16水泥混凝土路面设计
公路水泥混凝土路面设计规范标准
1总则1．0．1 为适应交通运输发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程安全可靠、经济合理，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。
1．0．3 水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术经济分析确定。
水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。
水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。
1．0．4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语、符号2．1 术语2．1．1 水泥混凝土路面cement concrete pavement以水泥混凝土做面层（配筋或不配筋）的路面，亦称刚性路面。
2．1．2 普通混凝土路面plain concrete pavement除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，亦称素混凝土路面。
2．1．3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement 面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。
2．1．4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。
2．1．5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement 在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。
2．1．6 复合式路面composite pavement面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。
2．1．7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。
水泥混凝土路面设计 水泥混凝土路面的设计理论和标准
水泥混凝土路面的设计理论
对地基采用不同的模型，其中主要有三种，： ➢文克勒（Winkler）地基模型，如图2-14-a所示。 ➢弹性半空间地基模型，如图2-14-b所示。 ➢巴斯特纳克（Pasternak）地基模型，如图2-14-c所示，来自a）Winkler地基模型
b）弹性半空间地基模型
c）Pasternak地基模型
设计标准和验算标准
小结
水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。我国现行规范规定 水泥混凝土路面设计采用弹性地基板理论，而地基模型则采用以弹性模 量和泊松比表征的弹性地基模型。以在行车荷载和温度梯度综合作用下， 不产生疲劳断裂作为设计标准。
水泥混凝土路面的设计理论
基本假定条件： ➢板为具有弹性常数 （弹性模量）和 （泊松比）的等厚弹性体； ➢作用于板上的荷载，可近似地忽略竖向压缩应变和剪切应变的影响， 利用薄板弯曲理论进行计算分析； ➢弹性地基在接触面处对板仅作用竖向反力，即地基和板之间无摩阻力； 同时，在荷载作用下，板同地基的接触保持完全连续，板的挠度即为地 基顶面的挠度。
水泥混凝土路面的 设计理论和标准
模块二
01
公路
02
路面设计
03
04
识读沥青路面
沥青路面设计
识读水泥混凝土路面
水泥混凝土路面设计
水泥混凝土路面 设计理论和标准
C目 录 ONTENTS
1 水泥混凝土路面的设计理论 2 水泥混凝土路面的设计标准与验算标准
水泥混凝土路面的设计理论
➢ 水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。弹性地基板理论 把刚度大的水泥混凝土面层看作是支承于弹性地基上的小挠度弹性板。 水泥混凝土面板的刚度远大于基层（功能层）和路基的刚度，在荷载作 用下，具有良好的荷载扩撒能力，其所产生的弯曲变形远小于其厚度， 因此，可采用小挠度薄板理论分析。 ➢我国现行规范规定水泥混凝土路面设计采用弹性地基板理论，而地基 模型则采用以弹性模量和泊松比表征的弹性地基模型。
公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011)原文+标准体系结构
公路⼯程标准体系结构2011年09月19日发布的公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40 2011），作为公路工程行业标准，自 2011 年 12 月 01 日起施行。
属于公路工程标准体系的“建设”板块“造价”模块。
公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。
一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。
包含6个标准。
二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。
