第八章水泥混凝土路面设计PPT课件

1 第八章水泥混凝土路面水泥混凝土路面 指以水泥混凝土板作为主要承载的结构层的路面 而板下的基垫层及路基统称为地基 起支承作用 水泥混凝土路面分类 1 普通混凝土 仅在接缝或边角配筋 2 钢筋混凝土 3 连续配筋混凝土 4 预应力混凝土 5 钢纤维混凝土 6 碾压混凝土 设计内容 1 各结构层材料配合比设计2 路面结构组合及厚度设计 3 接缝构造及配筋设计 4 路面排水设计 5 路肩设计 2 第一节普通水泥混凝土路面板厚的计算设计理论和方法 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 荷载 标准轴载 设计指标 荷载疲劳应力 pr 温度疲劳应力 tr frfr为混凝土的抗弯拉强度 3 第二节水泥混凝土路面结构组合与构造 一 路面结构组合设计一 路基 1 设计状态 干燥或中湿2 要求 密实 稳定 均质3 施工 分层填筑 分层压实二 垫层 改善路基水温状况1 类型 1 路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时 为阻止路基土挤入基层 设防污垫层 2 对季节性冰冻地区 路面总厚度要满足最小防冻厚度要求 P3263 排水垫层 水文地质条件不良的土质路基 路床土湿度较大时 4 隔离层 水文地质条件不良的土质路基 路床土湿度较大时 2 垫层的宽度应与路基同宽 其最小厚度为150mm 3 防冻垫层和排水垫层宜采用砂 砂砾等颗粒材料 防污垫层或隔离层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土 4 三 基层作用 1 防止唧泥 2 防冰冻作用 3 为面层提供均匀的支承 4 改善排水 5 为面层施工提供场地 6 承受路面的自重基层在设计时的相关要求 1 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度 2 材料 5 3 各类基层厚度的适宜范围 6 4 基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300mm 采用小型机具施工时 或500mm 轨模式摊铺机施工时 或650mm 滑模式摊铺机施工时 路肩采用混凝土面层 其厚度与行车道面层相同时 基层宽度宜与路基同宽 级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽 5 基层下未设垫层 上路床为细粒土 粘土质砂或级配不良砂 承受特重或重交通时 或者为细粒土 承受中等交通时 应在基层下设置底基层 底基层可采用级配粒料 水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料 厚度一般为200mm 排水基层下应设置由水泥稳定粒料或者密级配粒料组成的不透水底基层 厚度一般为200mm 底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物 7 四 面层 类型 1 有接缝的普通混凝土路面 有或无传力杆的横缝 有或无传力杆的横缝 有拉杆的纵缝 2 有接缝的钢筋混凝土路面 钢丝网 连续配筋 3 连续配筋混凝土路面 4 预应力混凝土路面 钢筋丝 8 1 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规范取用 2 普通混凝土 钢筋混凝土 碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般采用矩形 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 9 1 纵向接缝的间距按路面宽度在3 O 4 5m范围内确定 碾压混凝土 钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时 可不设纵向缩缝 2 横向接缝的间距按面层类型和厚度选定 A 普通混凝土面层一般为4 6米 面层板的长宽比不宜超过1 30 平面尺寸不宜大于25m2 B 碾压混凝土或钢纤维棍凝土面层一般为6 10m C 钢筋混凝土面层一般为6 15m 4 厚度 1 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 可参照规范的要求取值P327 10 水泥混凝土面层厚度参考范围 11 2 钢纤维混凝土面层的厚度按钢纤维掺量确定 钢纤维体积率为0 6 1 0 时 其厚度为普通混凝土面层厚度的0 65 075倍 特重或重交通时 其最小厚度为160mm 中等或轻交通时 其最小厚度为140mm 3 复合式路面沥青上面层的厚度一般25 80mm 5 各种混凝土面层的计算厚度应满足规范要求 面层设计厚度依计算厚度按l0mm向上取整 12 二 接缝设计1 作用 13 2 接缝的种类及构造 按方向分有纵缝和横缝 按形式分有真缝 分平口和企口 和假缝 按缝填封材料分有接缝板和填缝料 1 纵缝 有缩缝和施工缝 当一次铺筑小于路面宽度时 应设施工缝 施工缝 缩缝 14 拉杆应具有足够的长度 使锚固在混凝土内的拉杆能发挥其抗拉能力 最外侧的拉杆距横向接风的距离不小于100mm 拉杆的尺寸和间距可参见表 2 横缝 有缩缝 施工缝和胀缝 设置胀缝 是使混凝土板有膨胀的余地 从而避免产生过大的热压应力 胀缝采用平缝形式 下部设接缝板 上部为填封料 并设置传力杆 常用的胀缝缝隙宽度为2 0 2 5cm 15 设置缩缝 为减小混凝土的收缩应力和温度翘曲应力而设置缩缝 横向缩缝一般采用假缝形式 重交通时设传力杆 传力杆采用光园钢筋 一半以上长度涂以沥青或套上塑料膜套等 使之在混凝土收缩时能够滑动 16 设置横向施工缝 每天施工结束或混凝土浇筑中断半小时以上时 需设置横向施工缝 其位置宜设在胀 缩缝处 设在缩缝处的横向施工缝采用平口加传力杆型 若施工缝设在两条缩缝中间 则做成企口加拉杆型 17 3 接缝布置 纵缝 车道线划分处 3 3 75m宽 横缝 4 4 5 5 5 5 6m等 也可与纵缝斜交 减少行车跳动 胀缝 尽量不设 但与其他结构物 桥梁 隧道 柔性路面等 相接处 板厚变化处 小半径弯道 纵坡变换处均应设置胀缝 4 接缝填封材料 按使用性能分为接缝板和填缝料 填缝料按施工方式又分为加热灌入式 常温灌入式和嵌缝条三种 接缝板 高速 一级公路宜用泡沫橡胶板 沥青纤维板 其他等级公路可用木材类或纤维类板 填缝料 聚氨酯焦油类 氯丁橡胶类 乳化沥青类 聚氯乙烯胶泥 沥青橡胶类 沥青玛蹄脂 橡胶嵌缝条 18 19 第三节普通水泥混凝土路面板厚计算 一 设计依据 一 水泥混凝土路面结构可靠度 定义 在规定的条件下 路面使用性能满足预定水平要求的概率 也可定义为 在规定的设计基准期内 在规定的交通和环境下 行车荷载疲劳应力和温度梯度应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率 1 设计基准期 指路面设计取用的使用时间 并不是路面结构的使用寿命 2 功能 即为使用性能 包括功能性和结构性 20 21 二 标准轴载与轴载换算 1 标准轴载 以100kN的单轴 双轮组荷载为标准轴载 2 轴载换算 1 22 2 23 三 设计车道标准轴载累计作用次数 设计使用年限内 gr为交通量年均增长率 为轮迹分布系数 t为设计基准期5 交通分级 按设计车道标准轴载的累计作用次数Ne分为特重