（道路与铁道工程专业论文）沥青混凝土连续配筋水泥混凝土复合式路面结构与材料研究.pdf

摘要 摘要 由于我国很多地区重载、超载现象严重，高速公路早期损坏的问题比较突出，因此，提出能够 应对重载交通的合理路面结构，提高高速公路的耐久性和长期路用性能迫在眉睫。a c + c r c p 复合式 路面综合了c r c p 在承载力和耐久性方面的明显优势，以及沥青混凝土路面行车舒适和易于养护的优 点。它能够在重载交通情况下，提供较好的路用性能，并在较k 使j j 期内不发生结构性破坏，只需 对沥青面层进行养护，具有长寿命的特点。针对我国重载、超载严重，水泥资源丰富而沥青资源匮 乏的现状，研究和推广a c + c r c p 复合式路面。具有很好的应用价值。本文结合1 ：程实践对a c + c r c p 复合式路面的结构、材料及路用性能进行了系统全面的研究和分析。 首先，讨论分析了c r c p 的结构设计，补充了矩形地锚粱内部配筋的验算方法，采用有限元法分 析了一 字梁的受力情况，从而进一步完善了端部锚同结构的设计，并通过结合，程实际情况，提出 了路面结构的最佳方案。 然后，针对c r c p 的特点和施工要求，研究了其路用水泥混凝土的配合比设计。通过使用包含多 种组份的外加剂，提高了混凝土各方面的性能。结合试验路的修建，总结了c r c p 施工的技术要点 第三，通过有限元力学分析和一系列室内外试验，选择了高性能的粘结层材料和合适的旌工工 艺，提出了一套完整的粘结层材料室内外试验评价方法。 第四，根据对试验路使用性能持续两年的观测结果，为复合式路面的设计和使用性能预测评估 奠定了基础。观测内容包括；c r c p 的裂缝和位移发展情况，复合式路面的温度场，试验路的使用性 能等。其中，根据观测结果和传热学原理，采用有限元法深入分析了这种复合式路面的温度场。 最后，通过建立车辙预估模型和经济性评价，分析 a c + c r c p 复合式路面的长久性性能和推广 应用价值。 关键词：连续配筋水泥混凝土路面；复合式路面；端部锚固；配合比设计；粘结层；温度场；车辙 预估；经济评价 a b s t r a c t a b s t r a c t b e c a u s eo ft h es e r i o u so v e r l o a da n dh e a v yl o a d ，p r e m a t u r ed a m a g eo fh i g h w a yi su n i v e r s a li nm a n y d i s t r i c t si nc h i n a t h u s i ti su r g e n tt op r o p o s ep r o p e rp a v e m e n ts t r u c t u r ea g a i n s th e a v yl o a dt r a f f i ct o i m p r o v et h ed u r a b i l i t ya n dl o n gt i m ep e r f o r m a n c eo f p a v e m e n t s i ti sk n o w nt h a tc r c p h a sh i g h e rb e a r i j l g c a p a c i t ya n dd u r a b i l i t ya n dt h a ta s p h a l tp a v e m e n th a sb t m 盱r i d i n gq u a l i t i e sa n di se a s yt om a i n t e n a n c e a c + c r c pc o m p o s i t ep a v e m e n ti n t e g r a t e st h em e r i to ft h et w ok i n d so fp a v e m e n t i tc a np r o v i d eb e = t t e r p a v e m e n tp e r f o r m a n c ef o ral o n gt i m eu n d e rh e a v yl o a dt r a f f i c s t r u c t u r a ld a m a g ew o u l db ea v o i d e da n d o n l ys o m es l i g h tm a i n t e n a n c ei sn e c e s s a r yf o ra s p h a l tc o n