PPT道路工程水泥混凝土路面结构设计讲义

第十二章水水泥混凝土土路面结构设设计第十二章水水泥混凝土路路面结构设计计第一节概述述第二节损坏坏模式和设计计标准第三节路面面结构组合设设计第四节接缝缝构造设计第五节混凝凝土路面板配配筋设计第六节面层层板厚度和平平面尺寸的设设计第七节水泥泥混凝土路面面加铺层设计计第一节概述述从力学分析来来看，水泥混混凝土路面结结构属于弹性层状体系系水泥混凝土板板的抗弯拉强度指标作为设计计指标从力学模型考考虑，可把水水泥混凝土路路面结构看作作是弹性地基板，用弹性地基基板理论进行行分析计算为使路面能够够经受车轮荷荷载的多次重重复作用、抵抵抗温度翘曲曲应力、并对对地基变形有有较强的适应应能力，混凝凝土板必须具具有足够的抗弯拉强度和和厚度一、水泥混混凝土路面结结构特征二、设计内容容水泥混凝土路路面结构设计计内容：设计内容1、路面结构层层组合设计2、混凝土面板板厚度设计3、混凝土面板板的平面尺寸寸与接缝设计计4、路肩设计5、混凝土路面面的钢筋配筋筋率设计三、设计原则则根据使用要求求及气候、水水文、土质等等自然因素，，结合本地区区实践经验，，按要求完成成设计，首先先应保证工程程的质量与耐耐久性。遵循因地制宜宜、合理选材材等原则进行行混凝土路面面设计方案的的比较应结合当地实实践基础，积积极推广成熟熟的科研成果果充分考虑沿线线环境的保护护，自然生态态的平衡，有有利于施工、、养护工作人人员的健康与与安全。尽可能选择有有利于机械化化、工厂化施施工的设计方方案。对于地处不良良地基的路段段采取有效措措施加快稳定定路基沉降。。第二节设计计模式和设计计标准一、损坏模式式水泥混凝土路路面，由于混混凝土板的刚刚度高和脆性性大，又需设设置接缝，在在行车和环境境因素的综合合作用下出现现的损坏模式式常不同于沥沥青路面，可可分为断裂、、接缝损坏、、变形和表面面损坏四类，，主要有下列列几种，如下下图12-1所示。断裂破坏板的结构构整体性，使使板丧失应有有的承载能力力。因而，断断裂可视为水水泥混凝土路路面结构破坏坏的临界状态态挤碎在接缝附近的的板因受挤压压而碎裂拱起混凝土路面板板在热膨胀受受阻时，接缝缝两侧的板向向上拱起唧泥车辆行驶经过过接缝或裂缝缝时，由缝内内喷溅出泥浆浆的现象，称称为唧泥错台接缝或裂缝两两侧路面板端端部出现的竖竖向相对位移移二、设计标准准我国现行的水水泥混凝土路路面设计方法法，以水泥混混凝土面层板板的疲劳断裂作为路面损坏坏的主要模式式以控制行车荷荷载反复作用用在板内产生生的荷载疲劳劳应力σpr与温度梯度反反复作用在板板内产生的温温度疲劳应力力σtr之和与可靠度度系数γr乘积不大于混混凝土的弯拉拉强度标准值值fr，作为确定混凝土板厚的的设计标准路面结构可靠靠度定义：在在规定的时间间内，在规定定的条件下，，路面使用性性能满足预定定水平要求的的概率。水泥混凝土路路面结构可靠度定义：在规定定的设计基准准期内，在规规定的交通和和环境条件下下，行车荷载载疲劳应力和和温度梯度疲疲劳应力的总总和不超过混混凝土弯拉强强度的概率第三节路面面结构组合设设计面层类型1．普通混凝土土面层2．钢筋混凝土土面层3．连续配筋混混凝土面层4．预应力混凝凝土5．钢纤维混凝凝土6．混凝土预制制块路面一、面层面层一一般采采用设设接缝缝的普普通混混凝土土；面面层板板的平平面尺尺寸较较大或或形状状不规规则；；路面面结构构下埋埋有地地下设设施，，高填填方、、软土土地基基、填填挖交交界段段的路路基等等有可可能产产生不不均匀匀沉降降时，，应采采用设设置接接缝的的钢筋筋混凝凝土面面层。。其他他面层层类型型可根根据适适用条条件按按表12-1选用。。其他面面层类类型选选择表表12-1面层类型适用条件连续配筋混凝土面层

高速公路和城市快速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

特重交通的高速公路和城市快速路碾压混凝土面层