三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。
四、公路管理板块公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。
五、公路养护板块公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。
六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。
4、6、12、15米宽水泥混凝土路面结构设计图
水泥砼道路的施工方案设计
水泥砼道路的施工方案设计
一、施工前准备工作
1.确定施工地点和道路规划
2.进行必要的地质勘察和土壤测试
3.准备相关施工材料和设备
二、基底处理
1.清理施工区域，除去杂物和沉积物
2.进行平整化处理，填平坑洼和凹陷部分
3.进行必要的排水设计，确保道路排水畅通
4.铺设垫层，通常使用砂石或碎石作为垫层材料
三、砼材料准备
1.按照设计要求，准备所需的水泥、砂浆、骨料等材料
2.对水泥进行质量检测，确保符合施工标准
3.按照比例将水泥、骨料、砂浆等材料进行搅拌和混凝
四、施工工艺
1.进行道路模板的安装，确保道路形状和线路的准确性
2.将预制的砼料倒入道路模板内，利用振动器进行浇筑和压实
3.对砼材料进行充分的压实和振实，确保道路面的平整度和密实度
4.在浇筑完成后，及时进行表面处理，如喷水、刷涂等，防止砼表面龟裂和开裂
五、养护保养
1.在道路砼浇筑完成后，进行养护保养，覆盖防尘网等保护措施，防止外界污染和损害
2.定期进行养护，进行除尘、清洁和修补工作，保持道路的平整度和平滑度
3.协调车辆通行
六、交付使用
1.经过养护保养，确保道路的稳定性和使用性，并进行质量检测
2.通知相关部门进行验收，确认道路符合相关规定和标准
3.在验收通过后，将道路交付给相应的部门或用户使用
总结：水泥砼道路的施工方案设计要考虑到施工前准备工作、基底处理、砼材料准备、施工工艺、养护保养和交付使用等环节，严格按照设计要求和相关标准进行施工，确保道路的质量和使用性能。
同时，还需要合理安排施工进度和施工人员，加强施工现场管理，确保施工的安全和顺利进行。
16水泥混凝土路面设计
5.交通等级划分
第三节 水泥混凝土路面应力分析
一、水泥混凝土路面温度应力分析
水泥混凝土路面板内不同深处的温度，随气温的 变化而变化。这种变化使混凝土板出现膨胀和收缩变 形的趋势。当变形受阻时，板内便产生胀缩应力的初期，混凝土尚未完全硬化，其抗拉强度 不足以抵抗收缩应力，板将出现开裂。
各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度(mm)要求
公路等级 一般路段 特殊路段
高速公路、一级公路 0.70～1.10 0.80～1.20
采用温克勒地基模型或弹性半空间均质地基模型。
2. 我国
《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2019: 以弹性半空间地基有限大矩形板模型为基础，以100KN单
轴双轮标准轴载作用于矩形板纵向边缘中部产生的最大荷载 应力控制设计。
采用了可靠度设计方法，以行车荷载和温度梯度综合作用 产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。
4.标准轴载累计当量作用次数
NeNs[1(g rgr)t 1]36 5
临界荷位处车辆轮迹横向分布系数η
公路等级
高速公路、一级公路
二级、二级以 下公路
行车道宽＞7m 行车道宽<7m
纵缝边缘处 0.17-0.22 0.34-0.39 0.54-0.62
注：车道、行车道较宽或者交通量较大时，取高值；反之，取低值。
极重
特重
重
-
高速
一级
二级 高速
一级
二级
低
低
中
低中 低
中低中
≥320 320~280 300~260
280~240
270~230 260~220
二级
中等 三、四级
三、四级
轻 三、四级
水泥混凝土道面分块设计
水泥混凝土道面分块设计最初，当采用水泥混凝土修筑路面时，并不做分块设计，除施工缝外，也不做任何接缝，面板浇筑的很长。
到20年代，发现早期建造的混凝土路面，冬天发生断裂，夏天则容易引起拱胀和挤碎破坏。
于是，在这一时期修建的混凝土路面，每隔9～12m(30～40ft)设置一条胀缩缝，缝宽10～15mm(in)，中填沥青类材料。
到30年代，发现这种长板最后总是每隔3～4m产生横向裂缝，并且在胀缩缝处容易错台和唧泥等病害，经过近20年的摸索之后人们认识到，水泥混凝土板的平面尺寸不能太大。
胀缝设置也不能过多，目前趋向于不设或少设胀缝，减小缩缝间距。
板的长度在公路上素混凝土板取4～6m，在机场道面取为4m×4m、4m×5m、5m×5m、5m×6m等。
配有钢筋的板的平面尺寸可大些。
一、分块设计的原则机场道面一般采用矩形板，因矩形板平整性好，便于施工，在进行分块设计时，应遵循下列原则：1、尽可能将板划分为正方形或接近正方形，这样板的受力性能好，强度高，计算表明，在相同条件下，令圆板的强度为1，则六角形板的强度为0.86，正方形板为0.76，矩形板为0.76×(a为短边，b为长边)。
矩形板的长宽之比采用1.25：1～1：1为宜。
2、同一机场道面板的平面尺寸种类不宜过多，以减少模板种类，便于施工。
数量较多的规格板的尺寸，应与机械作业宽度相一致，常用宽度为4～5m。
在机械化程度低或手工操作的情况下，板的尺寸不宜过大，以免一块板的摊铺时间长，影响混凝土质量。
