水泥路面基础知识.ppt

1、第十二章水泥混凝土路面设计，12.1概述一、水泥混凝土路面结构特性的力学分析水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。特点：混凝土路面板的弹性模量和机械强度远远高于相应的地基和土基的模量和强度；混凝土的抗弯强度远小于抗压强度，约为1/71/6。水泥混凝土板的抗弯强度指标作为设计指标。混凝土板与基础或地基之间的摩擦力通常很小。从力学模型考虑，水泥混凝土路面结构可视为弹性基板，弹性基板理论可用于分析计算。要求：为了使路面能够承受反复的车轮荷载，抵抗温度翘曲应力，对地基变形有很强的适应性，混凝土板必须有足够的抗弯强度和厚度。2.混凝土路面结构设计内容1路面结构层组合设计根据道路交通繁忙程度，结合当地环境条

2、件和材料供应情况，选择和布置混凝土路面结构层，包括地基、垫层、基层和面层的结构层，以及各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。技术先进、工程经济合理的路面结构组合设计方案，应保证混凝土板在设计使用年限内能够承受预期交通量，提供良好的道路质量。2混凝土板厚度设计3混凝土板平面尺寸和接缝设计4路肩设计5混凝土路面的配筋率设计；3.混凝土路面结构的设计原则应基于使用要求和气候、水文、土质等自然因素。紧密结合当地实际经验，混凝土路面板应按重要工程结构的要求完成。确保项目的质量和耐久性；在基层、底基层和垫层的设计满足设计要求的前提下，尽量采用当地材料。根据因地制宜、合理选材、方便施工、维护和节约投资的原则，

3、对路面设计方案进行比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。结合本地实际，积极推广成熟的科研成果。充分考虑沿线环境保护和自然生态平衡，有利于施工和维护人员的健康和安全。尽可能选择有利于机械化和工业化施工的设计方案。对于地基不良的路段，应采取有效措施加快路基沉降的稳定。12.2失效模式和设计标准，1。断裂失效模式、失效类型及影响因素；泵送泥浆、拱起、错位、接缝挤压等。影响因素：车轮荷载、温度、湿度、基层、接缝结构、材料、施工和维护等。从保证路面结构承载能力的角度来看，混凝土路面结构设计的主要设计标准应该是防止面板断裂；从保证汽车行驶性能的角度出发，应严格控制接头两侧的错位。骨折和脱位的原因是

4、多方面的。因此，混凝土路面设计必须从多方面采取措施来保证其使用寿命。混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载的重复次数有关，还与温度周期性变化引起的温度翘曲应力的重复作用有关。为了防止由两个因素引起的疲劳开裂，荷载疲劳应力和温度疲劳翘曲应力的总和不得超过混凝土的抗弯强度。混凝土路面结构设计的理论和方法目前，世界各国混凝土路面的设计方法都是基于弹性楼板的荷载应力和温度应力分析方法，混凝土路面板的弯拉应力作为极限状态和设计控制指标。介绍了可靠性的设计方法：路面结构的可靠性：路面性能在规定范围内达到预定水平的概率，12.3水泥混凝土路面结构组合设计1。表面混凝土板的要求：应具有良好的路用性能，如足够的强度、

5、耐久性、表面抗滑性、耐磨性和平整性。类型：普通混凝土路面板，有接缝，无钢筋，一般用于面层。其他类型的混凝土板也可用于不同交通等级的道路。平面尺寸：普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面板通常为矩形，由纵向和横向接缝隔开。纵缝和横缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不应相互错开。纵缝间距应根据道路宽度在3 . 04 . 5米范围内确定。普通混凝土面板横缝间距一般为46m，高宽比不应超过1.50，平面尺寸不应大于25m2。碾压混凝土或钢纤维混凝土面板横向接缝间距一般为610米，钢筋混凝土面板一般为615米。厚度：混凝土路面的厚度取决于公路和交通等级。对于普通混凝土，钢筋混凝土、碾压混凝土或连续

6、钢筋混凝土路面的厚度可参照表12-2的范围进行初步选择。钢纤维混凝土路面的厚度一般为普通混凝土路面厚度的0.650.75倍，最小厚度为160毫米；当交通拥挤或拥挤时；中型或轻型车辆的最小厚度为140毫米。复合路面沥青层厚度一般为2580毫米，当车轮荷载作用在板的中部时，板的最大应力约为车轮荷载和板边缘的2/3。因此，表面板应该中间薄，两边厚，以适应负荷变化。边缘的厚度一般比中间部分大25%左右，从路面最外层板的边缘开始，在0.6-1.0m的宽度范围内逐渐增厚，但给土质地基和基层的施工带来不便，在厚度变化的转折点容易造成板块断裂，因此一般采用等厚断面。表面结构：为保证行车安全，路面混凝土板的表面