二级及二级以下公路和城市次干道及以下城市道路、服务区停车场钢纤维混凝土面层

标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层和桥面铺装矩形或异形混凝土预制块面层

服务区停车场、二级及二级以下公路和城市次干道及以下城市道路桥头引道沉降未稳定段适用条条件面层一一般采采用设设接缝缝的普普通混混凝土土；面面层板板的平平面尺尺寸较较大或或形状状不规规则，，路面面结构构下埋埋有地地下设设施，，高填填方、、软土土地基基、填填挖交交界段段的路路基等等有可可能产产生不不均匀匀沉降降时，，应采采用设设置接接缝的的钢筋筋混凝凝土面面层。。表面抗抗滑构构造水泥混混凝土土面层层应具具有足足够的的强度度、耐耐久性性，表表面抗抗滑、、耐磨磨、平平整。。路面面表面面构造造应采采用刻刻槽、、压槽槽、拉拉槽或或拉毛毛等方方法制制作。。普通混混凝土土、钢钢筋混混凝土土、碾碾压混混凝土土或连连续配配筋混混凝土土面层层所需需的厚厚度，，可参参照下下表12-2所示参参考范范围并并按规规定计计算确确定。。交通等级特重重道路等级高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干路高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干路变异水平等级低中低中低中低中面层厚度≥260≥250≥240270~240260~230250~230交通等级中等轻道路等级二级公路及次干路三、四级公路及支路三、四级公路及支路三、四级公路及支路变异水平等级高中高中高中面层厚度240~210230~200220~200≤230≤220构造深深度在在使用用初期期应满满足下下表12-3的要求求。各级公公路水水泥混混凝土土面层层的表表面构构造深深度（（mm）要求求表表12—3道路等级高速公路、一级公路和城市快速路、主干道二、三、四级公路和城市次干道、支路一般路段0.70~1.100.50~0.90特殊路段0.80~1.200.60~1.00二、路路基水泥混混凝土土路面面不要要求有有强度度大或或承载载力高高的路路基。。但如如果路路基的的稳定定性较较差，，在周周围水水温变变化的的影响响下出出现较较大的的变形形，特特别是是不均均匀变变形，，则仍仍会因因不均均匀支支承而而给面面层带带来损损坏。。因此此，对对路基基的基基本要要求是是稳定定、密密实、、均质质，对对路面面结构构提供供均匀匀的支支承，，在环环境和和荷载载作用用下产产生的的不均均匀变变形小小。对路基基的基基本要要求路基产产生不不均匀匀支承承的原原因不均匀匀沉陷陷不均匀匀冻胀胀膨胀土土三、基基层和和垫层层防止或或减轻轻唧泥泥和错错台现现象的的出现现.有助于于控制制或减减少路路基不不均匀匀冻胀胀或体体积变变形对对混凝凝土面面层的的不利利影响响.为面层层施工工提供供稳定定而坚坚实的的工作作面.基层和和垫层层有粒粒料类类（碎碎石、、砂砾砾等））、稳稳定类类（水水泥、、石灰灰、沥沥青稳稳定粒粒料或或土））和贫贫混凝凝土（（或碾碾压混混凝土土）三三大类类。设置基基层和和垫层层的作作用1.基层基层应应具有有足够够的抗抗冲刷刷能力力和一一定的的刚度度，并并保证证具有有足够够的厚厚度。。基层类类型及及各类类基层层厚度度的适适宜范范围应应依照照交通通等级级按按表12——4选择。。适宜各各交通通等级级的基基层类类型及及厚度度的适适宜范范围表表表表12——4适宜的交通等级基层类型厚度适宜的范围（mm）特重交通贫混凝土或碾压混凝土基层120~200沥青混凝土基层40~60重交通水泥稳定粒料150~250沥青稳定碎石基层80~100中等或轻交通石灰粉煤灰稳定粒料基层150~250级配粒料基层150~200在交通通繁重重的道道路上上，选选用水水泥或或沥青青稳定定粒料料、贫贫混凝凝土或或碾压压混凝凝土作作为混混凝土土路面面的基基层，，可以以为混混凝土土面层层提供供更为为均匀匀而坚坚实的的支承承。