水泥混凝土路面结构设计57214
水泥混凝土路面结构设计
表1.2.2 水泥混凝土面层厚度的参考范围
极重
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 低 高速 低 一级 中 低 二级 中 高速 低 一级 中 低 轻 三、四级 中 230~200 高 220~190 三、四级 中 210~180 二级 中
特重
重
面层厚度（mm）
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度（mm）
注：① 冻深小或填方路段，或者基、垫层为隔温性能良好的材料，可采用低值；冻深大 或挖方及地下水位高的路段，或者基、垫层为隔温性能稍差的材料，应采用高值； ② 冻深小于0.50m的地区，一般不考虑结构层防冻厚度。
1.5 路肩
铺面材料 路肩面层一般宜选用水泥混凝土，也可用沥青类材料。路肩基
层可用开级配粒料类材料，有利于排除渗入路面结构的水。
起讫桩号
基层切缝 情况
使用状况
原路 面结 构
——
——
使用情况良好， 裂缝少。
结构 一
K576+559 ～ K579+514
基层不切缝
使用情况良好， 有裂缝。 配筋率：0.3，0.4 ，0.5。
结构 二
K579+514 ～ K580+533
350m、320m和330m 混凝土基层切缝间距 分别为5m，8m和 10m。
水泥砼面层 28cm
防水联接层1.5cm
二灰碎石基 层18cm 灰土或固化剂处理路床 20cm
冲击压实处理路床（影响深度80cm）
（2）广西
混凝土下面层280㎜ 改性沥青混凝土或SMA上面层，厚40㎜ 混凝土层表面机械凿毛，或5﹪稀盐酸处理，摩擦系数0.65以上。 设高分子改性沥青粘层，或环氧沥青粘层，或橡胶沥青应力吸收层20 ㎜。 使用3年，整体效果良好，局部路段轻微推移。
水泥混凝土路面结构设计
水泥混凝土路面结构设计水泥混凝土是一种常见的道路材料，其优势在于耐久性、坚固性和可维护性，在道路建设中被广泛应用。
水泥混凝土路面结构设计的目标是提供一个安全、平稳和持久的路面，以满足交通负荷和环境要求。
本文将详细介绍水泥混凝土路面结构设计的步骤和关键要素。
1.交通负荷评估：首先，需要评估道路的预期交通负荷，包括车辆类型、数量和分布，以及道路的设计寿命和使用率。
这些信息将有助于确定设计强度和厚度。
2.地基评估：下一步是评估道路基础土壤的承载能力和稳定性。
这可以通过进行土壤试验和分析来完成，以确定所需的地基改良措施。
3.设计强度：在确定交通负荷和地基条件后，需要确定水泥混凝土路面的设计强度。
这可以通过确定路面的抗裂层、基层和底基层的厚度和强度来实现。
4.施工材料选择：选择适当的水泥混凝土材料也是结构设计的一个重要方面。
需要考虑的因素包括水泥的类型和强度等级、骨料的选择和比例、添加剂的使用以及抗裂层和基层的材料等。
5.结构设计：根据设计强度和材料选择，可以确定水泥混凝土路面结构设计的具体参数。
这包括各层的厚度、强度和材料属性，以及铺设方法和施工顺序等。
6.施工控制：最后，需要进行施工控制以确保设计要求的实现。
这包括材料质量控制、施工过程控制、工程质量检验和验收等。
1.路面厚度：路面厚度的确定需要考虑交通负荷、地基条件和设计寿命等因素。
一般而言，较大的交通负荷和较差的地基条件会导致更大的路面厚度要求。
2.强度要求：水泥混凝土路面需要具备足够的强度来承受交通负荷和环境荷载。
设计强度可以通过材料和结构参数的选择来实现，并且需要考虑到抗裂层、基层和底基层的设计。
3.材料选择：水泥混凝土路面的关键材料包括水泥、骨料、添加剂和沥青砂浆等。
这些材料的选择需要考虑到交通和环境要求，以及施工可行性和经济性等因素。
4.施工方法：水泥混凝土路面施工方法的选择对于路面质量的保证非常重要。
常见的施工方法包括摊铺、振动、压实和养护等。
水泥混凝土路面结构构造设计详解
2R P l ) Kl 2
第三节 水泥路面的应力分析
5）威斯特卡德公式的试验修正公式
• ①角隅修正
威氏公式是理论推导得来的，与实际情况有出入。美国1930年在阿灵顿进行了 试验路，对公式进行了修正。
板体与地基紧密接触时，不修正，理论值近似于实测值； 板底脱空时，实测比计算大30%~50%，需修正，Kelly提出板角修正式:
– 公式左边三项分别代表：可靠度系数、荷载疲劳应力
第四节 路面结构的可靠度
◆8、水泥混凝土路面可靠度的概念
NR : 路面结构的疲劳寿命 Ne : 设计年限内累计当量标准轴载
f Ne
f NR
Ne
NR
干涉区
第五节 水泥路面的设计参数
➢1、设计基准期、目标可靠度和目标可靠度指标
➢2、面板与基层间的摩阻系数