3、规格板的尺寸应与跑道、滑行道、集体停机坪等道坪的外廓尺寸相协调，最好只用一种基本尺寸，并成倍数关系。
尽量减少非规格板的数目，以简化施工。
规格板的最小边长为3m，最大边长为6m。
非规格板的最短边长不小于1m。
板角应避免有小于90°的锐角，防止因受力条件差而产生板角断裂。
4、双面坡跑道的中心线应与纵缝重合，切忌将跑道中心线位于板中(该板浇筑成“人”形折线板)。
混凝土路面设计计算书(终极版)
目录1课程设计题目 (1)2课程设计目的 (1)3课程设计主要内容 (1)4路面厚度计算 (1)4.1交通分析 (1)4.2初拟路面结构 (3)4.3路面材料参数确定 (4)4.4 荷载疲劳应力 (6)4.5温度疲劳应力 (7)4.6验算初拟路面结构 (8)5接缝设计 (8)5.1纵向接缝 (8)5.2横向接缝 (9)6混凝土面板钢筋设计 (10)6.1 边缘补强钢筋 (10)6.2 角隅钢筋 (11)7材料用量计算 (11)7.1 面层 (11)7.2 基层 (12)7.3 垫层 (13)8施工要求说明 (13)参考资料 (15)水泥混凝土路面设计计算书1课程设计题目水泥混凝土路面设计：公路自然区划Ⅱ区拟建一条一级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，双向四车道，经交通调查得知，设计车道使用初期轴载日作用次数为4500。
试设计该路面结构。
2课程设计目的通过课程设计巩固和加深所学的专业知识，熟悉相关的设计规范和施工规范，掌握实际工程结构设计的全过程。
使学生将所学的专业基础和专业课知识在课程设计过程中有机的联系在一起，为进行实际的工程设计奠定基础。
要求学生课程设计之后对相关的设计规范、施工和试验规范等有比较系统和全面的了解，综合解决水泥混凝土路面结构设计中的实际问题，深入理解水泥混凝土路面的设计理论，掌握设计方法。
3课程设计主要内容（1）结构组合设计；（2）材料组成设计；（3）混凝土板厚的确定；（4）板的平面尺寸确定；（5）接缝设计；（6）配筋设计；（7）材料用量计算；（8）施工要求说明。
（9）设计图纸为A3路面结构详图一张（手工绘图），要求整洁、规范，图幅和数量符合要求。
（10）附参考文献4路面厚度计算4.1交通分析根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012一94)，不同等级公路的路面结构设计安全等级及相应的设计基准期、可靠度指标和目标可靠度如下表：公路技术等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路安全等级 一级 二级 三级 四级 设计基准期 30 30 20 20 目标可靠度（%） 95 90 85 80 目标可靠指标 1.64 1.28 1.04 0.84 变异水平等级 低低~中中中~高由表4-1知，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。
公路水泥混凝土路面设计规范
公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002---034．4面层4．4．1水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。
4．4．2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表4.4.2选用。
表 4.4.2其他面层类型选择4．4．3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。
4．4．4纵向接缝的间距按路面宽度在3.0～4.5m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。
4．4．5横向接缝的间距按面层类型和厚度选定：——普通混凝土面层一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25m2；——碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6～10m；——钢筋混凝土面层一般为6～15m。
4．4．6普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或配筋混凝土面层所需的厚度，可参照表4.4.6所示参考范围并按4.4.9条规定计算确定。
表 4.4.6 水泥混凝土面层厚度的参考范围4．4．7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0.65～0.75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。
4．4．8复合式路面沥青上面层的厚度一般为25～80mm。
4．4．9除混凝土预制块面层外，各种混凝土面层的计算厚度应满足式（3.0.3）的要求。
荷载疲劳应力和温度疲劳应力分别按附录B.1和B.2计算。
面层设计厚度依计算厚度按10mm向上取整。
采用碾压混凝土或贫混凝土做基层时，宜将基层与混凝土面层视作分离式双层板进行应力分析。
上、下层板在临界荷位处的荷载疲劳应力和温度疲劳应力分别按附录C.1和C.2计算。
水泥混凝土路面设计说明