增加路路面结结构的的整体体刚度度，从从而减减小面面层板板的挠挠度。。而挠挠度量量减小小可以以降低低板底底的脱脱空量量和增增加缩缩缝传传荷能能力的的耐久久性。。基层的的作用用图12-2所示为为水泥泥稳定定类基基层和和砾石石基层层上混混凝土土面层层接缝缝的传传荷能能力随随荷载载作用用次数数的增增加而而降低低的试试验曲曲线，，从中中可看看出水水泥稳稳定类类基层层上接接缝传传荷能能力的的耐久久性明明显高高于砾砾石基基层。。与此此同时时，还还可以以减少少基层层和垫垫层在在重复复荷载载作用用下的的固结结变形形，从从而减减少板板底脱脱空量量，并并改善善接缝缝的传传荷能能力。。图12-3所示为为水泥泥稳定定砂砾砾基层层和不不同压压实度度的砂砂砾基基层的的塑性性变形形积累累量随随荷载载重复复作用用次数数而增增长的的试验验曲线线，从从中可可看出出，水水泥稳稳定砂砂砾基基层的的变形形累积积量明明显小小于砂砂砾基基层。。因而而其板板底脱脱空量量将明明显低低于砂砂砾基基层。。此外外，还还可以以增加加抗冲冲刷能能力，，从而而减轻轻唧泥泥和错错台等等损坏坏的程程度，，并为为侧模模和摊摊铺机机械提提供坚坚固的的支承承。图12——2基层类类型对对接缝缝传荷荷能力力的影响(Ew=[2w1/(w1+w2]%,w1和w2相应为未未受荷荷和和受荷荷板的的挠度度;面层厚厚22.86cm基层厚厚15cm,缝隙宽宽1.65mm)图12——3重复荷荷载作作用下不同同基层层的累累积变变形量量(砂砾基基层曲曲线上上的数数字为为压实实度)在交通通特别别繁重重、路路基湿湿软或或季节节性冰冰冻地地区，，为防防止路路基可可能产产生的的不均均匀冻冻胀对对混凝凝土面面层的的不利利影响响，路路面结结构应应有足足够的的总厚厚度，，以便便将路路基的的冰冻冻深度度约束束在有有限的的范围围内。。超出出面层层和基基层厚厚度的的总厚厚度部部分可可用基基层下下的垫垫层（（防冻冻层））来补补足；；路面面结构构的最最小总总厚度度，随随冰冻冻线深深度、、路基基的潮潮湿状状况和和土质质而异异，其其数值值可参参照下下表12-5选定。。2.垫层垫层的的设置置要求求水文地地质条条件不不良的的土质质路堑堑，路路床土土湿度度较大大时，，应设设置排排水垫垫层；；对路基基可能能产生生不均均匀沉沉降或或不均均匀变变形时时，可可加设设半刚刚性垫垫层。。垫层的的宽度度应与与路基基同宽宽，其其最小小厚度度为150mm。水泥混混凝土土路面面结构构防冻冻最小小厚度度（cm）表12-5路基干湿类型路基土质设计年限内当地最大冻深（cm）50~100101~150151~200>200中湿路段低、中、高液限粘土30~5040~6050~7060~95粉土、粉质低、中液限粘土40~6050~7060~8570~110潮湿路段低、中、高液限粘土40~6050~7060~9075~120粉土、粉质低、中液限粘土45~7055~8070~10080~130第四节接接缝构造设设计水泥混凝土土面层需设设置各种类类型的接缝缝，把面层层划分为较较小尺寸的的板，以减减少伸缩变变形和挠曲曲变形受到到约束而产产生的内应应力，并满满足施工的的需要。接缝的设计计要能实现现以下三方方面的要求求：①控制温度度收缩应力力和翘曲应应力所引起起的裂缝出出现的位置置；②通过接缝缝能提供一一定的荷载载传递能力力；③防止坚硬硬的杂物落落入接缝缝缝隙内和路路表水的渗渗入。水泥混凝土土面层的接接缝可分为为横向缩缝、、横向施工工缝、横向向胀缝和纵纵缝四种类型。。一、横缝构构造设计横向接缝共共有三种：：缩缝、胀缝缝和施工缝缝。作用：缩缝保证板板因温度和和湿度的降降低而收缩缩时沿该薄薄弱断面缩缩裂，从而避免产产生不规则则的裂缝。。