1、豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 年 7 月 19 号豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 水泥混凝土路面设计第 10-1 节 设计内容与设计参数一、混凝土路面的设计内容水泥混凝土路面设计应包括以下内容：1路基和基(垫)层的结构组合设计；2混凝土面板的平面尺寸确定和板厚计算；3接缝设计；4配筋设计；5混凝土的材料组成设计。二、设计参数(一)标准轴载与轴载换算公式1标准轴载我国公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012 94)规定：水泥混凝土路面设计以
2、轴重 100kN 的单轴荷载作为标准轴载，其他各级轴载均应换算成标准轴载，然后再进行混凝土路面设计。对于单轴荷载以其实际作用次数和轴重计，对于双轴荷载，后轴经过一次可视为作用一次，轴重以双轴的总重计。2轴载换算轴载换算依据等效疲劳损坏的原则进行。所谓等效，是指同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳程度。 公路水泥混凝上路面设计规范(JTJ01294) 规定以疲劳断裂作为混凝土路面的损坏标准。如对某一种路面结构，轴载 P1 作用 N1 次以后，混凝土面板处于疲劳断裂状态；轴载 P2 作用 N2 次后，混凝土面板处于同样的破坏状态，则二者是等效的。由此，采用疲劳断裂为标准建立的疲劳方程，可以推
3、导产生等效疲劳损坏时的轴载换算公式和换算系数：豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 交通分级交通量相轴载大小是路面设计的基本依据。随着交通量增大，对路面使用性能和使用寿命的要求相应提高。由此，在使用年限内对混凝土强度、面板厚度、基层类型和模量等方面提出了不同的技术要求。为了区分各项要求在程度上的差别，按使用初期设计车道每日通过的标准铀载作用次数，将水泥混凝土路面承受的交通划分为特重、重、中等和轻四个等级，见表 2-8-1。设计车道为行车道内承受交通最繁重的一个车道。设计车道内的标准轴载日作用次数Ns1，系由断面标准轴载作用
4、次数乘以(行驶) 方向分配系数和车道分配系数，即：Ns1N s 1， (2-8-3)式中：N s1路段(断面)日标准轴载作用次数，次日；方向分配系数，通常取 0.50.6； 1车道分配系数，通常，单车道方向，取 1.0；双车道方向，取 0.81.0；3 车道/方向，取 0.60.8；具体数值依据交通情况和车道数通过调查确定。(三) 设计使用年限与累计轴载作用次数路面的设计使用年限是指路面到达预定损坏标准时所能使用的年限。超过此年限，路面并非完全破坏面不能使用，只是其实用性能太差和运行费用过高。各国对水泥混凝土路面设计使用年限的规定为 2040 年不等，如：美国、日本定为 20年，前苏联和西班牙
5、定为 30 年英国定为 40 年。设计使用年限长，则交通组成难以预估准确，初期投资也较高。然而，技现行设计方法计算分析的结果表明，混凝土面板厚度的少许增加，可使路面寿命有较大的增长。因而，规定较长的使用年限，混凝土面板的厚度实际上增加并不多，虽然初期投资要高些，但从整个使用期来看，经济上还是合算的。考虑到路面改建会影响行车而增加运行费用我国公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ01294)规定丁 2030 年不等的使用年限，见表 2-8-2。交通越繁重，设计使用年限越长。豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ s1使用初期设计车
6、道标准荷载作用次数，次日；r交通量年平均增长率(%)，由调查确定；T设计使用年限，年；车轮轮迹横向分布系数，按表 2-4-3 取值。(四)综合影响系数综合影响系数考虑了由于超过额定载重和载重在各侧车轮上分配的不均匀性；在行驶过程中因路表不平整和车辆自振所引起的变动，以及路面结构厚度和材料性质的变异等因素对路面疲劳损坏的影响，它实际上是荷载应力安全系数。其数值是参照国内外资料确定的，见表 2-8-4 所示。(五)基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量在水泥混凝土路面设计理论中，把混凝土面板下的基层、垫层和土基看做一层考虑故设计时应将基层、垫层和土基换算成与土基相当的一层，其强度用基层顶面的当量回弹