c r e t eo v e r l a y b e c a u s ec h i n ai s a b u n d a n ti n c e m e n tr e s o u r c eb u th a sag r e a ts h o r t a g eo fp e t r o l e u md e p o s i t s ，s t u d y i n gt h i sn e wk i n do fc o m p o s i t e p a v e m e n ti so fs t r a t e g i cs i g n i f i c a n c e b a s e do na c t u a le n g i n e e r i n gi t e m ，t h es t r u c t u r a ld e s i g n ，m a t e r i a l e v a l u a t i o na n dp a v e m e n tp e r f o r m a n c eo fa c - k ：r c pc o m p o s i t ep a v e m e n tw e r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l ya n d c o m p r e h e n s i v e l y f i r s t l y , t h es t r u c t u r a ld e s i g no f c r c p w a ss t u d i e da n dt h eo p t i m a ls t r u c t u r ew a sp r o p o s e da c c o r d i n gt o t h ea c t u a lc o n d i t i o n am e t h o df o rc a l c u l a t i n gt h es t e e lc o n t e n to fl u ga n c h o rt e r m i n a lt r e a t m e n t sw a s d e v e l o p e d t h es r u c t u r eo f w i d e f l a n g es t e e lb e a mt e r m i n a lt r e a t m e n tw a sa n a i y z e db yu s i n gf i n i t ee l e m e n t m e t h o d s ( f e m ) s e c o n d l y , a c c o r d i n g t ot h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dc o n s t r u c t i o n r e q u i r e m e n t so fc r c bt h ec e m e n t c o n c r e t ed e s i g nw a ss t u d i e d i no r d e rt oi m p r o v et h ec o n c r e t ep e r f o r m a n c e ，ac o n c r e t ea d m i x t u r ec o m p o s e d o fs e v e r a lp a r t so fc o n s t i t u e n t sw a su s e d c o n s t r u c t i o nc o n s i d e r a t i o n sw e r ea l s os u m m a r i z e df r o mt h e p r a c t i c e t h i r d l y , b a s e do nt h er e s u l to f f e mm e c h a n i c sa n a l y s i sf o rt h et a c kc o a ti n t e r f a c el a y e r , ak i n do f t a c k c o a tm a t e r i a lw i t ht h eb e s tp e r f o r m a n c ea n dt h ec o n s t r u c t i o nt e c h n i c sw e r er e c o m m e n d e da f t e ras e r i e so f i n d o o ra n df i e