胀缝保证板板在温度升升高时能部部分伸张，，从而避免免产生路面面板在热天的拱胀胀和折断破破坏，同时时胀缝也能能起到缩缝缝的作用。。混凝土路面面每天完工工以及因雨雨天或其它它原因不能能继续施工工时，应做成施工工缝的构造造形式。在邻近桥梁梁或其它固固定构造物物处或与其其它道路相相交处应设设置横向胀胀缝。1.胀缝胀缝构造(尺寸单位:mm)为保证混凝凝土板之间间能有效地地传递荷载载，防止形形成错台，，应在胀缝缝处板厚中中央设置可可滑动的传传力杆。传传力杆一般般应采用光光圆钢筋，，其尺寸和和间距可按按下表12-6选用。面层厚度（mm）传力杆直径传力杆最小长度传力杆最大间距2202840030024030400300260324503002803545030030038500300缩缝一般采采用假缝形形式，即只只在板的上上部设缝隙隙，当板收收缩时将沿沿此最簿弱弱断面有规规则地自行行断裂。横横向缩缝可可等间距或或变间距布布置。横向缩缝顶顶部应锯切切槽口，宽宽3~8mm，深度约为为板厚的1/5~1/4，一般为5~6cm，槽内填塞塞填缝料，，以防地面面水下渗及及石砂杂物物进入缝内内。高速公公路的横向向缩缝槽口口宜加深20mm、宽6~10mm的浅槽口，，其构造如如图12-5所示。2.缩缝图12-5浅槽口构造造(尺寸单位:mm)由于缩缝缝缝隙下面板板断裂面凹凹凸不平，，能起一定定的传荷作作用，一般般不必设置置传力杆，，但对特重重和重交通通道路、收收费广场、、地质水文文条件不良良路段以及及邻近胀缝缝或自由端端部的3条缩缝，应应在板厚中中央设置传传力杆，横向缩缝构构造(尺寸单位:mm)a)设传力杆假假缝型;b)不设传力杆杆假缝型每日施工结结束或因临临时原因中中断施工时时，必须设设置横向施施工缝，其其位置应尽尽可能选在在缩缝或胀胀缝处。设设在缩缝处处的施工缝缝，应采用用加传力杆杆的平缝形形式，其构构造如下图图a所示；设在在胀缝处的的施工缝，，其构造与与胀缝相同同。遇有困困难需设在在缩缝之间间时，施工工缝采用设设拉杆的企企口缝形式式，其构造造如下图b所示。3.施工缝横向施工缝缝构造(尺寸单位:mm)a)设传力杆平平缝型;b)设拉杆企口口缝型拉杆应采用用螺纹钢筋筋，设在板板厚中央，，并应对拉拉杆中部100mm范围内进行行防锈处理理。拉杆的的直径、长长度和间距距，可参照照教材表12-7选用。施施工布设时时，拉杆间间距应按横横向接缝的的实际位置置予以调整整，最外侧侧的拉杆距距横向接缝缝的距离不不得小于100mm。连续配筋筋混凝土面面层的纵缝缝拉杆可由由板内横向向钢筋延伸伸穿过接缝缝代替。二、纵缝构构造设计纵向接缝的的布设应视视路面宽度度和施工铺铺筑宽度而而定：①一次铺筑筑宽度小于于路面宽度度时，应设设置纵向施施工缝。构构造如下图图a所示。②一次铺筑筑宽度大于于4.5m时，应设置置纵向缩缝缝。其构造造如下图b所示。纵缝构造(尺寸单位:mm)a)纵向施工缝缝;b)纵向缩缝三、接缝的的设置混凝土路面面板的纵缝缝与横缝一一般做成垂垂直正交，，以改善其其受力状况况。纵向接缝的的间距按路路面宽度在在3.0~4.5m范围内确定定。碾压混混凝土、钢钢纤维混凝凝土面层在在全幅摊铺铺时，可不不设纵向缩缩缝。横向接缝的的间距按面面层类型和和厚度选定定在桥涵两端端以及小半半径平、竖竖曲线处应应设置胀缝缝。四、交叉口口接缝布设设布设交叉口口的接缝时时，先分清清相交道路路的主次。。而后考虑虑次要道路路的接缝布布设如何与与主要道路路相协调。。两条道路正正交时，各各条道路直直道部分均均保持本身身纵缝的连连贯。两条道路斜斜交时，主主要道路的的直道部分分保持纵缝缝的连贯，，而相交路路段内的横横缝位置应应按次要道道路的纵缝缝间距作相相应变动，，保证与次次要道路的的纵缝相连连接。在次要道道路弯道道加宽段段起终点点断面处处的横向向接缝，，应采用用胀缝形形式。五、特殊殊部位混混凝土路路面的处处理水泥混凝凝土路面面与沥青青路面相相接时，，其间应应设置至至少3m长的过渡渡段。