7、模量来表示。具体确定时按新建公路和改建公路分别考虑：1新建公路基层顶面的当量回弹模量 Et 的计算：(1)根据土类、自然区划和路基于湿状态，确定土基的回弹模量 E0；(2)根据己拟定的路面结构层的类型，厚度和材料组成，确定各结构层的回弹模量 Ei；(3)根据 E1/E0 和基层厚度 h 查图 2-8-l 确定 Et1/E0 的值 K，则 Et1=KE0。如有多层，可豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ Et2，E t3，E tn图中：E 0土基回弹模量；E1第一层基层的回弹模量；En第 n 层基层的回弹模量；Et1第一层基
8、层顶面的当量回弹模量；Etn第 n 层基层顶面的当量回弹模量。2改建公路基层顶面的当量回弹模量 Et 的计算在原有柔性路面上铺筑水泥混凝土路面时，应通过承载板试验确定原有柔性路面顶面的当量回弹模量 Et；如条件不具备或有困难时，可用汽车实测路段的回弹弯沉值，然后考虑一定的保证率、季节影响和湿度影响后确定计算回弹弯沉值，再按式(2-8-5)确定基层顶面的当量回弹模量。式中：L 0以后轴重 l00KN 的车辆测得的计算回弹弯沉值，1100mm。混凝土面板具有较大的刚性和扩散荷载的能力，因而传到基层顶面的荷载压力小，分布范围大，所产生的弯沉量小，这同沥青面层下基层顶面所受到的压力大小，分布范围和弯沉
9、量有很大的差异，并且土基和基层(垫层) 材料都不是理想弹性体。因此，不能简单地直接采用柔性路面中用刚性承载板或弯沉测定所得到的土基和基层材料的回弹模量他作为混凝土路面中土基和基层材料的刚度指标。同时，实际的地基(土基、垫层和基层) 并不是半无限体，下部地基的刚度状态对于按半无限体地基假设分析的结果有一定的影响，因此，将要对当量回弹模量进行修正，其修正公式为：EtcnE t式中：E tc基层顶面的计算回弹模量；n模量修正系数。计算荷载应力时，按下式确定其中：h 一混凝土面板的厚度，cm；Et基层顶面的当量回弹模量，MPa ；Ec混凝土弯拉弹性模量，MPa。豆丁文档代下载：http:/ （0.1
10、元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 混凝土设计强度和弯拉弹性模量混凝土面板在行车荷载和温度变化等因素的作用下，将产生压应力和弯拉应力。混凝土面板所受的压应力与混凝土的抗压强度相比很小，而所受的弯拉应力与抗弯拉强度相比则大得多，可能导致混凝土面板开裂破坏。因此，在设计混凝土面板厚度时，应以弯拉强度为其设计标准。混凝土的强度随龄期而增长，通常以 28 日龄期的强度为标准。各级交通要求的混凝土设计弯拉强度不得低于表 2-8-5 的规定。当 90 日内不开放交通时，则可采用 90 日龄期的强度(为 28 日强度的 1.1 倍)。混凝土的强度对路面的使用寿命有重大影响，
11、强度的变化同路面容许的标准铀载作用次数的对数成正比。增加混凝土的强度，可以大大延长路面的使用寿命，取得十分显著的经济效益。因而，应尽可能提高混凝土的强度。结合我国的材料情况和施工工艺水平， 公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012 94)规定了设计强度的最低值。条件许可时，应尽量采用高值，尤其是对于特重交通的公路。混凝土弯拉弹性模量的测试工作，很费时而又不易准确，且其数值的变化对荷载应力计算结果的影响不大。因而，在无条件测试时，可直接采用表 2-8-5 所列数值，或者对照下述经验关系式，由弯拉强度推算：(七)混凝土面板内最大温度梯度混凝土面板顶面和底面的温度之差除以板的厚度，即为板的温度梯度。
12、在晴天，混凝土面板的温度梯度经历了由零经正最大(板顶高于板底) 到零，再经负最大 (板顶低于板底)后回到零的周期性变化。同时，在一年内是呈现周期性变化的，最大值出现在 57 月份，最小值出现在 12 月份。混凝土面板的最大温度梯度计算值 Tg，可根据公路所在地的公路自然区划按表 2-8-6选用。第 10-2 节 混凝土路面结构层组合设计一、路 基豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 95)的有关规定。二、垫 层在路基水温状况不良的路段上，路基与基层之间宜设垫层。从面改善土基的湿度和温度状况，保证混凝土面板和基层的强度、稳定
