第八章水泥混凝土路面设计.ppt

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。1第一第一节节 普通水泥混凝土路面板厚的普通水泥混凝土路面板厚的计计算算设计理论和方法：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。荷荷载载：标标准准轴载轴载。设计设计指指标标：荷荷载载疲疲劳应劳应力力pr+温度疲温度疲劳应劳应力力trfrfr为为混凝土的抗弯拉混凝土的抗弯拉强强度。度。2第二第二节节 水泥混凝土路面水泥混凝土路面结结构构组组合与构造合与构造一、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。3三）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：交通等交通等级级基基层类层类型型特重交通特重交通贫砼贫砼、碾、碾压砼压砼或或沥沥青青砼砼基基层层重交通重交通水泥水泥稳稳定粒料或定粒料或沥沥青青稳稳定碎石基定碎石基层层中等或中等或轻轻交通交通水泥水泥稳稳定粒料、二灰定粒料、二灰稳稳定粒料或定粒料或级级配粒料基配粒料基层层4基基层类层类型型厚度适宜的范厚度适宜的范围围*（mm)贫砼贫砼、碾、碾压砼压砼基基层层120200水泥水泥稳稳定粒料或石灰粉定粒料或石灰粉煤灰煤灰稳稳定粒料基定粒料基层层150250沥沥青混凝土基青混凝土基层层4060沥沥青青稳稳定碎石基定碎石基层层80100多孔隙水泥多孔隙水泥稳稳定碎石排定碎石排水基水基层层100140沥沥青青稳稳定碎石排水基定碎石排水基层层80100级级配粒料基配粒料基层层1502003.各类基层厚度的适宜范围54.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 2 00mm。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。6四）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 71.1.面面层层一般采用一般采用设设接接缝缝的普通混凝土的普通混凝土;面面层层板的平板的平面尺寸面尺寸较较大或形状不大或形状不规则规则,路面路面结结构下埋有地下构下埋有地下设设施施,高填方、高填方、软软土地基、填挖交界段的路基等土地基、填挖交界段的路基等有可能有可能产产生不均匀沉降生不均匀沉降时时,应应采用采用设设置接置接缝缝的的钢钢筋混凝土面筋混凝土面层层。其他面。其他面层类层类型可根据适用条件按型可根据适用条件按规规范取用范取用。2.2.普通混凝土、普通混凝土、钢钢筋混凝土、碾筋混凝土、碾压压混凝土或混凝土或钢纤钢纤维维混凝土面混凝土面层层板一般采用矩形。其板一般采用矩形。其纵纵向和横向接向和横向接缝应缝应垂直相交垂直相交 ,纵缝纵缝两两侧侧的横的横缝缝不得相互不得相互错错位。位。81 1）.纵纵向接向接缝缝的的间间距按路面距按路面宽宽度在度在3.O4.5m3.O4.5m 范范围围内确定。碾内确定。碾压压混凝土、混凝土、钢纤维钢纤维混凝土面混凝土面层层在全幅在全幅摊铺时摊铺时,可不可不设纵设纵向向缩缝缩缝。2 2）.横向接横向接缝缝的的间间距按面距按面层类层类型和厚度型和厚度选选定定 :A.A.普通混凝土面普通混凝土面层层一般一般为为4646米米,面面层层板的板的长宽长宽比不宜超比不宜超过过1.30,1.30,平面尺寸不宜大于平面尺寸不宜大于25m25m2 2 ;B.B.碾碾压压混凝土或混凝土或钢纤维钢纤维棍凝土面棍凝土面层层一般一般为为610m610m。C.C.钢钢筋混凝土面筋混凝土面层层一般一般为为615m615m。4.4.厚度：厚度：1 1）普通混凝土、）普通混凝土、钢钢筋混凝土、碾筋混凝土、碾压压混凝土或混凝土或连续连续配筋混凝土面配筋混凝土面层层所需的厚度所需的厚度,可参照可参照规规范的要求范的要求取取值值P327P3279水泥混凝土面层厚度参考范围102 2）钢纤维钢纤维混凝土面混凝土面层层的厚度按的厚度按钢纤维掺钢纤维掺量确定量确定,钢钢纤维纤维体体积积率率为为0.6%1.0%0.6%1.0%时时,其厚度其厚度为为普通混凝土普通混凝土面面层层厚度的厚度的 0.650750.65075倍。特重或重交通倍。特重或重交通时时,其最其最小厚度小厚度为为160mm;160mm;中等或中等或轻轻交通交通时时,其最小厚度其最小厚度为为140mm140mm。3 3）复合式路面复合式路面沥沥青上面青上面层层的厚度一般的厚度一般2580mm 2580mm。5.5.各种混凝土面各种混凝土面层层的的计计算厚度算厚度应满应满足足规规范要求。范要求。面面层设计层设计厚度依厚度依计计算厚度按算厚度按l0mml0mm向上取整。向上取整。11二、二、接接缝设计缝设计1.作用：作用：122.接接缝缝的种的种类类及构造：按方向分有及构造：按方向分有纵缝纵缝和横和横缝缝；按；按形式分有真形式分有真缝缝（分平口和企口）和假（分平口和企口）和假缝缝；按；按缝缝填封填封材料分有接材料分有接缝缝板和填板和填缝缝料。料。1）纵缝纵缝：有有缩缝缩缝和施工和施工缝缝；当一次；当一次铺铺筑小于路面筑小于路面宽宽度度时时，应设应设施工施工缝缝。施工缝缩缝13 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）横缝缝：有有缩缝缩缝、施工、施工缝缝和和胀缝胀缝。设设置置胀缝胀缝：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2.02.5cm。14设设置置缩缝缩缝：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。15 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。16 3.接接缝缝布置：布置：纵缝：车道线划分处（33.75m宽）；横横缝缝：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。1718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。1920二）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）212）22三）.设计车道标准轴载累累计计作用次数（作用次数（设计设计使用年限内）：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、重、中等、轻四个交通等级。2324二、荷载应力：1.252.新建公路的Et基层顶面当量回弹模量2627三、温度应力：282930四、水泥混凝土板厚计算过程：1.轴载分析：2.结构组合设计：3.设计参数的确定：4.荷载应力的计算：5.温度应力的计算：6.则初选板厚满足要求。31