过过渡段的的路面采采用两种种路面呈呈阶梯状状叠合布布置，其其下面铺铺设的变变厚度混混凝土过过渡板的的厚度不不得小于于200mm。如下图图12-9所示。图12-9混凝土路路面与沥沥青路面面相接段段的构造造布置(尺寸单位位:mm)六、接缝缝材料及及技术要要求接缝材料料按使用用性能分分接缝板板和填缝缝料两类类。接缝缝板要求求能适应应混凝土土面板的的膨胀与与收缩，，且施工工时不变变形、耐耐久性良良好。填填缝料要要求能与与混凝土土面板缝缝壁粘结结力强，，且材料料的回弹弹性好。。接缝板可可采用杉杉木板、、纤维板板、泡沫沫树脂板板等。填填缝料按按施工温温度分加加热施工工式和常常温施工工式两类类。第五节混混凝土土路面板板配筋设设计当混凝土土面层板板纵、横横向自由由边缘下下基础薄薄弱，有有可能产产生较大大的塑性性变形或或接缝为为未设传传力杆的的平缝时时，可在在面层边边缘和角角隅（荷荷载应力力较大））初配置置补强钢钢筋。通通常选用用2根直径为为12~16mm的螺纹钢钢筋，置置于面层层底面之之上1/4厚度处并并不小于于50mm，间距为为100mm，钢筋两两端向上上弯起，，如图12-10所示。一、普通通混凝土土板的补补强钢筋筋图12—10边缘钢筋筋布置(尺寸单位位:mm)承受特重重交通的的胀缝、、施工缝缝和自由由边的面面层角隅隅及锐角角面层角角隅，宜宜配置角角隅钢筋筋。通常常选用2根直径为为12~16mm的螺纹钢钢筋并弯弯成发针针形，置置于面层层上部，，距顶面面不小于于50mm，距边缘缘为100mm，如图12-11所示。图12—11角隅钢筋筋布置(尺寸单位位:mm)二、钢筋筋混凝土土面层配配筋设计计钢筋混凝凝土面层层配筋数数量是为为平衡混混凝土面面层收缩缩受限制制时产生生的拉力力。当混混凝土面面层收缩缩时其中中央两侧侧向内的的摩阻力力为一半半面层混混凝土的的质量乘乘以其与与基层的的摩阻系系数，这这一摩阻阻力即为为作用于于混凝土土面层中中央的拉拉力，并并假定沿沿面层断断面平均均作用而而由钢筋筋承受。。纵向和横横向钢筋筋宜采用用相同或或相近的的直径，，其直径径差不应应大于4mm。钢筋的的最小直直径和最最大间距距，应符符合下表表12-8的规定。。钢筋的的最小间间距为集集料最大大粒径的的2倍。表12—8钢筋最小小直径和和最大间间距（mm）钢筋类型最小直径纵向最大间距横向最大间距光面钢筋8150300螺纹钢筋12350750三、连续续配筋混混凝土面面层配筋筋设计确定纵向向钢筋用用量的控控制因素素是裂缝缝的间距距（1.0~2.5m）、缝隙隙的宽度度（＜1m）。通常常是根据据试验路路上的经经验数据据来确定定。横向钢筋的主主要目的是保保持纵向钢筋筋的间距。其其配筋原则和和要求与钢筋筋混凝土面层层的配筋相同同。混凝土面层内内的钢筋并不不是按承受荷荷载应力进行行设计的。因因此，连续配配筋混凝土面面层的厚度可可仍采用普通通混凝土面层层的计算方法法确定。连续配筋混凝凝土路面是沿沿路面板纵向向配置连续的的钢筋网的混混凝土路面，，除与其他路路面交接处、、邻近构造物物处设置胀缝缝以及因施工工需要设置施施工缝外，不不再设置任何何横向接缝。。施工缝采用用贯通纵向钢钢筋的平缝形形式。第六节面层层板厚度和平平面尺寸的设设计水泥混凝土面面层板的厚度度和平面尺寸寸，主要取决决于预定使用年限限内标准轴载载的累计作用用次数及其所所产生荷载应应力的疲劳损损耗、由于板板中温度梯度度引起翘曲应应力的疲劳损损耗和混凝土土疲劳强度之之间的关系。目前，我国的的路面设计规规范采用弹性半无限地地基板理论和和有限元法计算板内弯拉拉应力，以规规定的安全等等级和目标可可靠度，承受受预期的交通通荷载作用，，并同所处的的自然环境相相适应，满足足预定的使用用性能要求为为依据，以行行车荷载和温温度梯度综合合作用产生的的疲劳断裂作作为设计的极极限状态，并并按照等效原原则换算为标标准轴载的累累计次数来考考虑荷载的重重复作用影响响。