第四章 水泥混凝土路面设计

第四章 水泥混凝土路面设计

§4－1水泥混凝土路面破坏形式与设计技术指标

一、水泥混凝土路面破坏形式

裂缝类：横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角断裂和网裂 变形类：沉陷、胀起

接缝损坏类：接缝碎裂、填缝料损坏、接缝张开、错台、唧泥、拱起 表面损坏类：网纹裂、起皮、磨损、麻面、露骨、坑槽、孔洞、磨光 二、设计技术指标（结构）

疲劳断裂是水泥混凝土路面损坏的主要模式，所以把疲劳开裂作为确定混凝土路面板厚与下承层结构的临界损坏状态：()r

pr

tr r f γσ

σ+≤

§4－2设计内容

一、路面结构组合设计

根据设计等级和交通繁重程度，结合当地环境条件和材料供应情况，合理选择、安排混凝土①路面的结构层层次、②各层的路面结构类型、③弹性模量和④厚度。 综合考虑承载的要求、环境的要求、技术经济的要求、环境的要求。 二、面板厚度设计：按照设计技术指标，确定面板厚度 三、平面设计：面板的平面尺寸划分

四、接缝设计：布设各种接缝的位置，设计各种接缝的构造（包含各种杆件） 五、路肩和中央分隔带设计

六、路面排水系统和排水结构物设计

七、局部配筋设计：桥头搭板、面板跨越不均匀沉降区的板中和板边，不规则板的板角 八、端部设计：与其他类型路面或结构物相接处理

§4－3水泥混凝土路面结构组合设计

一、设计内容：如前述

根据设计等级和交通繁重程度，结合当地环境条件和材料供应情况，合理选择、安排混凝土①路面的结构层层次、②各层的路面结构类型、③弹性模量和④厚度。

综合考虑承载的要求、环境的要求、技术经济的要求、环境的要求。

二、路面组合设计的基本要求

1．满足交通荷载的要求

是否满足交通荷载的要求由基层顶面当量刚度（土基、垫层、基层的综合回弹模量）和面板刚度(面板的弹性模量、厚度、强度)共同决定。

其中面板的刚度一般做为设计未知量由解析法求算，并由材料设计和面板厚度设计加以实现；基层顶面当量刚度作为已知量，通常需要由理论分析结果和经验控制其指标——如P67的表4－1的要求。

2．满足环境性要求

水、温稳定性——土基：渗透性较好的土、足够的密实度

基层：良好的抗冲刷性或适当的排水性，足够的水温稳定性

垫层：当处于以下条件时考虑采用垫层①季冻区处于中湿或潮湿状态的细

粒土路基，路面抗冻总厚度不足时。②非季冻区处于中湿或潮湿状

态的细粒土路基上设粒料基层时。

3．综合考虑各结构层的特点

厚度和刚度组合——路面板适宜厚度

稳定类基层、垫层适宜厚度

粒料类基层、垫层适宜厚度

基层与垫层或基层与土基模量比：见路基路面教材

三、路基设计参数

（一）路基设计的一般要求，P73，同其他任何道路

（二）设计参数

1．顶面回弹模量E0

（1）由承载板试验确定

（2）由三轴试验确定

（3）由CBR或压实度K换算

（4）查表（沥青规或水泥规）

四、基层设计与参数

（一）基层的作用

1防止或减轻唧泥、错台和断裂等病害的出现。

2改善接缝的传荷能力及其耐久性。

3有助于控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层的不利影响。

4为面层施工提供稳定而坚实的工作面。

（二）对基层的要求

1．强度均一稳定，与面层匹配

2．良好的水温稳定性。

3．适当的排水及耐冲刷性能。

（三）基层类型

按材料分类：无机结合料稳定类；沥青类；无粘结粒料类 按耐冲刷能力分类：

1级（极耐冲刷）——贫混凝土（水泥含量7％～8％）、碾压混凝土、沥青混凝土 2级（耐冲刷）——厂拌水泥稳定粒料（水泥含量5％） 3级（较耐冲刷）——厂拌水泥稳定粒料（水泥含量3.5%）、沥青稳定粒料（沥青含量3％） 4级（较易冲刷）——现场拌和水泥稳定粒料（水泥含量2.5%），级配粒料 5级（易冲刷）——混杂的粒料、细粒土

（四）基层设计参数

1．基层材料抗弯回弹模量E i

在沥青路面设计理论中，以弯沉为设计指标的结构层厚度设计应该采用抗压回弹模量，对于层底弯拉应力验算应该采用材料的抗弯回弹模量。为统一概念，减少工作量，《沥青路面设计规范》统一采用抗压回弹模量为设计参数。而《水泥路面设计规范》沿用沥青路面的 规定，在需要应用到抗弯回弹模量时，采用抗压回弹模量代替。（考虑相关换算） （1）由三轴试验确定——粒料类

（2）由压缩试验或顶面法确定——稳定类

（3）采用15℃抗压回弹模量/劲度模量——沥青类 （4）由CBR 值换算——沥青路面设计规范

（5）由规范推荐表确定——沥青/水泥路面设计规范上都有，水P113，表6－4 2．基层顶面当量回弹模量E t

等刚度换算，基本需要满足表4－1 3．基层厚度

（1）由E t 确定，()0,,t i E f E E h =，见图4－1，令t n E E =代入图中 （2）由承载力系数确定，0(/,/)i K f E E h δ=，见图4－2

（3）由土基设计CBR 试验确定，见表4－4，土基CBR （沥青规） （4）由规范推荐表确定，水泥规P11，表4.3.5,教材P113,表6－4 4．基层宽度

见教材P71，比面层宽30cm 以上。 五、垫层设计与参数

（一）垫层材料：粒料类和稳定类 （二）垫层参数：同基层

（三）垫层厚度：①>150mm ；②由防冻总厚度控制，满足表4－3 六、面板设计与参数

（一）面板类型：见规范P11，表4.4.2

（二）面板初拟厚度（素混凝土）——等厚度板，P112表6－1，规范p12,表4.4.6