路面设计说明4.1、主要技术指标车行道：双车道面层类型：水泥混凝土路面自然区划：本路段经过地区属中华人民共和国自然区划V2区设计标准轴载：双轮组单轴IOOkN横坡：时单向坡4.2、路面结构设计水泥险路面面层：水泥混凝土路面，厚度20cm。
调平层：级配碎石调平层，厚度4cm底基层：手摆片石，厚度16CIDO水泥混凝土路面设计基准期10年，设计基准期内车道所承受的标准轴载BZZ-IOO,累计作用次数为950932次，为中交通等级，基层顶面当量回弹模量146. 2MPa,变异水平等级为中级，可靠度系数为L 06。
基层顶面竣工验收弯沉值LS= 100.0 （0. Olnun）土基顶面竣工验收弯沉值LS= 310.0 （0. Olmm）水泥混凝土设计抗弯（折）拉强度为4. 5Mpa （抗压强度不小于30Mpa）,混凝土弯拉模量29GPa.水泥稳定粒料回弹模量为1500 MPa,新建路基30 Mpa o4.3、水泥混凝土面层组成设计设计以荷载应力和温度应力产生综合疲劳损坏作为设计标准，以纵缝边缘中部作为临界荷位，综合疲劳应力不高于水泥混凝土板的弯拉强度作为控制指标，对路面厚度进行了计算。
中湿段的路面总厚度不小于水泥混凝土路面的防冻最小厚度。
单车道路面混凝土基本板块尺寸为4.5mX4.5m （长X宽）。
水泥混凝土板厚均为20厘米，设计弯拉强度不小于4. 5MPa,路面面层弯拉弹性模量为Ec=29GPa,要求使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥，水泥标号为42.5号，所用石料必须满足有关规范对石料强度指标的技术要求，砂的细度模数宜在2. 0-3. 5之间。
路面的抗滑以构造深度不低于0.6mm,混凝土水灰比不大于0. 46,掺用的外加剂应经配合比试验应符合要求后方可使用。
假缝上部的槽口用切缝机进行切割。
构造物横穿公路时，构造物顶面至板底距离小于120Cm时，其顶面及两侧各6m 范围内的混凝土面板采用钢筋网补强。
东南大学路基路面工程考试复习题及参考答案
一、名词解释6.标准轴载：路面设计以汽车双轮组单轴载100KN为标准轴载，用BZZ-100表示，需要将混合交通的各种轴载和通行次数按照等效损坏的原则换算为标准轴载的通行次数。
7. 第二破裂面：往往会遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾角α很大的情况，如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土墙上墙的假象墙背。
当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动，这一破裂面称为第二破裂面。
而远离墙的破裂面称为第一破裂面。
9.分离式加铺层：在旧混凝土面层与加铺层之间设置由沥青混凝土、沥青砂或油毡等材料的隔离层，这样的加铺层称为分离式加铺层。
10.设计弯沉：路面设计弯沉是根据设计年限内设计车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年的不利季节，路面在标准轴载100KN作用下测得的最大回弹弯沉值。
二、简答题什么是挡土墙？怎样对挡土墙进行分类？：挡土墙是支撑路堤填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的结构物。
根据挡土墙设置位置不同，可以把挡土墙分为路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩挡土墙、山坡挡土墙。
根据挡土墙的结构不同，可以把挡土墙分为重力式、加筋土式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式、柱板式等多种结构形式的挡土墙。
根据墙体材料不同可以把挡土墙分为石砌挡土墙、砖砌挡土墙、水泥混凝土挡土墙、木质地土墙。
旧水泥混凝土路面加铺层有哪些结构类型？：旧水泥混凝土路面加铺层结构类型有：①分离式加铺层；②结合式加铺层；③沥青混凝土加铺层结构；④将旧混凝土板破碎成小于4cm的小块，用作新建路面的底基层或垫层，并按新建路面设计。
.垫层有哪几种类型？各起什么作用？：垫层按其所起的作用分为排水垫层、隔离垫层、防冻胀垫层等。
①排水垫层：排除渗入基层和垫层的水分，防止路基过湿而影响路基路面的强度和稳定性。
一般采用砂砾碎石等松散颗粒材料。
②隔离垫层：隔断地下水向路面结构层内移动。
水泥混凝土路面设计计算
15
粒料层的总厚度：hx（m）= 0.2
16
回归系数：a= 0.442
17
粒料层的当量回弹模量：Ex（MPa）= 120.0
18
板底地基综合回弹模量：Et（MPa）= 80.0
19
混凝土面层的弯曲刚度：Dc（MN*m）= 52.0
20
半刚性基层板的弯曲刚度：Db（MN*m）= 1.39
21
路面结构总相对刚度半径：rg（m）= 1.058
4
层间接触状况参数：rβ（m）= 0.131
5
与双层板结构有关的参数：ξ= 0.2146源自t= 1.4187
混凝土面层板的温度翘曲应力系数：CL= 0.540
8
温度应力系数：BL= 0.225
9
混凝土的线膨胀系数：αc= 1.0E-05
10
最大温度应力：σt,max（MPa）= 0.819
11
回归系数：αt= 0.837
1
7
设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力：σpr（MPa）= 3.951