13、性及抗冻胀能力；扩散由基层传来的荷载应力，减少土基的应力和变形。此外，垫层还能阻止路基土挤入基层中，以保证路面结构的稳定性。垫层材料的强度要求不一定要高，但其水稳性、隔热性能要好。垫层材料以就地取材为原则，一般采用颗粒材料(砂、砂砾、炉渣等 )。当采用砂或砂砾时，通过 0.075mm 筛孔的颗粒含量不宜大于 5；当采用炉渣时，小于 2mm 的颗粒含量不宜大于 20。垫层的最小厚度为 15cm，其宽度应比基层每侧至少宽出 25cm，当路基为膨胀土或路面排水不良时，垫层应与路基向宽。在季节性冰冻地区，为了防止不均匀冻胀，要求路面的总厚度应不小于混凝土路面防冻最小厚度，混凝土路面防冻最小厚度规定见表
14、 2-8-7。否则，应通过设置垫层补足。三、基层混凝土面板下设置基层，不仅为混凝土面板提供均匀而稳定的支承，且能防止唧泥、错台、冻胀等病害，从而保证路面的整体性，延长路面的使用寿命。因此，除非土基本身就是有良好级配的砂砾类土，而且是有良好排水条件的轻交通之外，都应设置基层。同时，基层应具有足够的刚度和稳定性，且断面正确，表面平整。理论计算和实践都已证明，采用整体性好，具有较高的弹性模量的材料修筑基层，可以确保混凝土路面良好的使用特性和延长路面的使用寿命。基层材料应根据交通等级，当地条件和经济性等因素选用贫混凝土、沥青混合料、水泥稳定土、石灰稳定工业废渣、级配碎( 砾) 石、填跟碎石等。由于石灰
15、稳定土的强度较低，在特重和重交通的公路上，或冰冻地区潮湿路段及其他地区的过湿路段上，不宜采用石灰稳定土基层。各种基层的技术要求应符合现行公路路面基层施工技术规范(JTJ034 一 93)的规定。为保证模板和轨模式摊铺机轨道的安装、滑模式摊铺机的施工，以及混凝土面板边缘的强度和稳定性当采用小型机具或轨模式摊铺机施工时，基层的宽度应比混凝土面板每豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 2535cm；当采用滑模式摊铺机施工时，每侧宽出 5060cm；当路基为膨胀土或排水不良时，应与路基同宽。1新建公路的基层根据国内外混凝土面板下设
16、置基层的经验，基层的厚度不宜小于 15cm，但也不宜太厚，特别是粒料基层，以避免基层本身的固结变形。为避免基层出现过量的塑性变形和引起板底脱空，基层顶面以下结构的整体强度应大于表 2-8-8 的规定。2原有柔性路面做基层在原有公路上铺筑混凝土路面时，原有柔性路面应平整密实，符合路供要求，其顶面的当量回弹模量与新建公路基层顶面的当量回弹模量规定相同。当原合公路柔性路面的当量回弹模量值小于表 2-8-8 的规定值或不符合路拱要求时，应设置补强层或整平层。当原有柔性路面需要补强时，可将原合柔件路面顶面的当量回弹模量视为土基 E0，按新建公路的设计方法进行计算，但补强层的计算厚度不得小于公路水泥混凝土
17、路面设计规范(JTJ012 一 94)规定的最小厚度，见表 2-8-9。整平层是为了使原有路面或石质路基顶面符合基层顶面平整度要求而设置的，其厚度视整平层所用的材料及原有路面或石质路基的平整度而定，在一般情况下、可取 610cm。四、混凝土面板混凝土面板直接承受行车荷载和自然因素的作用，并直接体现使用功能的好坏，同时又是混凝土路面的承重结构。混凝土面板应保证表面平整、耐磨、抗滑。应满足以下要求。1混凝土的弯拉强度应满足表 2-8-5 的要求。2有足够的表面平整度。混凝土路面的平整度以 3m 直尺量测为准，3m 直尺与路面表面之间的最大间隙，高速公路和级公路不应大于 3mm；其他各级公路不应大于
18、5mm；混凝土路面的平整度也可用平整度仪测定。3有足够的抗滑性。混凝土路面的抗滑性以构造深度(TD)为指标。其竣工验收值，对高速公路和一级公路不应低于 0.8mm，对其他各级公路不应低于 0.6mm，对年降雨量在500mm 以下的地区，可适当降低。混凝土面板的横断面一般采用等厚式，其厚度和平面尺寸应符合公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012 一 94)的有关规定。五、路拱与路肩1混凝土路面横断面一般如图 2-8-2 所示。豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 1%2%，硬路肩的横坡度与路面的横坡度一致，土路肩横向坡度应较
