水泥混凝土路面设计 2
水泥混凝土路面设计
第六章水泥混凝土路面设计1.设计资料新建永州至蓝山高速位于自然区划Ⅳ区，采用普通混凝路面设计，双向四车道，路面宽 26m，交通量年平均增长率为8.0%2.交通分析使用初期设计车道每日通过标准轴载作用次数N s根据昼夜双向交通量统计，有使用初期设计车道日标准轴载换算车型前后轴轴轮数Pi(kpa)轴载系数交通量N iδi (P i /100) 16δi Ni小客车前轴1–116000后轴1–123中客车前轴1–1500 SH130后轴1–21大客车前轴1–1400 CA50后轴1–21小货车前轴1–11000 BJ130后轴1–21中货车前轴1–1600 CA50后轴1–21中货车前轴1–1400 EQ140后轴1–21大货车前轴1–149400 JN150后轴1–21特大车前轴1–1日野后轴1–21300KB222拖挂车前轴1–1601200五十铃后轴3–21000〔小于 40KN的单轴和小于 80KN的双轴略去不计，方向分配系数为a=0.5 ，车道分配系数为 b=0.8 〕。
na i N i (Pi)16N s a bi 1100 ×使用年限内的累计标准轴次N e查?公路水泥混凝土路面设计标准? (JTG D40—2021) ，设计基准期为 t =30a ，临界荷位处轮迹横向分布系数取0.2, 交通量年平均增长率 g γ=8.0%，累计标准轴次〔使用年限内的累计标准轴次〕 ：N s [(1 g ) t1] 3657N eg 1.74 10故此路属于重交通等级3. 初拟路面结构查?公路水泥混凝土路面设计标准?(JTG D40—2021) 水泥混凝土面层厚度的参考范围：高速公路〔重交通等级〕平安等级为一级，变异水平为低级；按设计要求，根据路基的干湿类型，设计6 种方案，并进行方案比选。
枯燥状态方案一：(1) 初拟路面结构初拟水泥混凝土面层厚度 h=25cm 。
基层选用水泥稳定碎石，厚度 h 1=15cm 。
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。
水泥混凝土路面施工组织设计
水泥混凝土路面施工组织设计一、项目概述本项目是一项水泥混凝土路面施工工程，旨在对某地区的道路进行改造和升级，提高道路的承载能力和使用寿命。
本文将详细介绍施工组织设计的内容，包括施工组织方案、施工方法和施工进度等。
二、施工组织方案1.施工组织原则根据工程特点和施工要求，本项目的施工组织方案应遵循以下原则：（1）安全第一：确保施工过程中的安全，采取必要的安全防护措施；（2）高效施工：合理安排施工工艺和施工顺序，提高施工效率；（3）质量保证：严格按照相关标准和规范进行施工，确保工程质量；（4）环境保护：采取措施减少施工对环境的影响。
2.施工组织步骤（1）前期准备：组织编制施工方案、施工图纸和施工技术措施等，确定施工人员和机械设备的需求，并进行采购和调配。
（2）施工准备：对施工现场进行清理，确保施工区域的平整和无障碍物；搭建施工临时设施，包括办公室、仓库和工人宿舍等。
（3）施工工艺：按照施工方案，采用适当的施工工艺进行施工，包括路面基层处理、混凝土浇筑和养护等。
（4）质量控制：严格按照相关标准和规范进行施工，进行质量检查和验收，确保工程质量。
（5）安全管理：建立完善的安全管理制度，进行安全教育和培训，加强现场安全监督和检查，确保施工安全。
三、施工方法1.路面基层处理（1）清理：清除路面上的杂物和积水，确保施工面干燥清洁。
（2）修补：对已有的路面进行修补，包括填补裂缝、修复坑洞等。
（3）压实：使用压路机对路面进行压实，提高基层的密实度。
2.混凝土浇筑（1）准备混凝土：按照设计要求，准备好配合比和原材料，进行混凝土的搅拌和调配。
（2）浇筑：采用机械浇筑的方式，将混凝土均匀地倒在路面上，并使用振动器进行均匀压实。
（3）养护：对已浇筑的混凝土进行养护，包括保湿和防止外界温度对混凝土的影响。
3.施工进度根据工程规模和施工条件，制定合理的施工进度安排，包括施工起止时间、工序安排和里程碑节点等。
同时，根据实际施工情况，及时调整施工进度，确保工程按时完成。
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。
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设计是道路工程设计的重要组成部分，其设计原则和规范的制定对保障道路的安全和使用寿命具有重要意义。