第一节 水泥路面设计概述
◆4、水泥路面的轴载换算与交通分级
➢1）水泥路面的标准轴载及轴载换算
单轴双轮组－100kN
NNee
336655NNs [s1[1
t
t1]1]
公路等级
高速公路、一级公路
二级、三级、四级公路
行车道宽>7m 行车道宽≤7m
纵缝边缘处（临界荷位） 0.17~0.22 0.34~0.39 0.54~0.62
➢ 3）水泥路面的设计标准
✓①结构承载能力
控制板不出现断裂，要求荷载应力与温度应力的疲劳 综合作用满足材料的设计抗拉强度：
即：
✓②行驶舒适性
控制错台量，要求设置传力杆（基层及结构布置满 足）
✓③稳定耐久性
第一节 水泥路面设计概述
◆3、水泥路面结构设计的主要内容
1）路面结构层组合设计； 2）混凝土路面板厚度设计； 3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计 4）路肩设计； 5）混凝土路面的钢筋配筋率设计
水泥混凝土路面结构设计
弹性地基板体系理论简介
基（垫）层、路基可看成弹性地基，它对路面只有向上的竖向反力，且地基与板完全接触（不脱离），即挠度相同。
在研究竖向荷载作用下的小挠度板问题时，常采用下列三项基本假设：
02
σz,εz≈0,W为（x，y)的函数。
无横向剪应变，γxz=γyz=0。
混凝土板在自然条件下，存在沿板厚方向的温度梯度， 会产生翘曲现象，如收到约束，会在板内产生翘曲应力；
荷载重复作用，温度梯度反复作用，混凝土板出现疲劳 破坏。
水泥混凝土路面的力学特性
9.2 弹性地基板的应力分析
弹性地基上的小挠度薄板模型
• 弹性地基： 因为混凝土板下的基层与土基的应力应变很小，不超过材料的弹性区域;
基本概念： 在弹性力学里，两个平行面和垂直于这两个平行面所围成的柱面或棱柱面简称板；两个板面之间的距离h称厚度；平分厚度h的平面称为板的中面。如果板的厚度h远小于中面的最小边尺寸b（如b/8～b/5），这种板称薄板。在薄板弯曲时，中面所形成的称为薄板弹性曲面，而中面内各点在垂直方向的位移称为挠度。
挠曲面微分方程推导：
一、文克勒地基
假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比 以反应模量K表征的地基
2.Winkler地基解析解：
1）板中受荷时：
当δ<0.5h时，偏差较大，用
代替δ。
2）板边部中受荷时：
当δ<0.5h时，偏差较大，用b代替δ。
3）板角受荷时：
当板角脱开时：
δ下降。
在以上诸式中，l为板的相对刚度
普通混凝土路面： 是指除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外不配置钢筋的混凝土路面。
基本概念
钢筋混凝土路面简介 适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不 均匀沉降或板下埋有地下设施时。 特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝 隙的张开量； 配筋计算，每延米的配筋量 ：
水泥混凝土路面设计
水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面是道路建设中常用的路面类型，它具有强度高、耐久性好等优点，但其设计和施工过程中需要注意一些关键问题。
路面结构水泥混凝土路面的结构一般为：路面表层、基层和底层。
其中，路面表层是直接承受车辆荷载的层，是路面的耐久层；基层主要承受荷载分布于整个路面的作用，起到了均匀传递载荷的作用；底层则是为了减小地基沉降而设置的。
具体来看，水泥混凝土路面的结构如下所示：•路面表层：水泥混凝土面层•基层：水泥稳定碎石层•底层：碎石或湿土层路面设计车道宽度设计在水泥混凝土路面设计中，首先要确定车道宽度。
车道宽度一般可以根据不同的车辆通行量和车辆类型以及道路用途而进行设计。
常用的方法有：•根据设计车速和车辆类型选取标准车道宽度•根据车辆通行量和道路用途等因素确定车道宽度路面厚度设计水泥混凝土路面的主要结构是由水泥混凝土层构成，因此在路面设计中，需要根据不同的使用条件，按照一定的厚度要求来设计路面。
路面设计中确定厚度时需考虑以下因素：•路面结构：要求各层结构厚度合理。
•交通荷载：需要考虑设计年限内的车辆通行量及类型，计算得出车辆引起的荷载。
•路面类型：降低路面等级可以减少厚度和成本。
基层厚度设计基层厚度设计是水泥混凝土路面设计中的关键环节，基层结构是影响路面耐久性和运行状况的主要因素。
基层厚度应根据地基土壤承载力及所选材料的性能特点，采用试验和计算方法进行。