19、路面横向坡度大 12%。4路肩高速公路和一级公路上的硬路肩宜采用沥青混合料或水泥混凝土面层，其基(垫) 层结构应考虑行车道路面的结构和排水要求，其他各级公路的路肩可视具体情况采用沥青混合料面层或其他材料加固。第 10-3 节 普通混凝土路面板厚计算在一般路段上，混凝土面板通常采用纵缝同横缝垂直相交的矩形形式。国外也有采用横缝同纵缝斜交的形式。斜交的优点是：可以减少接缝处的挠度和应力，并且减少车辆驶经接缝时的跳动。横缝的斜度约为 1：6。由于难以使传力杆准确定值，斜缝仅适用于不设传力杆的缩缝。纵缝对侧的横缝需对接上，以避免纵缝处两侧板块粘连时由于纵向相对位移受阻而使横缝对侧的板块出现横向感应裂缝
20、。纵缝间距通常按车道宽度确定。但带有路缘带的高速公路和一级公路，板宽可按车道和路缘带的宽度确定；路面宽为 9m 的二级公路，板宽可按路面宽度的一半(45m)确定。由于板块过宽易产生纵向断裂，特别是在旧路加宽或半填半挖的路段上，因而公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012-94)规定板宽不得超过 4.5m。横缝间距大小将影响板内温度应力、接缝缝隙宽度相接缝传荷能力，根据国内外的使用经验，横缝间距宜为 46m。路面结构相对刚度半径大的可取高值；反之，取低值。板越厚，基层顶面的回弹模量值越小，横缝间距可较大。豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当
21、选：http:/ 1：13 之内。也即，对于窄板，横缝间距要短些。二、设计理论与应力分析1 设计理论与设计方法目前，世界各国刚性路面设计方法所依据的力学理论主要是弹性地基板理论，其基本假定如下：(1)板为具有弹性模量 E 和泊松比 u 的等厚体。(2)作用于板上的荷载，其施压面的宽度和长度均大于板厚，此时可用薄板弯曲理论进行计算，当施压面积很小时，需按厚板理论对它进行修正。(3)地基对板仅有竖向反力，即地基和板之间无摩阻力，同时地基与面板存在着完全的接触，即使在反力为负值(向下) 时也是如此。(4)地基顶面挠度同反力之间的关系，有着两种不同的假说：1)温克勒地基假说；2)半空间(半大限) 地基
22、假说。半空间地基假说要比温克勒地基假说更符合地基实际的工作情况，但在荷载作用于板边或板角隅处；对有限尺寸的矩形板，运用半无限地基板理论的计算方法无法解决不同的荷载组合作用于板上任何位置等问题，因此，在实际计算中常采用近似的数值计算方法一有限元法。根据我国的生产实践和科研成果，我国现行规范亦是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半无限体地基假说。路面厚度的设计方法有经验法和解析法两大类：经验法是以足尺试验路为基础，经过长期的观测建立起标准轴载作用次数、路面结构厚度和使用性能之间的经验公式，如美国的从 AASHO 法；解析法则是以结构分析为基础，利用弹性地基板理论来计算
23、荷载应力，并以疲劳开裂作为路面破坏临界状态，如美国的 PCA 法。我国目前仍采用解析法。板厚的确定，与混凝土的弹性模量、抗弯拉强度、土基、基层的力学性质、路面设计使用年限、交通量组成及其增长率、温度等众多因素有关。设计板厚的方法有多种，而设计标准可以概括为两种：1)以混凝土面板的使用特性在使用期末下降到行车所不允计的程度为标准；2)以使用年限期末混凝土面板出现疲劳开裂为临界状态做标准，我国现在就是采用这种标准。2临界荷位的确定混凝土路面设计是以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损坏作为设计标准的，因而选用使路面板产生最大综合疲劳损坏的位置作为临界荷位。根据大量的计算结果，对于考虑荷豆丁文档代下载