l de x p e r i m e n t s t h ew h o l es e to f m e t h o d st oc h o o s ep r o p e rt a c kc o a tm a t e r i a la n dt oe v a l u a t e i t sp e r f o r m a n c ew a ss u g g e s t e d f o u r t h l y , f i e l ds u r v e y so ft h e t e s tr o a d sw e r ec o n d u c t e d ，w h i c hl a s t e dm o r et h a nt w oy e a r sa n d i n c l u d e dt h ed e v e l o p m e n to ft r a n s v e r s ec r a c k sa n dt h es l 曲m o v e m e n to fc r c pa n dt h e r m a lf i e l do ft h e c o m p o s i t ep a v e m e n t b a s e de nt h o s es u r v e yr e s u l t s ，t h es t r u c t u r ed e s i g na n dt h ep e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n w e r ei m p r o v e d af e ms i m u l a t i o nm o d e lw a sd e v e l o p e dt op r e d i c tt e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o n so ft h e p a v c m e n l a tl a s t , t h el o n gt i m ep e r f o r m a n c eo ft h ep a v e m e n tw a ss t u d i e db yd e v e l o p i n gar u t t i n gp r e d i c t i o n m o d e ia n de c o n o m i ce v a l u a t i o n k e yw o r d s ：c r c p ；c o m p o s i t ep a v e m e n t ；t e r m i n a lt r e a t m e n t ；c e m e n tc o n c r e t ed e s i g n ；t a c kc o a t ； t h e r m a la n a l y s i s ；r u t t i n gp r e d i c t i o n ；e c o n o m i ce v a l u a t i o n i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：导师签名：丝虫 期： 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 自1 9 8 8 年沪嘉、沈大高速公路通车以来，我国的高速公路建设已有1 6 年的历史，通车总里程 接近3 万公里，居世界第二位随着国民经济的飞速发展，高速公路的行驶质量和服务寿命也越来 越受到大家的重视。但由于我国绝大多数高速公路建设初期交通量就很大，并且重载、超载现象非 常严重，导致很多高速公路出现了大面积的早期病害，提前进入大规模养护维修期，造成了相当大 的经济损失。因此，提出应对重载交通的合理路面结构，提高高速公路的耐久性和长期路用性能就 成为一个追在眉睫的重要问题。 a c + c r c p 复合式路面是在连续配筋水泥混凝七路面( c r c p ) 上加铺沥青混合料面层( a c ) 的一种 复合式路面结构。其中，连续配筋水泥混凝土路面在纵向配置连续钢筋，中间不设横向接缝，不仅 提高了路面板的整体性，具有较高的承重能力：还克服了普通水泥混凝士路面容易出现的板角断裂、 唧泥等病害，具有较好的耐久性。而沥青混合料面层义可以进一步改善行车舒适性与c r c p 的j 二作 环境，并且具有维修方便的优点。a c + c r c p 复合式路面充分利用了c r c p 在承受重载交通和耐久 性方面的明显优势，以及幼青混凝十路面行车舒适希l 维修方便等优点。