施工要点水泥混凝土路面的施工是确保路面质量的关键。
在施工过程中，需要注意以下要点：•批量施工，保证混凝土配合比准确。
•严格控制施工平整度和厚度，并保证道路质量和尺寸的精度。
•采用合适的光洁度和防滑性的表面处理方法，确保行车安全。
•对于白天和晚上的建设，应有不同的安全措施和设施。
水泥混凝土路面设计和施工关乎到道路质量和使用寿命，需要仔细论证和科学规划。
在路面设计和施工中，需要注意车道宽度、路面厚度和基层厚度等关键要点，并严格控制施工过程中的各项参数，确保路面质量达到设计要求。
第十二章水泥混凝土路面结构设计课件
70~1 1 0
潮湿路
低、中、高液限 粘土
40~60
50~70
60~9 0
75~1 2 0
➢ 段水文地粉土质中、条液粉件限质粘不低土、良的4土5~7质0 路5堑5~8，0 路70床~10土湿80度~13 较大时，应设置排水垫
层；
0
0
➢ 对路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。
➢ 垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150 mm。
第四节 接缝构造设计
➢ 水泥混凝土面层需设置各种类型的接缝，把面层划分为较小 尺寸的板，以减少伸缩变形和挠曲变形受到约束而产生的内 应力，并满足施工的需要。
➢ 接缝的设计要能实现以下三方面的要求： ①控制温度收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置； ②通过接缝能提供一定的荷载传递能力； ③防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内和路表水的渗入。
高 240~210
中
高
230~200
中
高
220~200 ≤230
中 ≤220
构造深度在使用初期应满足下表12-3的要求。
各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度（mm）要求 表12—3
道路 等级
高速公路、一级公路 二、三、四级公路 和城市快速路、主干 和城市次干道、支路
道
一般 路段
特殊 路段
0.70~1.10 0.80~1.20
图12-5浅槽口构造(尺寸单位: mm)
由于缩缝缝隙下面板断裂面凹凸不平，能起一定的
传荷作用，一般不必设置传力杆，但对特重和重交
通道路、收费广场、地质水文条件不良路段以及邻
近胀
缝或自由端部的3条缩缝，应在板厚中
央设置传力杆，
横向缩缝构造(尺寸单位: mm) a)设传力杆假缝型;b)不设传力杆假缝型
第12章__水泥混凝土路面结构设计
第十二章水泥混凝土路面结构设计第1节概述1．水泥混凝土路面结构特征●力学体系：弹性层状体系●弹性模量、力学强度大大高于基层和土基；●抗弯拉强度远小于抗压强度；●混凝土板尺寸的强度指标：抗弯拉应力。
●力学图式：弹性地基板●主要损害模式：疲劳断裂2．设计内容和要求1．路面结构层组合设计●确定土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层路面结构类型、弹性模量和厚度。
●水泥混凝土面板要求具有较高的弯拉强度，表面平整、抗滑、耐磨。
常用类型：普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面等。
●基层、垫层的设置和抗冻要求应符合有关规定。
2．混凝土面板厚度设计3．混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4．路肩设计5．普通混凝土路面的钢筋配筋率设计3．设计原则1．首先保证工程的质量与耐久性。
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。
2．遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则进行方案比选。
3．积极推广成熟的科研成果，运用行之有效的新材料、新工艺、新技术。
4．保护环境，利于施工、养护人员的健康和安全。
5．选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案。
6．地基不良地段，应采取有效措施加快稳定路基沉降。
第2节损坏模式和设计标准1．损坏模式水泥混凝土路面在行车荷载和环境因素的作用下可能出现的破坏类型主要有以下几种。
1.断裂路面板内应力超过泥凝土强度时会出现纵向、横向、斜向或角隅断裂裂缝。
原因：板太薄、轮载过重、板的平间尺寸过大，地基不均匀沉降或过量塑性变形使板底脱空失去支承，施工养生期间收缩应力过大等。
