轴-轮型和轴载作用次数，应按下式换算为标准 轴载作用次数。
单向车道数
1
2
0.8-1.0
1.3 混凝土路面结构设计原理
• 1.荷载图式：考虑荷载动力影响因素，考虑 荷载振动与移动效应，在设计方法中掺入 动力响应系数。 • 2.地基模型：一般采用温克乐地基模型和弹 性半空间均值地基模型。 • 3.路面板形态：半空间弹性地基上的无限大 原板求解方法。
1.4 混凝土路面交通等级
路面结构设计目的：混凝土路面结构在设计基准期 被满足预测交通量累计标准轴载通行时，具有快速、安全、 稳定的服务功能，路面结构具有相应的承载能力，路面板 的弯拉应力满足疲劳极限应力的容许标准。 （1）混凝土路面设计基准期 混凝土路面设计基准期与公路等级有关，可根据公 路在路网中的定位等因素论证后确定、通常参照下表：
面层类型 连续配筋混凝土面层 碾压混凝土面层 钢钎维混凝土面层 矩形预制块面层 适用条件 高速公路 二级以及二级以下公路、服 务区停车场 高程受限的路段、收费站、 混凝土加铺层和桥面铺装 服务区停车场、二级和二级 以下公路桥头引道等
4.2 基层结构
混凝土路面的基层应具有足够的抗冲刷能力和一 定的刚度。各类基层的适宜交通等级与适宜厚度范围见 下表。
1.4混凝土交通等级
1.1路面结构设计内容 1.1.1路面结构层组合设计
水泥混凝土路面板要求具有较高的弯拉强度、表面 平整度、抗滑、耐磨。常选用的面板类型： 1.普通混凝土路面 2.钢筋混凝土路面 3.连续配筋混凝土路面 4.钢纤维混凝土路面 5.混凝土块料路面 基层和垫层有粒料类（碎石、砂砾）、稳定类和贫 水泥类三个类，分别具有不同的刚度、抗冲刷能力和透水 性。
100-140 80-100
重交通 中等或轻交通
高速、一级、重交 高速、一级、重交
4.3 垫层结构
混凝土路面垫层结构一般是对路基的特殊要求而设 置，分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。 （1）在季节性冰冻地区修筑混凝土路面当路面结构 总厚度不满足规范要求最小防冻要求时，应设置防冻垫层， 保证总厚度满足最小防冻厚度要求。 （2）对于水文地质条件不良的土质路堑，路床土的 湿度较大时，为防止地下水对路面结构的侵蚀，应设置排 水垫层。 （3）当路基土特别软弱，经加固后，仍可能出现不 均匀沉降、变形时，应设置加固垫层以增强路床的承载能 力。
2.横向接缝 （1）每日施工结束或临时中段施工设置横向施工缝； （2）横向缩缝可等距设置，采用假缝形式； （3）横向涨缝只在临近桥梁或者其他固定构造物处 或与其他道路相交处设置； （4）传力杆采用光面钢筋，尺寸间距见下表。
面层厚度（mm） 220 240 260 280 300 传力杆直径 28 30 32 35 38 传力杆最小长度 400 400 450 450 500 传力杆最大间距 300 300 300 300 300
第五节 我国水泥混凝土路面设计方法
5.1目标可靠度与疲劳极限状态方程式
5.2弯拉应力分析及厚度设计 5.3接缝设计 5.4混凝土路面板厚度计算实例
5.1目标可靠度与疲劳极限状态方程式
我国水泥混凝土路面按可靠度方法进行设计，不同等 级公路的路面结构设计安全等级及相应的设计基准期、可靠 度指标和目标可靠度见下表。
公路等级 高速 0.0385 一级 30 0.0385 二级 20 0.0470 三级 20 0.0794 设计基准期（年） 30
0.304
0.252
0.197
0.237
2.混凝土的抗弯拉强度和弹性模量 路用混凝土设计强度以28d的弯拉强度为标准，各级交 通要求的水泥混凝土设计弯拉强度和弹性模量以及其变异系 数见下表。
3
0.6-0.8
4
0.5-0.75
车道分配系数 1.0
ADTT换算为当量标准轴载书，首先通过轴重称重 站进行分轴型称中，各个轴型不同轴载级位的标准当量 换算系数按下式计算。
横向分布系数
公路等级 纵缝边缘处
高速公路、一级公路、收费站 二级以及以下公路 行车道宽7m