它能够在重载交通情况f ， 提供较好的路用性能，并在较长使用期内不发生结构性破坏，只 罱 对沥青混合料面层进行养护，具 有长寿命的特点因此，针对我国重载、超载严重，水泥资源丰富而沥青资源匮乏的现状，研究和 推广a c + c r c p 复合式路面，具有很蚵的应用价值。 1 2 国内外研究现状 1 2 1c r c p 路面研究 由于c r c p 平整度高，承载力强。耐久性好，经济性也比较明显。在国外，自美国于1 9 3 0 年修 建了第一条c r c p 路面以来，c r c p 已经被许多国家广泛地应用于高速公路和机场道面。到1 9 8 0 年 已建成的c r c p 折合成戏车道，美国为2 2 6 0 0 k m ，日本为1 0 6 9 7 k m 、比利时为5 0 0 k m 、西班牙为8 0 k m ，此外澳大利亚、瑞典、荷兰、英国、德国也有相当多的应用和研究。从1 9 5 0 年开始，国外的 道路工作者们就开始对c r c p 在荷载、材料和环境因素作用f 的破坏机理、使_ i j 性能、开裂模式、 端部俯移及锚尉方式、后期维护等方面进行了大量的研究，提出了很多有价值的理论模型和经验公 式。其中，美国是c r c p 路面实践最早、最多的国家，并进行了长期的观测和研究，取得了大量的 成果，所以最早有关c r c p 的理论研究以美国最有代表性 在国内，自1 9 8 9 年于江苏盐城修筑了第一条c r c p 试验路以来，陕f i i ，河南、山两、湖南等地 也修建了一些试验路和实体工= 程，但由丁：经济，地域等方面的限制，国内c r c p 的应用还很少。 从1 9 9 5 年开始，国内学者也开始对c r c p 进行一些研究，这些研究大多是在国外现有研究成果的基 础上，采_ i = i 各种数学方法计算分析c r c p 的结构受力和配筋率，或是结合工程实践，总结概括c r c p 的施t = 技术等总体而言，国内对c r c p 的应用和研究并不多，设计，施工水平和研究深度与国际 水平有一定的筹距。 1 2 1 1 板厚设计 各国对c r c p 的板厚并没有统一的设计方法，比利时要求c r c p 板厚为2 0 c m ，日本规定为 2 0 c m 2 5 c m 。美国对c r c p 的板厚设计进行了一定的研究，其中以a c i 设计法最有代表性1 2 】。 美国a c i 设计法规定c r c p 板厚可根据车辆荷载来设计，通过修正普通接缝水泥混凝土路面 东南大学硕十| 学位论文 ( j c p ) 设计方法中的传荷系数j 来设计c r c p 板厚，j 值越大说明传荷能力越差通过人量调查 a a s h t o 试验路的使用情况，确定j c p 的传荷系数= - 3 2 ，c r c p 的传荷系数j = 2 2 因此，根据 a c i 设计法的板厚计算公式，相同交通和环境条件f ，c r c p 板厚可以较j c p 减薄1 0 2 0 。但是， 大量工程实践表明，较薄的c r c p 路面容易发生破坏。另外，理论分析表明c r c p 中钢筋的加劲作 用并不明显，钢筋的主要作用是控制裂缝的发生发展，因此后来c r c p 的厚度更倾向于采用与j c p 相同的厚度。 在国内，自2 0 0 0 年起，曹东伟、胡跃顺 3 1 等人对c r c p 的荷载应力和温度应力进行了大量的理 论分析，提出了相应的计算方法。但由于理论计算方法的复杂性和片面性，难以应用于实际设计中 我国最新颁布的公路工程水泥混凝土路面设计规范0 t od 4 0 - - 2 0 0 2 ) 1 4 j 规定c r c p 的厚度，可按 普通水泥混凝十路面厚度设计的各项设计参数及规定进行h ，建议采 与酱通接缝水泥混凝土路面 相同的厚度1 5 | 1 2 1 2 配筋选择 c r c p 内部的配筋有两种：纵向钢筋用来控制c r c p 横向裂缝的开展情况；横向钢筋用来固定 纵向钢筋的间距，稳定钢筋网。c r c p 的配筋设计主要是指纵向钢筋直径，配筋率和位置的确定， 它是根据混凝土收缩及温度变形来设计的横向钢筋一般根据纵向钢筋的配置情况。结合具体施工 情况选择布置。 纵筋设计方法最早由v e t t e r 0 1 提出，选择同时满足以下两个要求的最小配筋率为纵筋的配筋率： 保证两条横向裂缝间不产生新的裂缝，即混凝土最大拉应力不人丁其极限拉应力；保证横向裂 缝宽度不会继续增大，即裂缝位置处钢筋的最大应力不大于屈服应力。另外，a a s h t o 也提出了基 于经验的纵筋设计方法，通过对美国各州试验路的大量调查，a a s h t o 总结提出了以裂缝间距、裂 缝宽度和钢筋应力为设计控制指标的配筋率设计诺模圈。 