一、设计依据据与设计参数数1.设计依据水泥混凝土路路面结构的设设计安全等级级及相应的设设计基准期、、目标可靠指指标和目标可可靠度，应符符合下表的规规定。各安全全等级路面的的材料性能和和结构尺寸参参数的变异水水平等级，宜宜按下表的建建议选用。可靠度设计标标准道路技术等级高速公路及城市快速路一级公路及城市主干路二级公路及城市次干路三、四级公路及城市支路安全等级一级二级三级四级设计基准期(a)30302020目标可靠度(%)95908580目标可靠指标1.461.281.040.84变异水平等级低低~高中中~高材料性能和结结构尺寸参数数的变异水平平分为低、中中和高三级。。各变异水平平等级主要设设计参数的变变异系数变化化范围，应符符合下表的规规定：变异系数Cv的变化范围表表变异水平等级低中高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量Cv≤0.100.10＜Cv≤0.150.15＜Cv≤0.20基层顶面当量回弹模量Cv≤0.250.25＜Cv≤0.350.35＜Cv≤0.55水泥混凝土面层厚度Cv≤0.040.04＜Cv≤0.060.06＜Cv≤0.08水泥混凝土路路面结构设计计以行车荷载和温温度梯度综合合作用产生的的疲劳断裂作为设计的极极限状态，其其设计表达式式如下。（12-2）式中：fr——水泥混凝土弯弯拉强度，MPa；γr——可靠度系数，，依据所选目目标可靠度及及变异水平等级级按表12-11确定；σpr——行车荷载疲劳劳应力（MPa），计算方法见式（12-18）；σtr——温度梯度疲劳劳应力（MPa），计算方法见式（12-21）；可靠度系数表表变异水平等级目标可靠度(%)95908580低1.20~1.331.09~1.161.04~1.08-中1.33~1.501.16~1.231.08~1.131.04~1.07高-1.23~1.331.13~1.181.07~1.11标准轴载与轴轴载换算水泥混凝土路路面结构设计计以汽车轴重为100kN的单轴双轮组组荷载作为标准轴载载。对于各种种不同汽车轴轴载的作用次次数，可按等等效疲劳损坏坏原则换算成成标准轴载的的作用次数，，并根据标准准轴的作用次次数判断道路路的交通繁重重程度。2.设计参数水泥混凝土路路面的轴载换换算公式是在在混凝土疲劳劳方程的基础础上建立的。。公式如下：：（12—3）（12—4）2．交通分级及及标准轴载累累计作用次数数计算水泥混凝土路路面承受的交交通，按设计计基准期内设设计车道所承承受的标准轴轴载累计作用用次数Ne划分为四个等等级，即特重交通、重重交通、中等等交通、轻交交通。具体分级如如下表所示。。水泥混凝土土路面的设计计基准期为路路面达到预定定的极限状态态时所能使用用的年限。交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne(104)>2000100~20003~100≤3设计基准期内内标准轴载的的累计作用次次数与第一年年的交通量、、交通轴载组组成和交通量量的预测增长长情况等因素素有关。可按按下式计算确确定。（12—7）式中：Ns——使用初期设计计车道的日标标准轴载作用用次数；γ——由调查查确定定的交交通量量年平平均增增长率率，%；t——设计使使用年年限；；η——车轮轮轮迹横横向分分布系系数，，它为为路面面横断断面上上某一一宽度范围围内实实际受受到的的轴载载作用用次数数占通通过该该车道道断面的总总轴数数的比比例。。车轮轮轮迹横横向分分布系系数η公路等级纵缝边缘处高速、一级公路0.17~0.22二级、三级、四级公路行车道宽＞7m0.34~0.39行车道宽≤7m0.54~0.623．基层层顶面面的当当量回回弹模模量新建公公路的的基层层顶面面模量量值：：在设计计新建建道路路时，，基层层顶面面的当当量回回弹模模量Et，可按按式（（12—8）计算算确定定。