24、：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ ps标准轴载在临界荷位产生的未考虑接缝传荷能力的荷载应力，MPa；Kr考虑接缝传荷能力的应力折减系数；Kf产考虑设计使用年限内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数；Kc考虑超载和动载等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数。(1) ps 的计算根据大量的计算结果，可以绘制出单轴轴载作用于纵缝边缘中部的应力计算用图，如图 2-8-4。同时，利用同样的计算结果可回归出荷载应力的计算公式，对于作用荷载为标准轴载的情况，则该式可简化为：(2)Kr 的计算 混凝土路面的接缝具有一定的传荷能力。纵缝通常有三种形式：不设
25、拉杆的平缝或假豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 0.920.87(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值)；不设拉杆的平缝或自由边，K r 可取为 1.0。(3)Kf 的计算混凝土路面承受行车荷载的重复疲劳作用，其疲劳应力系数可按式(2-8-12)确定。Kf=Ne0.0516 (2-8-12)4温度应力计算混凝土面板内的温度沿其截面呈非线性分布。它一方面使混凝土面板由于板顶和板底的温度差而产生翘曲应力，另一方面出于板截面的平面变形而产生内应力。温度梯度作用在板边缘中点处产生的温度疲劳心力，可按式(2-8-13)确定。
26、t=Kt tm (2-8-13)式中： tm最大温度梯度时混凝土而板的温度应力，MPa；Kt考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。(1) tm的计算最大温度梯度时混凝土面板的温度应力(MPa)，按式(2-8-14)确定(2)Kt 的计算混凝土路面承受着不断变化的温度梯度作用，为了考虑其累计疲劳损耗，采用了与考豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ Kt，按所在地区公路自然区划和最大温度应力与混凝土设计弯拉强度的比值 tm/fcm，由表 2-8-10 确定。(2)板厚的确定按路面所承受的交通等级，参照表 2-8-11 选择初
27、估板厚，由式 (2-8-9)和 2-8-13 分别求得荷载疲劳应力和温度疲劳应力。当两者之和不大于混凝土设计弯拉强度 fcm 的 103和不低于 fcm 的 95时，则初估板厚可作为设计板厚。否则，应改选切估板厚，或改变板的平面尺寸，重新计算，直到满足上述要求为止。三、混凝土板厚的计算步骤1收集交通资料，包括：初始年日平均交通量和交通组成(即各种车辆的比例) ，方向分配系数(来向和去向的比例 )和车道分配系数(每个方向有两个以上车道时每个车道的比例)，交通量的年平均增长率。2利用以上资料，计算设计车道上的初始年日标准轴载作用次数 Ns；按表 2-8-1 确定公路的交通等级；按表 2-8-2 确
28、定其设计使用年限 T；根据公路的交通组成状况和车道宽度，按表 2-8-3 选定轮迹横向分布系数 ；然后计算设计车道使用年限内的标难轴载累计作用次数 Ne。3初拟路面结构，包括：路基干湿类型和土质，垫层类型和厚度，基层类型和厚度，面板初估厚度和平面尺寸。4根据混凝土设汁弯拉强度的最低要求，进行混凝土混合料组成设计。通过对混合料的强度测试，确定 28 天或 90 天设计弯拉强度 fcm，并且确定混凝土的弯拉弹性模量 Ec。5确定基层顶面计算回弹模量 Etc。对于新建公路，按初拟路面结构，确定各层的弹性模量，并利用图 2-8-1 确定基层顶面当量回弹模量；对于老路，用承载扳或弯沉法确定基层顶面的当量
29、回弹模量 Et。然后，按式 (2-8-5)和式(2-8-6)计算基层顶面的计算回弹模量。6计算荷载疲劳应力 p。先利用图 2-8-4 确定标准荷载产生的荷载应力；依据纵缝类型相交通等级，选定应力折减系数 Kr 和综合影响系数 Kc(表 2-8-4)。由第 2 步中得到的 Ne，按式(2-8-12)计算确定疲劳荷载应力系数 Kf。将以上各项相乘后即得到荷载疲劳应力 p。豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ t。由表 2-8-6，按公路所在自然区划选取最大温度梯度 Tg，按式(2-8-11)计算路面结构的相对刚度半径 r，按相