鉴于v e t t e r 法的设计因素不够完善，a a s h t o 法以经验为依据，在我国推广应用存在局限性， 2 0 0 0 年，曹东伟“1 等人对c r c p 的纵筋设计方法进行了深入的理论研究，并修筑试验 稃进行验证， 取得了可靠的研究成果。我国现行水泥混凝七路面设计规范 1 中采用的就是这种设计方法和 a a s h l d 的纵筋设计法相比，这种理论一经验设计法不仅考虑了裂缝宽度、裂缝间距和钢筋应力。 为保证施工= 方便，还要求验算纵筋间距。 从上述三种纵筋设计方法中可以看出，确定合适的裂缝宽度和裂缝间距是配筋设计中的一个关 键内容。而裂缝的宽度和间距与c r c p 抵抗冲断破坏和剥落的能力有关。根据对已有c r c p 的调查， 得出的裂缝间距和路面破坏情况如表1 1 ，即裂缝间距过小时，混凝十- 易发生破坏；裂缝间距过大时， 裂缝的宽度比较火，这会降低裂缝处的传荷能力并导致钢筋锈蚀，c r c p 也易发生破坏。所以，美 国建议裂缝间距为0 8 m 3 0 m 。裂缝宽度应小于0 6 r a m ，低温下应不大于1 0 m m 我国现行的设计 规范中规定裂缝间距控制在1 0 m 2 5 m ，裂缝宽度不超过l m m ，一般应控制在0 5 m m 0 7 m m 表1 1 裂缝间距和路面破坏情况关系【2 l 裂缝问距( m ) 路面破坏情况 0 3 0 6 混凝十破损严重 1 2 1 5钢筋锈蚀最小 1 5 25传荷能力最佳，弯沉及荷载应力恩小 2 5 裂缝宽度较大，传荷能力减小井容易发生剥落 另外，美国联邦公路总署( f h w a ) i 德克萨斯州交通部( t x d o t ) 合作开发了c r c p 路面的设计程 序c r c p x 1 6 该程序运用有限元和概率论的方法来分析c r c p 路面的性能。通过预测c r c p 的裂 缝间距、宽度和纵筋应力来设计c r c p 路面。目前，c r c p x 设计稗序已经发展到c r c p - 1 0 ，可以 考虑的各种参数越来越复杂，包括：温度和干缩沿c r c p 板厚度方向的非线性变化，翘曲变形的影 响，混凝土的蠕变作用，钢筋与混凝土之间的非线性粘结一滑移关系，以及材料性能随时间变化的 情况等 2 第一节绪论 1 2 1 3 端部处理 端部处理是c r c p 设计的重要部分，为避免端部出现较大位移。造成路面的损坏或降低使用性 能，在c r c p 与桥粱、构造物、沥青路面、普通混凝土路面等相接处，必须采取合适的端部处理措 施，以约束或消除纵向位移。 对于c r c p 的面板位移情况，美国进行了长期的实地观测密两西比州、伊利诺州试验路的实 地观察结果表明；较长的c r c p 中间段的变形完全被约束，位移主要发生在自由端部7 5 m 范围内， 位移总量为3 5 c m i ，j 另外，v a nb r e e m e n 曾于1 9 4 7 1 9 5 7 年对一全长1 5 k r n 的连续配筋混凝e 路 面的纵向位移做了长达1 0 年的连续观测。观测结果表明：c r c p 路面呈现毽体性的收缩与膨胀，冬 季收缩，夏季膨胀，路面面板位移最大值约3 c m l 面板端部位移量较大，中间段几乎为零，发生位 移的过渡段长度约为3 0 0 mr 面板位移并不会一直增大，与观测时的温度有关口】。 较常见的端部处理方法有：地锚梁锚固，混凝二卜灌注桩锚固。宽翼缘_ 1 = 字梁，连续设 置胀缝等由于混凝土灌注桩的造价较高，施工复杂；而连续设置胀缝往往冈胀缝处理不好造成许 多接缝损坏，常采用以下两种锚固方式： ( 1 ) 矩形地锚梁，主要作用是限制面板的膨胀和收缩变形一般在端部设置3 5 根地锚粱，地 锚梁应嵌入到路面以下的路基中。另外在地锚槊端部外侧还需设置多条胀缝。由于矩形地锚 主要是依靠被动十压力来约束纵向付移，所以必须在十质较好的情况f 采用。在填石路基或 土质条例较筹的端部，常采崩宽翼缘r 字梁的方法。 ( 2 ) 宽翼缘f 字粱，主要作用是限制面板的膨胀位移。由宽翼缘r 字梁和枕粱组成，：c 字粱上翼 缘应与c r c p 面板表面平齐，在工字梁两侧的接缝中应灌装填缝材料。 黄晓明、曹东伟、张洪量 3 1 9 1 等人分别采用分段迭代法和有限元法对c r c p 路面的锚固力进行了 计算分析，提山了计算c r c p 端部锚固力的方法。张洪量1 9 1 等还计算分析了地锚梁的受力情况，给 出了地锚梁设计的诺模图。我国现行设计规范1 4 1 e p 给出了地锚梁和工字梁的典型结构，但缺少地锚 梁和1 ：字梁的设计方法。 