断裂破坏了板的整体性，使板承载能力降低。
因而，板体断裂为水泥混凝土面层结构破坏的临界状态。
2.接缝挤碎接缝挤碎指邻近横向和纵向两侧的数十厘米宽度内，路面板因热胀时受到阻碍，产生较高的热压应力而挤压成碎块。
原因：由于胀缝内的传力杆排列不正或不能滑动，或者缝隙内落入硬物所致。
3.拱起混凝土路面在热胀受阻时，横缝两侧的数块板突然出现向上拱起的屈曲失稳现象，并伴随出现板块的横向断裂。
水泥混凝土路面结构组合设计
6）水文地质条件不良的土质路墅，应采取地下排水措施。 ➢ 7、对路堤下的软弱地基进行加固处治后，其工后沉降量应符合现行 《公路路基设计规范》（JTG D30）的规定，并宜在路床顶部铺筑粒料层。
路基路面工程
水泥混凝土路面结构组合设计
一般规定 ➢ 1、应依据公路等级、交通荷载、路基条件、当地温度和湿度状况以 及使用性能要求，选择及组合与之相适应的水泥混凝土路面结构。 ➢ 2、路面结构组合设计，应使各个结构层的力学特性及其组成材料性 质满足相应的功能要求。 ➢ 3、 应充分考虑各相邻结构层的相互作用、层间结合条件和要求，以 及结构组合的协调与平衡。 ➢ 4、应充分考虑地表水的渗入和冲刷作用。采取封堵和疏排措施，减 少地表水渗入，防止渗入水积滞在路面结构肉。基层应选用抗冲刷能力 强的材料。
水泥混凝土路面结构组合设计
➢ 7、混凝土预制块可采用矩形块或异形块。 矩形块的长度宜为200～ 250mm，宽度宜为100～125mm，厚度宜为80～150mm。预制块下砂垫层 的厚度宜为30～50mm。
路肩 1、路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用 应与行车道路面相协调，不应使渗入的路表水积滞在行车道路面结构内。 2、行车道混凝土面层宜宽出外侧车道边缘线0.6m。 3、高速公路和一级公路以及承受极重、特重和重交通荷载等级的公 路，路肩铺面应采用与行车道路面相同的结构层组合和组成材料类型。 其他等级公路，路肩铺面的基层和底基层应采用与行车道路面结构相同 的材料类型和厚度。
水泥混凝土路面结构组合设计
面层 ➢ 1、水泥混凝土面层应具有足够的强度和耐久性，表面应抗滑、耐磨、 平整。 ➢ 2、面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。 当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，位于高填方、软土地基、填 挖交界段等有可能产生不均匀沉降的路基段时，应采用接缝设置传力杆 的钢筋混凝土面层。连续配筋混凝土、碾压混凝土和钢纤维混凝土等其 他面层类型可依据适用条件选用。 ➢ 3、普通水泥混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土和连续配筋混凝土面 层的计算厚度，可依据交通荷载等级、公路等级和变异水平等级计算确 定 。 各 种 混 凝 土 面 层 的 设 计 厚 度 应 依 据 计 算 厚 度 加 6mm 磨 耗 层 后 ， 按 l0mm向上取整。
水泥混凝土路面设计
为了简化计算工作，通常选取使面层板内产生最大应力或最大疲劳损坏的 一个荷载位置作为应力计算时的临界荷位。现行设计方法采用疲劳断裂作 为设计标准，利用可考虑荷载应力和温度应力综合疲劳作用下的疲劳方程， 分析不同接缝传荷能力的路面疲劳损耗.
2.荷载应力计算
设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力应按下式计算：
错台、唧泥产生原因：
混凝土板下存在自由水 总轴载的反复作用 细粒料的流动
面层：普通混凝土、碾压混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、钢纤维混
凝土
普通混凝土：纵缝位置通常按车道宽度设定缝内设置拉杆，横缝间距 一般采用（4·6m）随基层刚度的增大而减小，交通繁重时缝内设置传 力杆
碾压混凝土：平整度较差，接缝处难以设置拉杆或传力杆
tr kt tm
tm
c Ec hTg
2
BL
BL 1.77e4.48hc CL 0.131 1 CL
CL
1 sinh t cos t cosh t sin t cos t sin t sinh t cosh t
t L 3r
kt
fr
tm
a
tm
fr
c
b
五 设计过程 1.收集并分析交通参数； 2.初拟路面结构； 3.确定材料参数； 4.计算荷载疲劳效应； 5.计算温度应力； 6.检验初拟路面结构。
水泥混凝土路面结构设计
目录