随着科技的进步和经验的积累，水泥混凝土路面设计规范也在不断完善和更新。
以下是最新规范下的水泥混凝土路面设计内容。
一、基本要求1.路面设计应满足道路使用功能的需要，保证安全、舒适和可持续使用。
2.路面设计应考虑当地气候条件、交通量和设备状况等因素，确定适当的厚度和结构形式。
3.路面设计应满足最低使用期限要求，并考虑日常维护和修复的便利性。
二、材料选择1.水泥：采用符合国家标准的水泥，确保材料质量和性能的稳定性。
2.粗细骨料：采用符合国家标准的骨料，保证骨料的强度和稳定性。
3.混凝土配合比：根据设计要求，选择合适的配合比，确保混凝土的强度和耐久性。
三、路面厚度设计1.路面厚度应根据设计交通量、使用年限和地质条件等因素确定，确保路面的承载能力和使用寿命。
2.路面厚度设计应满足最小标准厚度要求，并考虑增加适当的厚度以提高路面的耐久性。
3.路面厚度设计应考虑垮塌、裂缝和变形等因素，避免由于路面不均匀沉降引起的损坏。
四、路面结构1.路面结构形式应根据设计交通量和地理条件等因素确定，包括刚性路面、半刚性路面和柔性路面等形式。
2.刚性路面一般适用于交通量较大的道路，半刚性路面适用于交通量适中的道路，柔性路面适用于交通量较小的道路。
3.路面结构形式应考虑降低噪音、提高舒适性和减少油污等因素，并采取合适的措施进行防滑处理。
五、施工工艺1.路面施工应按照国家标准和规范的要求进行，采用适当的施工方法和工艺措施。
2.路面施工应进行充分的土质处理和水平校正，确保路面的平整度和纵坡要求。
3.路面施工应严格控制施工质量和厚度，避免出现坑洼、裂缝和不均匀沉降等问题。
六、养护管理1.路面养护管理应建立完善的制度和方案，包括定期巡检、维护和修复等工作内容。
2.路面养护管理应及时发现和处理路面损坏和缺陷，减少进一步扩大和加剧的可能性。
水泥混凝土路面施工组织设计
水泥混凝土路面施工组织设计一、项目概述水泥混凝土路面施工是道路建设中的重要环节之一，它直接影响着道路的使用寿命和行车安全。
本文将就水泥混凝土路面施工组织设计进行详细阐述，包括施工步骤、施工方案、施工机械和设备等方面的内容。
二、施工步骤1. 前期准备在施工前，需要进行充分的前期准备工作。
包括确定施工地点、制定施工计划、编制施工图纸和材料清单等。
2. 地面处理施工前需要对道路基层进行处理，包括清理、平整和加固。
清理工作包括清除杂物、泥土和油污等，平整工作包括填补坑洞和修复损坏的路面，加固工作包括加铺碎石层和压实。
3. 模板安装根据设计要求和路面形状，安装模板。
模板的安装应保证平整、牢固，以确保水泥混凝土浇筑后的路面平整度和均匀度。
4. 混凝土浇筑在模板安装完成后，进行混凝土的浇筑工作。
混凝土应按照设计配合比进行搅拌，并在浇筑前进行试验以确保其质量。
浇筑时应注意控制浇筑速度和均匀性，避免出现空鼓和裂缝等问题。
5. 养护混凝土浇筑完成后，需要进行养护工作。
养护的目的是保持混凝土的湿润和温度稳定，以促进其早期强度发展和防止开裂。
养护时间一般为7-14天，具体根据气候条件和混凝土类型而定。
三、施工方案1. 施工工艺根据施工步骤，制定详细的施工工艺方案。
包括施工顺序、施工方法、施工机械和设备的选择等。
施工工艺应考虑到施工效率和质量要求，确保施工过程的顺利进行。
2. 施工进度计划在制定施工方案的同时，需要制定详细的施工进度计划。
根据工期和资源情况，合理安排施工任务和时间节点，确保施工进度的合理性和可行性。
3. 安全措施在施工过程中，应采取必要的安全措施，保障施工人员和周围环境的安全。
包括设置警示标志、划定施工区域、配备安全防护装备等。
四、施工机械和设备1. 混凝土搅拌站混凝土搅拌站是生产混凝土的重要设备，用于搅拌混凝土原料，保证混凝土的质量和配合比。
搅拌站应具备自动化控制系统和质量监测设备，以确保生产过程的稳定性和可控性。
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。
水泥混凝土路面施工组织设计
水泥混凝土路面施工组织设计一、项目背景在城市交通建设中，道路是连接各个区域的重要交通枢纽。
为了提高道路的承载能力、耐久性和平整度，水泥混凝土路面成为一种常见的选择。
本文将详细介绍水泥混凝土路面施工组织设计，包括施工方案、施工流程、施工人员和设备的组织安排等。