1 2 2a c + c r c p 复合式路面的研究 由于国外已经修建了大量c r c p 路面，所以国外很多有关a c + c r c p 复合式路面的研究主要是 针对旧c r c p 上加铺沥青混合料面层的情况。美国对于包括c r c p 在内的l i - t 水泥混凝十路面渤青混 合料加铺层，建议厚度为2 i n ，即5 e r a 一般认为5 c m 厚的沥青混合料加铺层已经能够保护旧路面 结构免受荷载、环境箐因素的破坏，延长路面的使_ 】寿命，升提供足够的路面表面功能i lo j 。 s u p e r p a v e 研究中，针对在旧c r c p 上加铺沥青混合料面层的情况，提出了设计意见，分析表明 加铺沥青混凝土薄面层能够提高路面行驶质量，减轻动力荷载对路面结构的冲击，有效地延长旧 c r c p 的使用寿命。s u p e r p a v e 要求必须通过正确合理的设计来保证沥青混合料面层与c r c p 之间的 较强粕结和优良的防水性能”“ 美国德克萨斯大学奥斯汀分校也对c r c p 的沥青混合料加铺层进行了一些试验研究，提出了加 铺层沥青混合料的评估标准”“。此外，还通过实地观测研究了c r c p 沥青混合料加铺层的车辙情况， 研究表明：车辙在第一年中发展较快，这是由于轮迹处沥青混合料的压实所致。第二年中，由于行 车荷载的增多，轮迹之间部分的材料也会受到较大的压实，因而车辙深度会减小但是在以后几年 中，籀个车道都受到轮载压实的情况下，车辙会发生增长。根据观测得到的数据建立了车辙预估方 程，分析表明：沥青层厚度是预估车辙的重要因素，而沥青面层使用时问的影响并不重要。 国内对a c + c r c p 复合式路面的研究很少，2 0 0 3 年，叶丹等采用有限元法分析了有h m a 加铺 层的c r c p 复合式路面的结构受力情况“l ，计算表明c r c p 与渤青混合料面层结构具有良好的整体 性和应力协调能力。另外，还根据断裂力学理论计算分析了c r c p 横向裂缝对h m a 层反射裂缝发 展的影响因素及影响规律。 总体来说，目前关于a c + c r c p 复合式路面的研究并不多，这种复合式路面的性能特点及其在 东南大学硕上学位论文 结构和材料方面的设计技术仍有待全面系统的深入研究 1 3 研究目的 本文在调裔国内外大量【：程实践和研究文献的基础上对a c + c r c p 复合式路面的结构设计、 材料设计，施工和路用性能等方面的关键技术进行系统全面的研究，研究目的包括： ( 1 ) 补充完善c r c p 结构设计方法。 ( 2 ) 确定合适的c r c p 路用水泥混凝土和粘结层材料方案，提出相关指标要求和试验评价方法。 ( 3 ) 观测分析a c + c r c p 复合式路面的实际路用效果，据此优选结构和材料设计 ( 4 ) 分析a c + c r c p 复合式路面的长久性特点，评价其推广应用价值。 1 4 研究内容和关键技术路线 本文以沿江高速公路常熟段a c + c r c p 复合式长久性试验路为工程依托，研究的主要内容和关 键技术路线如下： ( 1 ) c r c p 路面结构设计：补充完善端部结构的设计方法，并结合实际工程。分析不同影响因素 对c r c p 路面结构性能的影响规律，据此优选c r c p 路面结构方案。 ( 2 )c r c p 路用水泥混凝七配合比设计与施l 技术研究：根据c r c p 路埘水泥混凝七在强度、工 作性、收缩和耐久性等方面的特殊要求，进行c r c p 路用水泥混凝士配合比设计。并结合试 验路的修建，总结c r c p 路面的施工技术要点。 ( 3 ) 粘结层材料的室内外试验研究及方案确定：根据粘幺| i 层的受力特点和功能要求，通过室内和 现场试验比选多种粘结层材料，选择高性能的枯结层材料和施工工艺，并提出合适的试验评 价方法。 ( 4 ) a c + c r c p 试验路性能观测，包括：c r c p 的裂缝和位移发展情况，复合式路面的温度场， 试验路的使用性能( 车辙、平整度等) 。并结合实际观测结果，采用有限元方法建立复合式路 面温度场有限元计算模型。 1 5 ) a c + c r c p 复合式路面长久性性能分析：根据实测结果修l e 建立适用于a c + c r c p 复合式路 面的车辙预估模型，并采用净现值法评价这种路面的经济性。 4 第二章c r c p 路面结构设计研究 第二章c r c p 路面结构设计研究 作为a c + c r c p 复合式路面的承重层，c r c p 的强度和耐久性对饕个复合式路面的性能起到了 决定性作用。