8 最重轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力：σp,max（MPa）= 2.788
三
温度应力计算
1
最大温度梯度值：Tg（°C/m）= 87
2
板长：L（m）= 4.5
3
面层与基层之间竖向接触刚度：kn= 4599.4
7
面层材料泊松比：v c= 0.15
8
路床顶综合回弹模量：E0（MPa）= 60
9
基层材料回弹模量：E1（MPa）= 2000
10
基层材料厚度：h1（m）= 0.2
11
基层材料泊松比：v c= 0.2
12
水泥混凝土路面结构设计(1)
1. σz,εz≈0,W为（x,y)的函数。
2. 无横向剪应变，γxz =γyz = 0 。
3. 中面上各点无x、y方向位移，u = v = 0 ,只有 W 。
x1 E cc 2(x y) 1E czc 2( 2 x w 2c 2 y w 2)
3.路面板几何尺寸设计：平面尺寸、板厚设计，以使强度（σp,σt）满足要 求。
4.接缝及配筋设计：选接缝类型、布置接缝位置、定接缝构造，以提高接缝 传荷能力。
9.2 弹性地基板的应力分析
混凝土面板承受的应力很多，有荷载应力σp 、温度应力σt 、收缩应力、体 积变化应力等，设计时，主要考虑σp，σt。
为减少σt，将面板分成有限尺寸的矩形板，板宽Bmax=4.5，板长 一般4-5m，不大于6m。
9.4 路面板尺寸的确定
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σ。
1.E地基：我国设计人员特别喜欢用，更接近实际。
2.有限元法：
路面结构临界损坏状态：以设计使用年限末期，板出现疲劳开裂。
8
2）一维板边中部： x 0 y 0 x EccTd
混凝土Ｅc的取值，应考虑应力作用的持续时间．由于混凝土的蠕 变效应，其持久Ｅ仅为标准Ｅ的1/3~2/3．
看到书上204页例题9.2,例题9.3
3)对于窄长混凝土板：
约束板长变化的地基摩阻力随板的重量而变,也即同离板自由端的距 离x成正比。此时:σt=γc ·f ·x
Mt PMt
M r ,M t分别 ,切 为 向 幅 其 弯 向 r 而 值 矩 见 变 随 P 系 1表 9 9 1 数 8
圆形均布内 荷产 载生 作 M 为 的 用 :M 0 最 下 PM 0大 (板 位于荷)载中
水泥混凝土路面设计学习
5.5.2 混凝土路面与桥梁相接应符合以下规定：
2.桥头未设搭板时，宜在混凝土面层与桥台之间设置长10~15m的钢筋混 凝土面层板；或设置由混凝土预制块面层或沥青面层铺筑的过渡段，其长度 应不小于8m。
5.5.3 混凝土路面与沥青路面相接时，应设置不小于3m的过渡段。过渡段的路 面应采用两种路面呈阶梯状叠合布置，其下面铺设的变厚度混凝土过渡板的 厚度不得小于200mm。过渡板顶面应设横向拉槽，沥青层与过渡板之间应黏 结良好。过渡板与混凝土面层板相接处的接缝内宜设置直径25mm、长 700mm、间距400mm的拉杆。混凝土面层毗邻该接缝的1~2条横向接缝应采 用胀缝形式。
三、接缝设计
5.1.1
板块设缝的原因
面层宜采用矩形分块，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，纵缝两侧和横缝不得错位。
5.1.2
纵缝间距（即板宽）宜在3.0~4.5m范围内取用。 新农村工程中，5m宽度也按一块板分隔，按理解，在不考虑半幅施工的情 况下，6m以下可不设纵缝。
5.1.3
6.1.3
混凝土面层下有箱形构造物横向穿越，其顶面至混凝土面层底面的间距小 于800mm时，其构造物顶宽及两侧各1.5H+1.5m且不小于4m的范围内，混凝 土面层内应布设双层钢筋网，上下层钢筋网应分别设置在距面层顶面和底面 1/4~1/3厚度处。Fra bibliotek6.1.3
构造物顶面至面层底面的距离在800~1600时，应在上述长度范围内的混 凝土面层中设单层钢筋网。钢筋网应设在距顶面1/4~1/3厚度处钢筋直径宜为 12mm，纵向钢筋间距宜为100mm，横向钢筋间距宜为200mm。配筋混凝土 面层与相邻混凝土面层之间应设置设传力杆的缩缝。
4.4.5
公路水泥混凝土路面设计规范
2 原规范修订的必要性
（1）原规范未能反映公路车辆重载超载情况
公路车辆重载超载是导致混凝土路面过早损坏的主要原因之 一。原规范没有反映这一状况，本次修订增加超重载设计标准和 交通等级。
（2）力学模型和温度应力计算方法有待进一步改善
原规范力学计算模型在反算地基模量时，由于荷载作用位
置的不同，反算结果相差较大，有必要进行完善；
1.4 垫层
设置条件
防冻垫层：路面结构厚度小于最小防冻厚度 排水垫层：水文地质条件不良土的质路堑
1.5 基层
基层要求具有足够的抗冲刷能力，适当的刚度 极重、特重、重交通时设基层和底基层 基层为无机结合料稳定类材料、上路床为细粒土时设粒料类底基 层 中等、轻交通时可不设底基层
石灰生产、消解会产生大量二氧化碳，基层、底基层使用石灰稳定类材料 时需考虑碳排放问题
为控制路基的不均匀变形，须在地基、填料、压实和排水等 方面采取相应的措施。
路基弹性模量
按照交通荷载等级，路床顶的综合回弹模量值应分别不低于： 40MPa（轻交通荷载等级）， 60MPa（中等或重交通荷载等级）， 80MPa（特重或极重交通荷载等级）。 对于不能满足综合回弹模量值要求的路应采取更换填料、增 设粒料层或低剂量无机结合料稳定层等措施。