01 结构组成和组合设计 02 普通混凝土路面设计及程序 03 复合式混凝土路面设计
结构组成和组成设计
一、结构组成及要求
组成： 路基、垫层、基层、面层、路肩、路面排水
要求： 出现不均匀支撑的情况
膨胀性黏土不均匀收缩、膨胀变形
水泥混凝土路面结构设计分析
水泥混凝土路面结构设计分析发布时间：2021-06-29T10:20:10.830Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：史宏伟[导读] 摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，对水泥混凝土的应用也越来越广泛。
陕西交科工程技术咨询有限公司陕西西安 710077摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，对水泥混凝土的应用也越来越广泛。
从水泥混凝土面结构层内容出发，在分析水泥混凝土路面结构组合设计要点的基础上，给出了提升水泥混凝土路面结构设计方法。
希望解析后，可以给相关设计人员提供参考。
关键词：水泥混凝土；路面结构；设计；分析引言水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高，承载能力大，耐磨耗能力强，抗滑性能好，使用寿命长，养护费用少，能见度好，利于夜间行车。
正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。
80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。
但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20-30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台、边角破损、平整度差等给行车和养护带来一定的困难，路面病害不易处理，且修复费用高、难度大。
究其原因，除了设计施工质量问题外，还有各种自然因素的影响。
因此本文将从设计构造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。
1公路工程水泥混凝土路面概述目前，我国开展的公路工程建设项目有大量的道路采用水泥混凝土路面。
由于建设项目所处地区不同，路面结构选用材料也不尽相同。
路面结构层既承受着较大的荷载，同时也会受到外界大气、地下水等因素影响。
因此，应将质量最佳的材料铺设于路面上层，以使其在核心部位发挥出最大的价值。
对于路面结构层，具体来说主要包括面层和基层以及垫层等。
第一，面层。
具体来说其主要是指处于路面结构层最上方的一层，行车对其所造成的荷载相对来说更大一些，与此同时降水以及环境温度等外界环境对其影响也比较明显。
水泥混凝土路面结构设计
σps——标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)； r ——混凝土板的相对刚度半径(m)； h——混凝土板的厚度(m)； Ec——水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)； Et——基层顶面当量回弹模量(MPa)，
设计依据——可靠度系数γ r
可靠度系数取值
设计依据——水泥混凝土弯拉强度标准值fr
水泥混凝土完拉强度标准值
交通分级
交通荷载分析
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。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。
Ns =
∑
n
i =1
Pi δiNi 100
L——板长，即横缝间距(m)。 r——板相对刚度半径
温度疲劳应力—最大温度梯度Tg ，查表
最大温度梯度标准值Tg 最大温度梯度标准值
温度疲劳应力—综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数Bx
温度应力系数Bx 温度应力系数
温度疲劳应力—疲劳应力系数k
t
温度疲劳应力系数可按下式计算确定。
防冻厚度设计
Et——基层顶面的当量回弹模量(MPa)
E0——路床顶面的回弹模量(MPa)； E1、E2——基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)；
Ex——基层和底基层或垫层的当量回弹模量(MPa)； hx——基层和底基层或垫层的当量厚度(m) ； h1、h2——基层和底基层或垫层的厚度(m)；
Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN-m) ； a、b——与Ex／E0有关的回归系数，
设计依据——可靠度系数γ r
可靠度设计标准
设计依据——可靠度系数γ r
水泥混凝土路面结构设计
水泥混凝土路面结构设计设计指标水泥混凝土路面的设计指标包括承载力、平整度、抗裂性、抗滑性、耐久性等。
其中，承载力是指路面在服务阶段能承受的车辆荷载的能力，一般按照设计年车辆过境量和设计年载荷频率来确定。
平整度是指路面横向和纵向的平整程度，要求满足车辆行驶平稳、减少驾驶员疲劳和车辆磨损的要求。
抗裂性是指路面的抗裂性能，要求满足路面在恶劣条件下仍能保持完整。
抗滑性是指路面在雨天或其他湿滑条件下的抗滑性能，要求路面具有较好的排水能力和抗滑性。
耐久性是指路面的使用寿命，要求满足预期设计寿命的要求。
材料选择水泥混凝土路面的主要材料有水泥、骨料、矿粉和外加剂等。
水泥应选择符合相关标准的优质水泥，保证混凝土的强度和耐久性。
骨料应选择质量好、颗粒均匀的骨料，同时考虑骨料的石子含量和石粉含量，保证混凝土的强度和耐久性。
矿粉可适量加入，能提高混凝土的强度和耐久性。
外加剂可根据具体情况选择，如减小混凝土收缩、提高混凝土抗裂性等。
路面结构布置水泥混凝土路面的结构布置一般包括基层、底基层、底面层和面层等。
基层是路面的承托层，一般采用砂砾或碎石为主。
底基层是位于基层和底面层之间的层，一般由碎石等颗粒材料构成。
底面层是路面的支撑层，一般采用碎石骨料和水泥进行加密。
面层是路面的最上层，一般采用水泥混凝土来进行铺设。
路面结构的布置需依据路面设计指标进行合理选择，保证路面的功能和要求。
一般情况下，路面结构的设计可根据以下原则进行选择：基层的选择应考虑承载力和抗冻融性的要求，底基层的选择应考虑强度和排水性的要求，底面层的选择应考虑强度和抗裂性的要求，面层的选择应考虑平整度和耐久性的要求。
综上所述，水泥混凝土路面结构设计需要考虑设计指标、材料选择和路面结构布置等方面的问题。
只有合理选择和设计这些环节，才能保证水泥混凝土路面的质量和使用寿命，提高公路的交通运行效率和安全性。
新建水泥混凝土路面结构设计
新建水泥混凝土路面结构设计一、引言水泥混凝土路面是公路交通工程中常见的路面结构类型之一、它具有承载能力高、耐久性好、维护成本低等优点，被广泛应用于公路、高速公路、机场跑道等场所。
本文将对水泥混凝土路面结构进行设计。
二、设计参数1.车流量：设计年平均双向车日交通量为6000辆，其中重型车辆比例为10%。
2.地基条件：土质为常规黏土，具体地基参数如下：承载力 1.2MPa，内摩擦角35°。
3.设计寿命：设计使用年限为20年。
4. 路面结构层厚度：基层厚度180mm，面层厚度250mm。
三、设计步骤1.路面结构设计方法选择根据研究资料和实际经验，选择了水泥混凝土路面结构设计的常用方法，结构数学模型法。
2.路面结构层间力学性质计算根据设计参数和路面结构层厚度，计算各层之间的力学性质。
基层弹性模量取为16MPa，面层弹性模量取为28MPa。
3.车辆荷载计算根据车流量和车辆荷载，计算设计年内的车辆荷载频次，并进行分析。
4.基床厚度计算根据基层土质参数和车辆荷载，计算基床厚度。
基床厚度计算公式如下：h=(P/Nq)+(P/2Nc)*(4a/D^2+1)其中，h为基床厚度，P为车轮荷载，Nq、Nc分别为土壤土质参数，a为车轮宽度，D为车轮直径。
5.设计反应板数目计算根据车辆荷载和反应板弹性模量，计算所需的反应板数目。
反应板数目计算公式如下：n=(3/4)*(q/M)其中，n为反应板数目，q为车轮荷载，M为反应板弹性模量。
6.路面结构层内应力计算根据路面结构层间力学性质和车辆荷载，计算各层内应力。
7.设计结果分析根据计算结果，对设计结果进行分析。
四、设计结果与分析根据设计参数和设计步骤，完成了水泥混凝土路面结构的设计计算。
通过分析计算结果，可以得出以下结论：1. 按照设计要求，水泥混凝土路面结构的基层和面层厚度分别为180mm和250mm，在正常车流量下能够满足设计寿命要求。
2.路面结构层间力学性质的计算结果表明，所选用的水泥混凝土材料具有足够的强度和刚度，能够有效承载车辆荷载。
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配筋设计方法
纵向钢筋设计准则
裂缝间距1.0～2.5m； 裂缝宽度<1mm，一般应控制在0.5～0.7mm； 钢筋应力<钢筋极限拉伸强度； 纵向钢筋一般选用直径12mm～20mm的螺纹钢筋，钢筋间距 100mm≤d≤250mm。
横向钢筋的作用是控制纵向钢筋间距，稳固钢筋网，其布置只要满足 构造要求即可。