7、结构应采用开槽、压制、开槽或打毛的方法。使用初期，结构深度应满足表12-3的要求。二是地基稳定性不足，在水温变化的影响下会产生较大的变形，尤其是不均匀沉降，这将对混凝土面板产生不利影响。由于地基不均匀支撑，面板底部在荷载作用下产生过大的弯曲和拉应力，导致混凝土路面的破坏。因此，路基必须密实、稳定、均匀，并处于干燥或适度湿润状态。支护不均匀的原因有：(1)湿软地基不均匀沉降未完全固结；土质不均匀，压实不充分，填挖方缝和新旧路基交接处处理不当。(2)季节性冻土区冻胀不均匀，土质不均匀，路基湿状况变化。(3)膨胀土过干或过湿时的压实；排水设施不良等。控制不均匀承载的方法有：(1)将不均匀土混合成均匀

8、土；(2)实时控制压力接近最佳含水量，保证压实度；(3)加强路基排水设施，对湿软路基采取加固措施；(4)应增加垫层，以减轻不均匀变形对表层可能产生的不利影响。3.基层和垫层要求：应有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。设置基层的目的：(1)抗泵送混凝土面层如果直接放置在路基上，由于路基塑性变形大，细料含量高，抗冲刷能力低，容易产生泵送泥浆。未经处理的砂砾基层的细料含量和塑性指数不应过高，否则仍会发生泥浆泵送。(2)防冻在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的颗粒状多孔材料铺设基层，可以降低路基的冰冻深度，从而减少冰冻危害。(3)降低路基顶面的压应力，减轻其影响使用整体性好(弹性模量高)的材料，如贫混凝土、

9、沥青混凝土、水泥稳定碎石、二灰稳定碎石、级配碎石等。)修筑基层可以保证路面性能并延长其使用寿命。无机结合料稳定基层是最适合混凝土路面的基层。如果因条件原因使用未经处理的颗粒基层，必须严格控制细料的含量，并保证压实度。1 .基层类型及适宜厚度：在潮湿多雨地区，路基为低渗透细粒土的高速公路和一级公路或交通繁忙或交通繁忙的二级公路，应采用排水基层。各基层的适宜交通等级和厚度范围见表12-4。宽度：宽度应比混凝土面板的每一侧宽300650毫米。路肩采用混凝土面层，其厚度与路面面层相同时，基层宽度应与路基宽度相同。当采用碾压混凝土作为基层时，应设置与混凝土面板相对应的纵向和横向接缝。当采用贫混凝土基层时

10、，如果弯曲和拉应力超过1.8兆帕，应设置与混凝土面板相对应的横向接缝；摊铺宽度大于7.5m，应设置纵向缩缝。排水基层下设置由水泥稳定骨料或密实级配骨料组成的不透水水下基层，厚度一般为200毫米。底基层顶面应铺设沥青密封或防水土工布。如果基底下无垫层，且路基土质为细粒土、粘土砂或级配不良的砂(当承受重交通或重交通时)，或路基土质为细粒土(当承受中等交通时)，则应在基底下设置底基层。底基层可采用级配骨料、水泥稳定骨料或二灰稳定骨料，厚度可为200毫米。2 .垫层结构一般是为满足路基的特殊需要而设置的，可分为三种类型：防冻垫层、排水垫层和加筋垫层。在季节性冰冻地区修建混凝土路面时，当路面结构总厚度不

11、能满足最低防冻要求时，应设置防冻垫层，以保证总厚度满足最低防冻要求。对于水文地质条件较差的土质路堑，当路基土湿度较高时，应设置排水垫层，防止地下水侵蚀路面结构。当路基土特别软弱，加固后仍可能发生不均匀沉降和变形时，应设置加筋垫层，以提高路基的承载力。有时以上三种情况都有。在选择缓冲结构材料时，我们也要兼顾两者，并且具有多重功能。一般来说，大部分垫层是用当地廉价材料建造的，或者用掺有少量无机粘结剂的当地材料处理，如沙子、砾石和低剂量无机粘结剂稳定骨料。垫层厚度一般为150毫米。12.4接缝结构设计，接缝：横向接缝(伸缩缝、缩缝、施工缝)、纵向接缝。1横向接缝横向伸缩缝仅设置在相邻桥梁或其他固定结