σtr——面层板在临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力（MPa）；
σp,max ——最重的轴载在临界荷位处产生的最大荷载应力（MPa）； σt,max——最大温度梯度在临界荷位处产生的最大温度翘曲应（MPa）； γγ——可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异等级确定 ； fr ——水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。
2 结构设计方法
2.1 设计标准
混凝土面层
设计标准：设计基准期内行车荷载和温度度梯度综合作用 面层板产生疲劳断裂。 验算标准：设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作 用面层板产生极限断裂。
第十六章水泥混凝土路面设计
第⼗六章⽔泥混凝⼟路⾯设计第⼗六章⽔泥混凝⼟路⾯设计⼀、教学⽬的和要求1、教学⽬的：本章主要学习⽔泥混凝⼟路⾯的损坏模式和设计标准，弹性地基板的应⼒分析、⽔泥混凝⼟路⾯结构层组合设计、⽔泥混凝⼟路⾯板平⾯尺⼨的确定、⽔泥混凝⼟路⾯的接缝设计和加铺层设计。
2、教学要求：掌握⽔泥混凝⼟路⾯板厚设计，⽔泥混凝⼟路⾯荷载应⼒和温度应⼒分析；熟悉弹性地基板体系理论，复合式混凝⼟路⾯厚度设计；了解其他设计⽅法简介；⼆、教学重点、难点重点：⽔泥混凝⼟路⾯板厚设计步骤；难点：弹性地基板体系理论。
三、授课学时：4学时四、教学进程本章学习要求：⼀、⽔泥混凝⼟路⾯的损坏模式和设计标准掌握⽔泥混凝⼟路⾯在⾏车荷载和环境因素作⽤下出现的破坏类型，主要有断裂、唧泥、错台、拱起和接缝挤碎等，了解产⽣损坏类型的原因。
重点掌握⽔泥混凝⼟路⾯结构设计是以防⽌⾯层板断裂为主要设计标准，了解⽔泥混凝⼟路⾯设计的弹性地基板理论。
⼆、⽔泥混凝⼟路⾯结构设计内容熟悉⽔泥混凝⼟路⾯结构设计包括路⾯结构层组合设计、混凝⼟⾯板厚度设计、混凝⼟⾯板的平⾯尺⼨与接缝设计、路肩设计、普通混凝⼟路⾯的钢筋配筋率设计等内容。
三、⽔泥混凝⼟路⾯板厚设计1.交通分析与轴载换算掌握我国公路⽔泥混凝⼟路⾯结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。
熟悉对于各种不同汽车轴载的作⽤次数，可按等效疲劳断裂原则换算成标准轴载的作⽤次数，并根据标准轴载的作⽤次数判断道路的交通繁重程度，熟悉轴载换算公式。
掌握按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作⽤次数分为特重、重、中等和轻4个等级。
2.基层顶⾯当量回弹模量熟悉⽔泥混凝⼟⾯板下的地基依据等弯曲刚度的原则换算为回弹模量和厚度当量的单层结构，按双层体系进⾏计算。
了解其计算分为新建公路和旧柔性路⾯两种情况。
重点熟悉新建公路的基层顶⾯当量回弹模量值的计算，并注意区分新旧规范的差别。
3.混凝⼟板的设计弯拉强度掌握⽔泥混凝⼟路⾯的强度以28d龄期的弯拉强度作为设计控制指标。
水泥混凝土路面计算书
的计算如下：
t
th
t‹t
h h h h th
t
h h
㤶
thht
h h thh
t h 혀 t hh 혀
t
h/t
hth
hth
t t t h h/t h㤶
(3)荷载应力
计算标准轴载和极限轴载在临界荷位处产生的荷载应力：
thhh혀
ht㤶 h t t
혀
ht
th㤶
ht㤶 h t t h
基层、厚度为 0.20m 的级配碎石底基层和厚度为 0.15m 的级配砾石垫层，可以承受计算基
准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，以及最大轴载在最大温度梯度时的一次作用。
取混凝土面层设计厚度为 0.28m。
水泥混凝土路面设计计算书
1 混凝土路面结构设计原则
（1）路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践 经验，将混凝土路面板按重要工程结构的要求完成设计，首先应保证工程的按质量与耐久
性。基层、底基层、垫层设计在满足设计要求的前提下，尽可能使用当地材料修建。
（2）在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、方便施工、利于养护、节约投 资原则进行方案比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。
N th 㤶 th t h
（1）交通参数分析
根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011），高速公路设计使用年限 30 年，
安全等级一级，可得临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数η t，年增长率 htt率。
表 1 标准轴载换算次数
车型
车轴
轴轮数
Pi(kN)
交通量
G16 水泥混凝土路面单元工程质量评定表