30、对板长 Lr 和板厚 h，出图 2-8-5 查取温度应力系数 Kx。由式(2-8-14)计算确定最大温度梯度时的温度应力 tm、按 tm/fcm 和公路所在地区的自然区划，查表 2-8-10 确定温度疲劳应力系数 Kt。 tm 同 Kt 相乘即得到温度疲劳应力 t。8检验 t 与 p 之和是否满足下列要求：095f cm p 十 t1.03f cm如满足，则初估定厚度可以作为设计厚度。如不满足，则重新拟定路面结构，重复第5 步以下的计算，直到上述要求满足为止，设计厚度取整至厘米。四、设计示例河南某地(5 区)一级公路拟建水泥混凝土路面，由交通调查和预测得知，设计车道在使用初期的标准轴载作用次数
31、为 880 次日 。路基土的回弹模量为 20Mpa。试确定混凝土面板所需厚度和板平面尺寸。解1交通分析由表 2-8-1 和表 2-8-2，此路面属重交通，设计使用年限为 30 年。取交通量年平均增长率为 5。由式(2-8-3)和表 2-8-3 取轮迹横向分布系数为 0.20，可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数 Ne 为2初拟路面结构由表 2-8-11 初估混凝土面层厚 24cm。基层选用水泥稳定砂砾，厚 20cm，E 2=400Mpa。垫层为天然砂砾，厚 20cm，E 3=150MPa。板的平面尺寸选为宽 375m，长 5.0m。纵缝为拉杆平缝，横缝为不设传力杆的缩缝(假缝) 。3板和地
32、基模量值的确定按表 2-8-5，取混凝土的设计抗弯强度 fcm=5.0MPa，弯拉弹性模量 Ec3.010 4MPa 由垫层和路基的模量比 E3E 01502075，垫层厚 20cm，查图 2-8-1，可得垫层顶面的当量模量为 EtE 0244，E t244x 20488MPa 。由基层和 Et的模量比 E2E t400488820，基层厚 20cm，查图 2-8-1，可得 Et254，由此，基层顶面的当量模量 Et254x 488124MPa 。满足表 2-8-8 中对基层顶面当量回弹模量的要求(100MPa)。由式(2-8-7)，计算荷载应力时的模量修正系数 n 为：豆丁文档代下载：htt
33、p:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ EtcnE t=176x1242182MPa由式(2-8-6)，计算温度应力时的模量修正系数 n 为 0.35，基层顶面的计算回弹模量 Etc035124434MPa。4荷载疲劳应力由 EcE tc30x1042182=137.6 和 h=0.87。由表 2-8-4，可得板边缘中部的最大应力为 ps149MPa。因纵缝为设拉杆平缝，取应力折减系数 Kro87。由表 2-8-4，选用重交通的综合系数 Kc=135。按式(2-8-12)，得疲劳应力系数 Kf 为Kf=Ne0.0516(426810 6)0.05
34、16220于是，荷载疲劳应力为 p=KrKfKc psO87x 220135149385MPa5温度疲劳应力河南5 区，由表 2-8-6 取最大温度梯度 Tg0.85Ccm由式(2-8-11)，混凝土结构的相对刚度半径为r0537h(E cE tc)1/3O.537x24(30000434) 1/3114cm板长为 5m，L/r=51144386。当 L/r=4386 和 h 24cm 时，由图 2-8-5 可查到Kx0.66由式(2-8-14)，得板边缘中点在最大温度梯度时的温度应力为：混凝土的设计抗弯拉强度为 fcm=5MPa。由 tmf cm2.045.0=0.048，查表 2-8-10
35、 可得到5 区的温度应力疲劳作用系数为 Kt0.57由此，由式(2-8-13)。计算温度疲劳应力为 tK t tm=0.572041 16MPa6检验初拟厚度 p 十 t385+1.16 501MPa0.95fcm=4.75 p 十 t =5.011.03f cm=5.15因而，所选路面厚度(24M)可以承受荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，选用这结构。第 10-4 节 水泥混凝土路面的构造一、接缝设置的原因混凝上面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。由于一年四季豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 2-