二、施工方案1. 路面设计：根据道路使用情况、交通流量和设计要求，确定水泥混凝土路面的厚度、配筋、施工层次等参数。
确保路面的承载能力和耐久性。
2. 施工工艺：确定施工工艺，包括路面基层处理、模板安装、混凝土浇筑、养护等。
确保施工质量和进度。
三、施工流程1. 路面基层处理：清理路面，清除杂物和泥土，确保基层平整、坚实。
如果需要，进行填土和夯实处理。
2. 模板安装：根据设计要求，安装适当的模板，用于控制混凝土的形状和厚度。
3. 混凝土浇筑：按照设计要求，将预制的混凝土均匀地倒入模板内，使用振动器进行浇筑和压实，确保混凝土的密实性和平整度。
4. 养护：在混凝土浇筑完成后，进行养护措施，包括覆盖保湿膜、喷水养护等，以保持混凝土的湿润和温度适宜，促进混凝土的强度和耐久性发展。
四、施工人员和设备的组织安排1. 施工人员：根据施工规模和工期，确定所需的施工人员数量和专业。
包括施工队长、操作工、技术人员等。
确保施工人员具备相关技能和经验。
2. 施工设备：根据施工工艺和规模，确定所需的施工设备。
包括挖掘机、平地机、混凝土搅拌车、振动器等。
确保设备的正常运行和施工效率。
五、安全措施1. 安全培训：对施工人员进行安全培训，提高其安全意识和应急处理能力。
2. 安全设施：设置安全警示标志和围栏，确保施工现场的安全。
3. 安全检查：定期进行安全检查，发现并解决施工中存在的安全隐患。
六、质量控制1. 施工材料：选择符合国家标准的水泥、骨料和添加剂，确保施工材料的质量。
2. 施工工艺：按照施工方案和规范要求，严格执行施工工艺，确保施工质量。
3. 质量检测：对混凝土进行抽样检测，检验其强度、密实性和平整度等指标。
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4. 破坏类型和设计标准
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：
1) 断裂；2) 唧泥；3) 错台；4) 拱起；5) 接缝挤碎等
从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设计应以 防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能的角度 ，应严格控制接缝两侧的错台量。
图16-11 混凝土路面板的翘曲变形 a)气温升高时； b)气温降低时
假设：温度沿板断面呈直线变化、板和地基始终保持接 触，不计板自重。
第五节 水泥砼路面结构组合设计
一、面层混凝土板
➢应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。 ➢一般采用设接缝、不配筋的普通混凝土； ➢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。 ➢对于承受特种交通高速公路，可以选用连续配筋混凝土面 层或选用连续配筋混凝土路面加沥青混凝土面层的复合式路 面结构。
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或翘 曲应力。
1. 胀缩应力
混凝土浇筑的初期，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。
混凝土板温度升高时，如果未设置胀缝，板的膨胀受阻， 板内将出现膨胀应力。
为了减少收缩应力，在混凝土板内设置各种接缝，板被 划分为有限尺寸的板块。这时板的自由收缩受到板与基础 的摩阻力所约束，此摩阻力随板的自重而变。因变形受阻 而产生的板内最大应力出现于板长的中央。
板划分为有限尺寸板块后，因收缩而产生的应力很小， 可不予考虑。
混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与 温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有关。
路面板防止两种因素综合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载 疲劳应力(σp)与温度疲劳翘曲应力(σt)和不超过混凝土的抗弯拉 强度(fcm)，即
σp+σt≤fcm