表G16 水泥混凝土路面单元工程质量评定表（监理抽检）单位工程名称田间道路FX-LJ2XTDZZ-6-1单元工程量923米分部工程名称路面FX-LJ2XTDZZ-6-1-6施工单位河南瑞诚路桥建设工程有限公司单元工程名称、部位田间道路3 K0+000-K0+923 评定日期年月日项次检验（检查）项目质量标准检验（检查）记录主控项目1 路床（槽）面清理和处理（无路基填充）路床（槽）面没有不合格土，树根坑、坟墓、水井泉眼、地质探坑等进行开挖、清理至原状土质，按设计要求的填筑材料及配合比、分层厚度进行填筑夯实，地质符合设计和有关规定要求路床清洁、填筑夯实、地质符合设计要求2 取样检验符合设计要求符合设计要求3路基碾压密实，表面干燥、清洁、无浮土，平整度满足要求，质量评定已合格碾压密实表面清洁平整4 水泥、砂、碎石等原材料及混凝土配合比、标号符合设计要求和规范规定符合设计要求和规范规定5架设模板与路面厚度等高，不小于3m长槽钢模板、刚度固定钢钎，稳定性、刚度、强度符合设计要求和规范规定模板高度、稳定性、强度、刚度符合设计要求6养护养护及时，混凝土表面保持湿润，符合设计要求和规范规定养护及时，混凝土表面湿润符合设计要求一般项目1 摊铺、碾压施工方法和程序符合设计要求和规范规定。
表面脱皮、蜂窝、裂纹（缝）、麻面、起砂和缺边掉角等不超过检验面积的0.3%表面脱皮、蜂窝、裂缝起砂等累计不到0.3%2施工缝应与路面中心线垂直，位置应与缩缝设计吻合；施工缝应采用模板做堵头，留直槎，符合设计要求和规范规定施工缝采用模板堵头留直搓、与路中心线垂直位置符合设计要求3 切缝深度≥50,mm 大于50mm4板缝灌注缝内应清洁、干燥，填缝料应与混凝土缝壁黏附坚密、灌平/5 路肩（路缘石）符合设计要求和规范规定符合设计要求和规范规定项次检验（检查）项目设计值允许偏差（mm）实测值合格数合格率（%）一般项目6 混凝土厚度180 +15 -10 184、187、184、175、174 5 1007 路面宽度4000 +20 -10 4011、4015、4011、3999 4 1008 平整度2m靠尺检测不超过10 8、5、4、7、11、8、7、5 7 879 抗滑构造深度一般路段0.5~0.9 \10 急弯、陡坡、交叉口、集镇附近0.6~1.0\11 路肩宽度500 +20 -10 501、409、504、511、502 5 10012 路缘石宽度+5 -5 \13 纵、横坡不陡于设计值\14 中线位移≤30 17、13、21、14、14、11 6 10015 纵段高程+15 -15 \评定意见单元工程质量等级主控项目检验（检查）结果应全部符合本标准的要求；一般项目检验（检查）结果基本符合质量标准和逐项应有70 %及以上的检验点合格，且不合格点不应集中；各项报验资料应符合本标准的要求。
混凝土道路施工方案设计
混凝土道路施工方案目录一、准备依据 (2)二、项目概况 (2)三、施工准备 (3)4.土方开挖施工 (4)、石灰土路基......................................................... 5的施工方法6 、水泥混凝土路面施工方案 (8)七、质量安全环保措施 (13)8. 应急预案 (16)水泥混凝土路面施工方案一、编译依据1、业主提供的工程施工图2.《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30-20143.《公路工程质量检验评价标准》JTGF80/1-20124.《公路工程施工安全技术规程》JTGF9-20155、设计主要依据的规范、法规和标准二、项目概况项目名称：项目地址：建设单位：监理单位：建设单位：本项目地面道路为：1）6m主路+两侧1.5m宽辅路，分别为1200㎡主路+600㎡辅路。
2）主路4.5m+两侧辅路1.0m宽，主路585㎡+辅路260㎡。
3）路面结构为200厚3:7石灰土垫层，主路160mm厚C25混凝土面，辅路100mm厚C25混凝土面。
4）附剖面图：三、施工准备一、技术准备施工前必须充分熟悉图纸，由项目技术负责人组织相关专业领班、质检员、施工组长等人员进行全面、详细的技术交底，并将方案下发给有关部门。
部门和个人。
专业领班组织全体施工组成员按本方案要求进行详细的施工质量和技术交底，并形成签字完整的书面记录。
2.劳动和机械准备针对目前本项目工期紧、协调难的情况，拟选派施工经验丰富、协调能力强、善于打硬仗、技术管理人员充足的优秀施工队伍。
根据项目数量和现场施工条件，我司项目部计划安排充足的人员和机械设备，主要技术人员和人工安排如下：针对本项目特点：结合公司实际情况，选用以下机械：3、材料准备和性能检验(1)石灰：使用二级生石灰。
(2) 混凝土：经验证配合比的商品混凝土。
（3）根据施工进度计划组织各种材料的入库。
4 、土方开挖施工1.路基场地清洁1）在开始路基施工前，首先对图纸所示的各类植被、垃圾、破损原路面、有机杂物等进行现场核查和补充调查。
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高速 一级 30年 1.64
95% 低
一级 二级 30年 1.28
90% 低-中
二级 三级 20年 1.04
85% 中
三、四级 四级 20年 0.84
80% 中-高
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2.变异系数范围
变异水平等级
低
中
高
混凝土弯拉强度、 0.05~0.10 0.10~0.15 0.15~0.20 弯拉弹性模量
由力的平衡方程得：
P－－板表面竖向荷载 q－－地基对板底面竖向反力
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板中心挠曲面微分方程求解
由上式p、q、w、D知，
W q P、D已知，如求得
~ （x,y)
(x,y)
则可求出W.