A = 3.2 Ls h f sy
注意：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长 度应为直径的24倍以上，钢筋保护层厚度大于5cm； 板长一般10-20m，不超过30m。
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装配式混凝土路面简介(Prefabricated & assembling)
特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施 工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体 性差，易颠簸。适用于城市道路/停车场/堆场，不适 用于一般公路。 形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。
– 有接缝，舒适性差 – 开放交通迟： – 修复困难： – 对超载敏感；
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水泥混凝土主要性能实验
混凝土抗冻性能实验(Freeze resistance) 混凝土抗折强度实验 (Bend strength) 混凝土抗压强度实验(Compression strength) 混凝土抗折弹性模量(Bending modulus) 混凝土收缩性能实验（干缩）(Shrinkage test)
凝土、预应力混凝土、装配式混凝土和钢纤维混 凝土等面层板和基（垫）层所组成的路面。
• 普通混凝土路面： 是指除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外
不配置钢筋的混凝土路面。
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钢筋混凝土路面简介
适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不 均匀沉降或板下埋有地下设施时。 特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝 隙的张开量； 配筋计算，每延米的配筋量 ：
• (1)断裂 • 现象：路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、
斜向或板角的拉断和折断裂缝，严重时，裂缝交叉而使路 面板破裂成碎块(称破碎板)。
• 原因：板太薄或轮载过重和作用次数过多，板的平面尺寸 大大(使温度应力过大)，地基过量或不均匀下沉使板底脱
空失去支承，施工养生期间收缩应力过大或混凝土强度不 足，等等。
CRCP是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝 土路面板纵向收缩产生的裂缝，从而可以在路面纵向不设接缝 的混凝土路面。
横纵 向横向裂纵向钢缝向裂筋处钢缝， 滑筋处支，滑支
横向裂缝 横向裂缝
横向钢筋 横向钢筋
ACA加C铺加层铺层
CRCCRPCP
CRCP
基层
土基
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板厚设计方法
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影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）
细集料：
细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压强度均略有 增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献逐渐增强，而嵌锁力提 高必然带来抗折强度的增大。 单位水含泥泥用量量的：影响：
随着水泥用量的增大，混凝土抗折强度增大。单位水泥用量增大100kg/m3 时，抗压强度可提高35%左右，砾石混凝土抗折强度仅增加5%，碎石混凝土 增加12%左右。 水灰比：
相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压强度则下降较快。 同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度有较明显的提高。
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9.1 混凝土路面的损坏模式和设计要求