（12—8）3．基层层顶面面的当当量回回弹模模量（1）新建建公路路的基基层顶顶面模模量值值：在设计计新建建道路路时，，基层层顶面面的当当量回回弹模模量Et，可按按式（（12—8）及其其教材材中的的式（（12—9）～（（12—13），并并参考考表（（12—14）与表表（12—15）计算算确定定。（12—8）（2）原有有沥青青路面面的顶顶面当当量回回弹模模量值值：在原有有沥青青路面面上加加铺水水泥混混凝土土路面面时，，应通通过承承载试试验或或弯沉沉测定定法确确定原原有路路面顶顶面的的当量量回弹弹模量量Et；如用用汽车车实测测路段段的回回弹弯弯沉值值，可可按统统计计计算的的方法法确定定计算算回弹弹弯沉沉值后后，按按下式式转换换成基基层顶顶面的的当量量回弹弹模量量Et：4.水泥混混凝土土的设设计强强度与与弯拉拉弹性性模量量水泥混混凝土土路面面以28d龄期的的弯拉拉强度度作为为设计计控制制指标标，当当混凝凝土浇浇筑后后90d内不开开放交交通时时，可可采用用90d龄期的的弯拉拉强度度。各各交通通等级级要求求的混混凝土土弯拉拉强度度标准准值不不得低低于下下表的的规定定。混凝土土的设设计弯弯拉强强度表表交通等级特重、重中等轻普通水泥混凝土弯拉强度标准值fr（MPa）5.04.54.0钢纤维混凝土弯拉强度标准值fr（MPa）6.05.54.0二、荷荷载疲疲劳应应力轴载在在混凝凝土面面层内内产生生的应应力，，采用用半无限限大地地基上上弹性性小挠挠度薄薄板的的力学学模型型和有有限元元法进行分分析计计算。。对轴轴载作作用于于四边边自由由的矩矩形板板纵向向边缘缘中部部所产产生的的荷载载应力力，计计算公公式为为：式中：：P——标准轴轴载，，kN；h——混凝土土板厚厚度，，m；γ——混凝土土板的的相对对刚度度半径径，m；A，m，n——与轴型型有关关的回回归系系数，，见教教材表12-18以标准准轴载载Ps=100kN和教材材表12—18中单轴轴双轮轮组的的系数数值代代入式式（12—15），可得到到标准准轴载载作用用下的的荷载载应力力公式式：为了简简化计计算工工作，，通常常选取取使面面层内内产生生最大大应力力或最最大疲疲劳损损伤的的一个个荷载载位置置作为为计算算时的的临界界荷位位。在在公路路水泥泥混凝凝土路路面设设计规规范中中，是是以混混凝土土板的的纵缝缝边缘缘中部部作为为产生生最大大荷载载和温温度梯梯度综综合疲疲劳损损坏的的临界界荷位位。荷载疲疲劳应应力为为一当当量应应力，，它使使混凝凝土面面层产产生的的疲劳劳损耗耗，相相当于于标准准轴载载在临临界位位置上上所产产生的的应力力在设设计使使用期期内引引起的的累计计疲劳劳损耗耗。可可以用用计算算式（（12—18）表示示为：：式中：：σpr——标准轴轴Ps在临界界荷位位处产产生的的荷载载疲疲劳劳应力力（MPa）；σps——标准轴轴Ps在四边边自由由板的的临界界荷位位处产产生的的荷荷载载应力力（MPa），按按式（（12——16）计算算定；；kr——考虑接接缝传传荷能能力的的应力力折减减系数数，即即应力力传荷荷系系数；；纵缝缝为设设拉杆杆的平平缝时时kr=0.87~0.92（刚性性和半半刚性性基层层取低低值，，柔性性基层层取值值）；；纵纵缝缝为不不设拉拉杆的的平缝缝或自自由边边时，，kr=1.0；纵纵缝缝为设设拉杆杆的企企口缝缝时，，kr=0.76~0.84；kf——考虑设设计基基准期期内荷荷载应应力累累计作作用次次数的的疲劳劳应力力系数数，可可按下下式计计算式中：：Ne——设计基基准期期内标标准轴轴载累累计作作用次次数；；υ——与混合合料性性质有有关的的指数数，普普通混混凝土土、钢钢筋混混凝土土、连连续配配筋混混凝土土υ=0.057；碾压压混凝凝土和和贫混混凝土土υ=0.065；刚纤纤维混混凝土土，按按下式式计算算确定定。kc——考虑超超载和和动荷荷载等等因素素对路路面疲疲劳损损坏综综合影影响的的系数数，随随公路路等级级而异异，见见下表表。道路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路kc