12、构处或与其他道路的交叉口。伸缩缝的数量取决于膨胀量。低温浇筑混凝土路面或选用高膨胀性骨料时，应根据具体情况确定伸缩缝的设置。传力杆由光滑的钢筋制成。尺寸和间距应根据表12-6进行选择。最外面的传力杆与纵向接缝或自由边之间的距离为150，250毫米，横向收缩接缝可以等间距设置，采用假接缝的形式。超重和重载交通公路、收费广场以及与伸缩缝或自由端相邻的三个最近的缩缝应采用传力杆假缝形式。在其他情况下，可以采用无传力杆的假缝。每日施工结束或临时中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能位于横向缩缝或伸缩缝处。施工缝应采用带传力杆的平接缝形式。横向施工缝结构(尺寸单位：mm) a)传力杆平缝式；b)

13、拉杆应由螺纹钢筋制成，位于板厚的中心，并在拉杆中部10厘米范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距可参照表12-7进行选择。连续配筋混凝土路面的纵向接缝拉杆可由延伸穿过接缝的板中的横向钢筋代替。纵向接缝结构(尺寸单位：mm) a)纵向施工缝；b)纵向收缩缝；三.接缝布置：间距一般为46m(即板长)。在昼夜温差大的地区，或基础水文条件差的地区，应取下限，而应取上限。伸缩缝应设置在桥涵两端和小半径的平坦刚性曲线上。近年来，国内外修建的混凝土路面有减少伸缩缝的趋势。中国现行规范规定伸缩缝的设置应尽可能少或不设置；但是，伸缩缝应设置在邻近桥梁或固定建筑物的地方，或与其他类型路面连接的地方，板厚变化的

14、地方，隧道入口，小半径曲线和纵向坡度变化的地方。在其他位置，当厚度等于或大于20厘米且在夏季施工时，可不设置伸缩缝。纵向接缝是指平行于混凝土路面行驶方向的接缝。纵缝间距一般设置为34.5米.当双车道路面按全宽施工时，纵向接缝可做成假接缝。可设置直径小于传力杆直径的拉杆，间距约为1.0m，并锚固在混凝土中，以保证两块侧板不会被拉开，失去下部颗粒的锁定效果。按单线施工时，可制作平缝，也可制作企口缝以传递荷载。接缝墙应涂沥青，接缝上部留有68毫米的空隙，接缝填料应灌入。对于多车道，应每34车道设置一个与横向伸缩缝结构相同的纵向伸缩缝。当路边有路缘时，路缘与路面板之间应设置伸缩缝，但不需要设置传力杆或

15、垫块。纵向和横向接缝的布置通常是垂直和正交的，因此混凝土板具有90个角。纵向接缝两侧的横向接缝通常呈直线。实践证明，如果横向接缝在纵向接缝的两侧错开，则从横向接缝延伸的裂缝将出现在板中。横向接头错开时，为了避免形成锐角，使板的长边与驱动方向一致，大多数采用径向接头布置。5.特殊部位混凝土路面的处理混凝土路面与柔性路面的接缝应按图1进行处理，或者将混凝土板埋入柔性路面以避免下沉和错位，或者将柔性路面抬高。接缝材料接缝材料根据其使用性能分为接缝板和接缝填料。接缝板应能适应混凝土面板的膨胀和收缩，在施工过程中不变形，并具有良好的耐久性。填缝料应与混凝土面板的缝壁有很强的附着力，有良好的回弹性能，对混

16、凝土的膨胀和收缩有良好的适应性，不溶于水，不渗水，高温不外溢，低温不脆裂，耐久性好。接合板可采用杉木板、纤维板、泡沫树脂板等。填缝料根据施工温度分为加热施工型和常温施工型。加热施工缝填料主要包括沥青橡胶、聚氯乙烯水泥和沥青马蹄脂等。室温施工缝填充料包括聚氨酯水泥、氯丁橡胶、乳化沥青橡胶等。12.5混凝土路面板的加固设计，1。普通混凝土板的配筋当采用等厚板时，或当混凝土板纵向和横向自由边下的基础可能产生较大变形时，应在其自由边设置边筋和配筋。1、边缘钢筋，一般用两根1216毫米螺纹钢筋纵向和横向钢筋应采用相同或相似的直径，钢筋的最小和最大间距应符合表16-32的规定。钢筋的最小间距是骨料最大粒径的2倍。钢筋的布置应符合下列要求：(1)纵向钢筋应位于面层顶面1/31/2厚度范围内；(2)纵向钢筋的搭接长度一般不小于钢筋直径的35倍，搭接位置应错开，搭接端连接线与纵向钢筋的夹角应小于60；(3)边缘钢筋到纵向接缝或自由边缘的距离一般为100150毫米。连续配筋