c r c p 路面结构设计包括板厚设计、配筋设计和端部锚嘲设计3 个方面我国水泥混 凝土路面设计规范”1 中已提出了c r c p 的板厚设计方法和纵筋设计方法，但缺少矩形地锚粱和宽翼 缘工字粱的设计方法，只给出了典型结构。本章在参考大量文献资料的基础上，讨论分析了板厚设 计和配筋设计，补充完善了地锚粱和丁字梁的设计方法，并结合工程实践，分析各设计参数对路面 结构性能的影响，据此优选板厚，配筋和端部锚圄方案。 2 1c r c p 板厚设计 2 1 1 板厚设计方法 理论分析表明c r c p 配筋的加劲作用并不明显，钢筋的主要作用是控制裂缝的发生发展【r j ，另 外工程实践表明较薄的c r c p 易发生破坏f 2 l 因此c r c p 的厚度倾向于采州与传统水泥混凝土路面 相同的厚度。参考文献p 1 3 1 ，c r c p 的板厚可采用与酱通混凝土路面相同的计算方法确定，c r c p 扳 厚设计流程如图2 - 1 4 1 所示。 交通量 分析 初拟路砥 结构 确定材料 参数 计算荷载 疲劳应力 计算温度 疲劳应力 可靠度 验算 图2 - i 板厚设计流稃图 设计参数如下：根据江苏省高速公路建设指挥部提供的交通量预测数据，考虑年增长率为7 1 ， 推算试验路设计基准期3 0 年内累计标准轴载作用次数为1 6 4 x 1 0 7 ，属于重交通等级。对于重交通路 5 东南大学硕j 学位论文 面，参照规范l l l ，水泥混凝土弯拉强度标准值取为f , - - 5 0 m p a ，相应的弯拉弹性模量标准值为 e - 3 i g p a 试验路公路自然区划为区水泥稳定碎石基层同弹模量取局= 1 3 0 0 m p a ，二灰土底基 层回弹模量取e 2 - - 6 0 0 m p a 现场测得标准轴载f 路基顶面回弹弯沉o 2 7 m m ，按式2 1 1 1 4 1 计算得路基 回弹模量岛为3 4 5 m p a ，p 片 g o = 1 0 0 0 = 兰( 1 一；o ( 2 1 ) 式中：p ，知- 标准轴载的接地压强( o 7 0 7 m p a ) 和当量圆半径o o 6 5 m m ) ；r - 轮隙轴心处路 基顶面回弹弯沉，0 o l m m ；知均匀体弯沉系数，取0 7 1 2 ；m 一路基土泊松比，取0 3 5 。 高速公路安全等级为一级，目标可靠度为9 5 ，变异水平等级为低级，据此确定可靠度系数 佗：1 2 0 1 3 3 。按照规范中的方法计算板内应力，为偏于安全。未考虑沥青混合料面层对两种疲劳 应力的折减。两段试验路计算结果如表2 1 所示，均满足设计要求，路面结构如图2 - 2 所示 表2 1 板厚计算结果 路面结构荷载疲劳应力( m p a )温度疲劳戍力( m p a )可靠度系数要求 试验段i 2 4 6l3 i1 3 2 1 2 0 1 3 4 试验段2 2 6 8 1 2 l l2 8 试验段1 ( 6 2 0 m )试验段2 ( 5 8 0 m ) 4 c ms m a 1 3 6 c ms m a - 1 3 6 c mc d a c - 2 0 2 4 c mc r c p 面板 2 6 c mc r c p 面板 i n m j f i i 眚肺枷f 埘肆 i p m 涌耆i 裕聃f 埘犀 2 6 c m 水泥稳定碎石基层 2 0 c m 水泥稳定碎石基层 2 0 c m 二灰土底基层2 0 c m 二灰土底基层 图2 - 2 试验路路面结构 2 1 2 板内应力影响因素分析 选取了不同的c r c p 板厚、水泥混凝十模壤、基层底基层的厚度和模鼙等参数计算板内应力值， 分析不同参数对板内应力的影响规律，参数值的选取均按照设计规范川中给出的常用值，计算结果 如图2 - 3 2 - 6 所示，结论如下； 一荷 宙5 善； 长2 螽： ( 1 ) ( 2 ) 载疲劳应力一温度疲劳应力7 总疲劳应力 1 82 02 22 42 62 83 0 c r c p 板厚h ( c m ) 一 言 = 歹 k r 毯 2 5”2 93 l3 33 5 混凝七弹性模l 乓( g p a ) 图2 3 板厚对板内应力的影响圈2 - 4 混凝十弹性模簟对板内应力的影响 板厚增加，温度疲劳麻力有所增加，但荷载疲劳应力卜降很快，总疲劳席力减小，因此增加 板厚可减小板内应力。实际设计中，交通量水平和犬气是确定板厚的重要因素。 混凝土模量增加，荷载疲劳应力和温度疲劳应力均有所增加，且温度疲劳应力增加更为明显， 因此减小混凝十模量可降低板内应力。应尽量选择低模量的混凝。 = 配合比方案，可通过选用 优质原书j