为了防止混凝土路面拱起、错台、接缝挤碎和唧泥，除了采 用排水基层、耐冲刷基层和增强接缝传荷能力外，还可加强日 常养护等。
二、水泥混凝土路面结构设计内容
1. 路面结构层组合设计 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. 混凝土路面(连续配筋、钢筋混凝土路面)的钢筋配筋率设计
三、混凝土路面结构设计理论与方法
1. 世界各国：
以弹性地基板的荷载应力、温度应力分析方法为基本理 论，以混凝土路面板的弯拉应力作为极限状态和设计控制指 标。
五、混凝土路面交通等级
1. 设计基准期
2. 轴载当量换算
Ns
n
i Ni
i 1
Pi 100
16
3. 交通调查与轴载分析
由于轻型车对混凝土路面的疲劳损伤可以不计，因此将 统计的年平均日交通量中的2轴4轮以下的轻型客货车辆所 占的交通量剔除不计，从而得到设计基准期初期的年平均 日货车交通量（双向）。
3) 同时，由于混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不 大，所以在力学图式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹 性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算。
3. 混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度
1) 混凝土的抗弯拉强度远低于抗压强度，在车轮荷载作用 下当弯拉应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时，混凝土板 便产生断裂破坏。
2) 在车轮荷载的重复作用下，由于疲劳效应混凝土板会在 低于其极限抗弯拉强度时出现破坏。
3) 板顶面和底面的温差会使板产生温度翘曲应力，板的平 面尺寸越大，翘曲应力也越大。
4) 水泥混凝土为脆性材料，在断裂时相对拉伸变形很小， 在荷载作用下土基和基层的变形情况对混凝土板的影响很 大，不均匀的基础变形会使混凝土板与基层脱空。
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 D40-2011: 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。
第一节 概述
一、混凝土路面结构特征
1. 水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系
2. 采用弹性地基板理论进行分析计算
1) 混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和土 基的相应模量和强度；
2) 其次，混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其 1/6～1/7，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉 应力；
2. 翘曲应力
1) 当气温变化较快时，板顶面与底面产生温度差，胀缩变形 大小也就不同。
2) 当气温升高时，板顶面温度较其底面高，板顶膨胀变形较 板底的大，则板中部隆起；当气温下降时，板顶面温度较其 底面板低，板顶收缩变形较板底大。
3) 因而板的边缘和角隅翘起。由于板的自重、地基反力和相 邻板的钳制作用，使部分翘曲变形受阻，从而使板内产生翘 曲应力。
再乘以方向系数（通常为0.5）和车道分布系数才能得到 设计车道在设计基准初期的年平均日货车交通量ADTT。
由轴载谱和轴载当量换算系数计算得到设计车道使用初期 的标准轴载日作用次数：
Ns
ADTT 3000niBiblioteka (k p,ij pij )i
j
kp,ij—各种轴型不同轴载级位的标准轴载当量换算系数； ni—每3000辆2轴6轮以上客、货车辆中i种轴型出现的次数； Pij—i种轴型j级轴载的频率(以分数计)
4.标准轴载累计当量作用次数
Ne
Ns
[(1 gr gr
)t
1] 365
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。
1. 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。