进而可求出板应力σ
的关系 ，
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W q ~ （x,y)
(x,y)
两种地基模型： 文克勒地基模型q(x,y)=kW(x,y) 弹性半空间地基模型 q(x,y)=f5 0.25~0.35 0.35~0.55 量
面层厚度
0.02~0.04 0.04~0.06 0.06~0.08
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3.可靠度设计表达式
水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度 综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，
其表达式为：
r(p r tr )fr
后，因收缩而产生的应力很小，可不予考
虑。
2. 翘曲应力
气温升降，板顶和板底产生温差，使板产生 翘曲变形。
翘曲应力公式（式16－37、式16－38）
气温升高时
气温降低时
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13
第五节 水泥混凝土路面板厚设计方法
一． 设计依据－结构可靠度设计方法
1. 可靠度设计标准
公路等级 安全等级 设计基准期 目标可靠指标 目标可靠度 变异水平等级
式中：
－可靠度系数，依所选目标可靠度及变异水平等级确定；
r
pr
tr
f r
－行车荷载疲劳应力（MPa)，计算方法见后； －温度梯度疲劳应力（MPa),计算方法见后； －水泥混凝土弯拉强度标准值(MPa).
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16
可靠度系数
变异
目标可靠度(%)
水平 等级
95
90
85
80
低 1.20~1.33 1.09~1.16 1.04~1.08
板内无横向剪切应变。 中性面上各点无平行于中面的位移。 在变形过程中，板与地基的接触面始终吻合，
即板面与地基表面的竖向位移是相同的。 在板与地基的两接触面之间没有摩阻力（可以
自由滑动），即接触面上的剪应力视为零。
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5
2.板挠曲面微分方程
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6
板挠曲面微分方程
--
中 1.33~1.50 1.16~1.23 1.08~1.13 1.04~1.07
高
--
1.23~1.33 1.13~1.18 1.07~1.11
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混凝土弯拉强度标准值
水泥混凝土的强度以28天龄期的弯拉强度控制。当混凝 土浇筑后90天内不开放交通时，可采用90天龄期的弯拉 强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低 于下表的规定：
交通等级
特重 重 中等 轻
水泥混凝土的弯拉强度标准值(MPa) 5.0 5.0 4.5 4.0
钢纤维混凝土的弯拉强度标准值 (MPa)
6.0 6.0 5.5 5.0
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二、设计参数
1. 标准轴载：100KN的单轴－双轮组荷载
2. 轴载换算：不同轴－轮型和轴载的作用次数按下 式换算为标准轴载的作用次数(P436式16-1)：
f 的抗弯拉强度即
p
t
cm
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3
水泥混凝土路面设计内容
路面结构层组合设计 混凝土面板厚度设计 混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 路肩设计 路面排水设计 普通混凝土路面的钢筋配筋率设计
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4
第二节 弹性地基板体系理论概述
1. 小挠度弹性薄板的基本假设
薄板全厚度范围内的所有各点具有相同的竖向 位移。
11
第三节 水泥混凝土路面荷载应力分析
二． 弹性半空间体地基板的荷载应力分析
弹性半空间体地基q(x,y)=f{W(x,y)}
无限大板－解析解 有限尺寸矩形板
无解析解 可得到有限元解
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第四节 水泥混凝土路面温度应力分析
1. 胀缩应力
2.
混凝土面板设接缝划分为有限尺寸板
3. 交通分级
交通等级 特重
重
中等 轻
设计车道标准 >2000 100~2000 3~100 <3 累计作用轴次
Ne(104)
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19
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16
N
n
s
i1
iN
i
P 100
i
(3.0.4 - 1)
10 P 2 . 22 i
3 0 . 43 i
10 P 1 . 07 i
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21
16水泥混凝土路面设计
第十六章 水泥混凝土路面设计
第一节 概述
一． 设计理论
弹性地基上的小挠度薄板理论
水泥混凝土路面破坏的力学分析
荷载的疲劳应力
温度翘曲应力
不均匀的基础变形使板底脱空而产生过大的弯拉应力
水泥路面的破坏型式：断裂、唧泥、错台、拱起、接缝 挤碎等
设计要求：荷载疲劳应力＋温度翘曲应力不超过混凝土
5 0 . 22 i
10 P 2 . 24 i
8 0 . 22 i
式中：
(3.0.4 - 2) (3.0.4 - 3) (3.0.4 - 4)
N
100KN
s
的单轴－双轮组标准轴
载的作用次数；
P i 单轴－单轮、单轴－双
轮组、双轴－双轮组
或三轴－双轮组轴型
i 级轴载的总重（
KN ）；
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板内应力求解
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10
第三节 水泥混凝土路面荷载应力分析
一． 文克勒地基板的荷载应力分析－无限大板
文克勒地基模型q(x,y)=kW(x,y) 威斯特卡德(H.M.S.Westergaard)求出三种荷位下无限
大板的挠度、弯矩和板底的最大弯拉应力
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n 轴型和轴载级位数；
N
各类轴型
i
i 级轴载的作用次数；
轴－轮型系数， i
单轴－双轮组时，
＝ 1；
i
单轴－单轮时，按式（
3 .0 . 4 － 2）计算；
双轴－双轮组时，按式
（ 3 .0 .4 － 3）计算；
三轴－双轮组时，按式
（ 3 .0 .4 － 4）计算。
20
4.设计基准期内设计车道的累计标准轴载作用次数