• 一、损坏模式
• ⑴ 断裂；⑵ 唧泥；⑶ 拱起；⑷ 错台；⑸ 接缝挤碎等。
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§水泥混凝土路面的损坏模式
混凝土小块铺砌路面简介
特点：小尺寸（一般小于0.03m2），抗压强度高 （60MPa），在基层上设置3cm左右的整平层，然后进 行拼装。 优点：便于维修，耐压 适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。
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连续配筋水泥混凝土路面（CRCP）简介 (Continuously Reinforced Concrete Pavement)
水泥混凝土路面结构层 认知
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水泥混凝土路面分类
• 普通混凝土路面 • 钢筋混凝土路面 • 连续配筋混凝土路面 • 预应力混凝土路面 • 装配式混凝土路面 • 钢纤维混凝土路面 • 碾压混凝土路面 • 裸石露石混凝土路面
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• 基本概念
• 水泥混凝土路面： 包括普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混
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2.5cm
20cm CRCP 20cm
28cm
25cm
胀缝材料 枕梁
23cm 常 规 路 面
300cm
5cm
4.7cm
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• 二、特点
• 优点：
• 缺点：
– 强度高：
– 水和水泥用量大
– 稳定性好： – 耐久性好： – 能见度好： – 平整度和粗糙度好： – 养护费用少，运输成本低
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影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）
水泥类型及性质： 道路硅酸盐水泥>硅酸盐水泥>普通水泥>矿渣水泥； 水泥的安定性、收缩性，对混凝土路面的抗折强度有重大影响，严格控制 氧化镁、三氧化硫含量；
粗集料： 粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径，碎石定为 30mm，砾石为20mm。 粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于12%，最大不应大于20%。 粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于10%； 集料的含土(泥)量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，收缩变大；
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§水泥混凝土路面的损坏模式
• ⑶拱起 • 现象：混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然
向上拱起。
• 原因：板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌满缝 隙，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这 种纵向屈曲失稳现象。采用膨胀性较大的石料(如硅质岩 石等)作粗集料，容易引起板块拱起。
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§水泥混凝土路面的损坏模式
• ⑵ 挤碎 • 现象：在接缝(主要是胀缝)附近数十厘米范围内的板因受
挤压而碎裂。
• 原因：胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能正常滑动，缝 隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的伸张
受到阻碍，在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂 成碎决。