36、8-6a)。这些变形会受到面板与基础之间的摩阻力和粘结力，以及板自重和车轮荷载等的约束。致使板内产生过大的应力，造成板的断裂(图 2-8-6b)或拱胀破坏(图 2-8-6c)。由图 2-8-6 可见，由于翘曲而引起的裂缝，则在在裂缝发生后被分割的两块板体尚不致完全分离，还具有传递荷载的能力，倘若板体温度均匀下降引起收缩，则将使两块板拉开(图 2-8-6c)，从而失去传递荷载的能力。为了避免这些缺陷，水泥混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝把整个路面分割成为许多板块。水泥混凝土路面的接缝可分为纵缝和横缝两大类。与路线中线平行的接缝称为纵缝，与路线垂直的接缝称为横缝。接缝设计应能：控制收缩应
37、力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置；通过接缝提供足够的荷载传递；防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内。二、纵缝及其构造纵缝一般分为纵向缩缝和纵向施工缝。纵缝的宽度(即纵缝的间距或纵缝与自由边的间距)，应为一个车道的宽度，且不得超过 45m。实践证明，过宽时容易出现纵向裂缝，在短期内面板即发生破坏。当一次铺筑的宽度超过 45m ，应增设纵向缩缝。1纵向缩缝当一次铺筑的宽度大于 45m 时，应增设纵向缩缝。纵向缩缝可采用假缝加拉杆型，其构造如图 2-8-7 所示。设置拉杆，可以防止板块横向位移使缝隙扩大，拉杆应设置在板厚的 12 处；在缩缝上部设置的槽口，一般应在混凝土浇筑后，并达到一定的抗压强度(碎石混
38、凝土为 6.012.0MPa砾石混凝土为 9.012.0MPa)时，用切缝机进行切割，或在混凝土浇筑时振人木条。槽门深度要适中，过浅，则混凝土截面的强度削弱得不够，从而不能保证以后的开裂发生在接缝位置上；过深，则不规则断裂面面积过少，接缝传荷能力降低。根据经验，槽深般为板厚的 141/5 ，槽口宽度根据施工条件，宜尽可能窄些，通常为 38mm。2纵向施工缝由于施工条件等原因，当次铺筑宽度小于路面宽度需分两次以上浇筑时，则应设置纵向施工缝。纵向施工缝按其构造的不同，可分为平缝和企口缝两种形式：一般采用平缝，并应在板厚中央设置拉杆，以防止接缝张开和板的上下错动。其构造如图 2-8-8 所示。根据国
39、内外的实践经验，企口缝易产生破坏，其原因有：榫舌尺寸过大，降低了接缝处的强度，并可能导致榫舌破坏；大而深的企口，在浇筑混凝土时出现漏浆，榫舌和棱角变形，拆模困难、振动大，常给企口造成早期损伤，有时甚至振坏企口，需重新修补。这些损伤以细微纹潜于阴企口，在重复荷载作用下局部应力集中，导致裂缝发展直至破坏。豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 2-8-9 所示。胀缝必须贯穿到底，缝壁垂直：缝宽为 2025cm，在板厚的中央设置传力杆。传力杆的一半以上应涂沥青或加塑料套，并加长 10cm 的小套子，套底和传力杆头之间留 3cm 的
40、空隙(用纱头填)。其下部设接缝板(木板涂以沥青)，上部 34m 范围内灌填缝料进行封层。同结构物相接处或与其他公路交叉处的胀缝，无法设置传力杆时，可采用边缘钢筋型或厚边型：其构造如图 2-8-9a)、b)所示。设置胀缝，给施工带来不便。同时，由于施工时传力杆设置不当(未能正确定位) 或封缝不好等原因使胀缝处的混凝土板常出现碎裂等病害。使用经验和观测资料表明，胀缝间距较短的路段(100m 以下)，在使用过程中往往会出现胀缝缝隙增大，使依靠集料嵌锁作用的接缝传荷能力大大降低；且因填缝料难于保持其效能，砂石等杂物便易于落入缝内，造豆丁文档代下载：http:/ （0.1 元/篇）造纸，印染染料请选择 宏浩染料推荐好文档当选：http:/ 或不设(仅在同结构物交接处设)胀缝，一方面便利了施工，另一方面约束了板的位移减少了接缝缝隙，使传荷能力增加，错台、碎裂和拱起等病害减少。因此，胀缝只设置在以下场合：邻近桥梁或其他固定构筑物处；与柔性路面相接处；板厚改变处；隧道口；小半径平曲线和凹形竖曲线纵坡变换处。在邻近构造物处的胀缝，应根据施工温度至少设置两条。除上述位置以外的胀缝宜尽量不设或少设，其间距可根据施工温度、混凝土集料的膨胀性并