1.301.251.201.10三、温温度疲疲劳应应力温度度疲疲劳劳应应力力σtr是一一个个与与不不同同温温度度梯梯度度反反复复作作用用引引起起的的累累积积疲疲劳劳损损耗耗等等效效的的应应力力。。经经计计算算分分析析，，在在临临界界荷荷位位处处产产生生的的温温度度疲疲劳劳应应力力σtr可用用下下式式表表示示：：式中中：：σtr———临界界荷荷位位处处的的温温度度疲疲劳劳应应力力（（MPa）σtm———最大大温温度度梯梯度度时时的的温温度度翘翘曲曲应应力力（（MPa）kt———考虑虑温温度度翘翘曲曲应应力力年年变变化化所所产产生生的的累累计计疲疲劳劳损损伤伤的的系系数数最大大温温度度梯梯度度时时的的温温度度翘翘曲曲应应力力计计算算公公式式如如下下：：（12-22）式中中：：-最大大温温度度梯梯度度时时混混凝凝土土板板的的温温度度翘翘曲曲应应力力（（MPa）；；-混凝凝土土的的线线膨膨胀胀系系数数（（1/℃℃），，通通常常可可取取为为1××10—5/℃℃；Tg-最大大温温度度梯梯度度标标准准值值，，可可按按照照公公路路所所在在地地的的公公路路自自然然区区划划按按表表12-20(见书书)选用用；；Bx-综合合温温度度翘翘曲曲应应力力和和内内应应力力作作用用的的温温度度应应力力系系数数，，可可按按L/r和h查用用图图12-12（下下页页））确确定定；；L-板长长，，即即横横缝缝间间距距（（m）。。图12-12温度度应应力力系系数数B四、、设设计计计计算算步步骤骤与与流流程程考虑虑荷荷载载应应力力和和温温度度翘翘曲曲应应力力综综合合疲疲劳劳损损伤伤作作用用的的混混凝凝土土面面层层厚厚度度和和板板平平面面尺尺寸寸确确定定方方法法，，可可遵遵循循下下述述设设计计步步骤骤：：收集集并并分分析析交交通通参参数数初拟拟路路面面结结构构确定定路路面面材材料料参参数数计算算荷荷载载疲疲劳劳应应力力设计计厚厚度度依依计计算算厚厚度度按按10mm向上上取取整整检验验初初拟拟路路面面结结构构计算算温温度度疲疲劳劳应应力力不符符合合符合合第七七节节水水泥泥混混凝凝土土路路面面加加铺铺层层设设计计在旧旧混混凝凝土土路路面面上上铺铺设设加加铺铺层层设设计计之之前前应应对对旧旧混混凝凝土土路路面面进进行行技术术调调查查的的主主要要内内容容包括括：：路路面面破破损损状状况况；；结结构构承承载载能能力力；；行行驶驶质质量量；；抗抗滑滑能能力力；；交交通通状状况况（（车车辆辆组组成成和和轴轴载载））路路基基和和路路面面排排水水状状况况；；路路面面修修建建和和养养护护历历史史。。一、、旧旧水水泥泥混混凝凝土土路路面面的的结结构构参参数数调调查查1.接缝缝传传荷荷能能力力和和板板底底脱脱空空状状况况调调查查旧混混凝凝土土面面层层板板的的接接缝缝传传荷荷能能力力和和板板底底脱脱空空状状况况可可采采用用弯弯沉沉测测试试法法调调查查评评定定。。2.旧混混凝凝土土路路面面结结构构参参数数调调查查旧混混凝凝土土路路面面结结构构参参数数调调查查内内容容包包括括：：面面层层厚厚度度；；面面层层弯弯拉拉强强度度和和弯弯拉拉弹弹性性模模量量；；路路面面基基层层顶顶面面的的当当量量回回弹弹模模量量等等。。二、、水水泥泥混混凝凝土土加加铺铺层层结结构构设设计计水泥泥混混凝凝土土加加铺铺层层结结构构设设计计可可选选用用分离式式或结结合式式水泥混混凝土土加铺铺结构构，并并经技技术经经济比比较后后确定定。1.分离式式加铺铺层结结构设设计当旧混混凝土土路面面的损损坏状状况和和接缝缝传荷荷能力力评定定等级级为中中或次次，或或者新新旧混混凝土土板的的平面面尺寸寸不同同、接接缝形形式或或位置置不