水泥混凝土路面结构
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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组成
水泥混凝土路面结构组成
水泥混凝土路面是道路中常见的路面类型之一，其主要结构组成包括路基、基层、底基层、面层等几个部分。
1. 路基：是路面下方的自然或人工基础，通常由填方或挖方得到。
路基的主要作用是承载路面的重量和交通荷载，同时还要起到排水和防止沉降的作用。
2. 基层：是路面结构中紧贴路基的第一层，通常采用石灰土、砂石等材料铺设而成，主要作用是承载路面的荷载和传递荷载到路基上。
3. 底基层：是基层上面的一层，通常采用碎石、混凝土等材料铺设而成，主要作用是提高路面的承载力和稳定性。
4. 面层：是路面结构中最上面的一层，通常采用水泥混凝土铺设而成，主要作用是承载车辆荷载和提供平稳的行车表面。
除此之外，水泥混凝土路面还需要设置路缘石、排水沟、雨水口等配套设施，以保证路面的排水、通行和安全性。
总之，水泥混凝土路面的结构组成复杂，各层之间相互协调、密切配合，才能形成一个完整、稳定的路面体系，确保道路畅通、安全。
- 1 -。
水泥混凝土路面—水泥混凝土路面设计
计算厚度加6mm磨损厚度后，按10mm向上取整，作为混凝土 面层的设计厚度。
1 交通分析——交通荷载分级
水泥路面的设计轴载及轴载换算
按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以轴重100kN的单轴-双轮
组荷载作为设计轴载。对极重交通荷载等级的水泥混凝土路面，宜
选用货车中占主要份额特重车型的轴载作为设计轴载。各级轴载作
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，厚度 不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设封层。
面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。
平面尺寸及接缝设计
❖ 平面布局宜采用矩形分块，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。
❖ 纵向接缝的间距（板宽）宜在3.0~4.5m范围内选用。 ❖ 横向接缝的间距（板长）应按面层类型和厚度选定（普通水泥混
混凝土面层板的温度翘曲应力系数CL与单层板公式不同。
温度翘曲应力系数CL
CL
1 11
sinh t cost cosht sin t cost sin t sinh t cosht
t L / 3rg
knrg4 Dc r3 knr4 Dc rg3
1
r
Dc
Dc
Db Db
kn
r ( pr tr ) fr r ( p.max t.max ) fr
r bpr fbr
水泥混凝土路面设计示例
设计示例
公路自然区划Ⅲ区新建一条高速公路，单向三车道，行车道宽 11.75m。路基土为黄土（低液限粉土），路床顶距地下水位2.0m， 当地粗集料主要为花岗岩。拟采用碾压混凝土做基层。应交通调查分 析得知，设计轴载Ps=100KN，最重轴载Pm=250KN，设计车道使用 初期设计轴载日作用次数为42000，交通量年平均增长率为7%。试 设计该路面厚度。
1 交通分析——交通荷载分级
水泥路面的设计轴载及轴载换算
按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以轴重100kN的单轴-双轮
组荷载作为设计轴载。对极重交通荷载等级的水泥混凝土路面，宜
选用货车中占主要份额特重车型的轴载作为设计轴载。各级轴载作
贫混凝土或碾压混凝土基层上应铺设沥青混凝土夹层，厚度 不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层上应设封层。
面层宜采用设接缝的普通水泥混凝土。
平面尺寸及接缝设计
❖ 平面布局宜采用矩形分块，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。
❖ 纵向接缝的间距（板宽）宜在3.0~4.5m范围内选用。 ❖ 横向接缝的间距（板长）应按面层类型和厚度选定（普通水泥混
混凝土面层板的温度翘曲应力系数CL与单层板公式不同。
温度翘曲应力系数CL
CL
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水泥混凝土路面设计示例
设计示例
公路自然区划Ⅲ区新建一条高速公路，单向三车道，行车道宽 11.75m。路基土为黄土（低液限粉土），路床顶距地下水位2.0m， 当地粗集料主要为花岗岩。拟采用碾压混凝土做基层。应交通调查分 析得知，设计轴载Ps=100KN，最重轴载Pm=250KN，设计车道使用 初期设计轴载日作用次数为42000，交通量年平均增长率为7%。试 设计该路面厚度。
水泥混凝土路面结构计算讲义
11
一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析
3、其他应力
除荷载应力与温度应力外尚有以下几种应力：
（1）湿度应力
A、由于板的含水量变化而产生的水平方向的压应力或拉应力； B、由于板的顶面和底面的含水量的差别产生的翘曲应力。
15
一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
三、交通荷载分析
（一）、交通调查与分析
1、可利用当地交通量观测站的观测和统计资料，或者通过实地设立站点进行交通量观测和 统计，获取所设计道路的初期年平均日交通量（双向）及其车辆类型组成的数据，剔除2轴 4轮及以下的客、货运车辆交通量，得到包括大型客车交通量在内的初期年平均日货车交通
5
一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（一）、作用于混凝土板上的应力
1、荷载应力
由于行驶车辆的荷重所产生的应力；
2、温度应力
由于混凝土板的温度变化或板中温度分布不均匀所产生的应力；
3、其它应力
由于板中含水量变化所产生的应力，以及路基、底层体积变化所产生
的应力；
以上应力在实际的混凝土路面板中乃是综合存在着。
6
一、水泥混凝土路面结构计算原理
第一部分 水泥混凝土路面结构计算原理
二、混凝土板的应力状态
（二）、应力分析
1、荷载应力
车轮荷载对于混凝土板产生如下应力：
（1）由于荷重产生垂直方向的压应力； （2）由于荷重产生横向弯曲应力。
水泥混凝土路面结构组合设计
冻地区的中湿类、潮湿类和过湿类路基，当冰冻线深度 达到路基的易冻胀土层时，在易冻胀土层上应设置防冻垫层或用不易冻 胀土置换冰冻线深度范围内的易冻胀土。
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。
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。
水泥混凝土路面结构认知
三、混凝土面板 1.混凝土面板的形状和尺寸
混凝土面板一般采用矩形。板宽按路面宽度和每个车道宽度 ，在3.0～4.5m范围内确定。板长按面层类型和厚度选定。
（1）普通混凝土面层一般为4～6m，在昼夜气温变化较大的 地区，或地基水文情况不良路段，应取低限值，反之取高限，面 层板的长宽比不宜超过1.3，平面尺寸不宜大于25㎡；
均应锚固在砼板内。
（）
3.水泥混凝土路面中传力杆应选用圆钢筋。 （ ）
三、简答题 1.与其他类型路面相比，混凝土路面具有哪些优、缺 点？ 2.水泥混凝土路面为什么要设置接缝？有哪些类型？ 并简述各自的构造特点。
二、水泥混凝土面层的特性
1.水泥混凝土路面的优点 （1）强度高、耐久性好。 （2）稳定性好。 （3）平整度和粗糙度较好。 （4）养护维修费用少，运输成本低。
2.水泥混凝土路面的缺点 （1）接缝多且易损坏。 （2）噪声较大。 （3）开放交通较迟。 （4）维修困难。
3.水泥混凝土路面的力学性能与路用性能要求
（2）碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6～10m； （3）钢筋混凝土层面一般为6～15m。
2.混凝土面板的厚度 其选用的最小厚度按交通性质的不同在200～ 260mm参考范围选定。 3.混凝土面板表面构造 为增强路面粗糙，防止汽车车轮打滑，保证行 车安全，应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制 作路面表面构造。
四、水泥混凝土路面的接缝
图 路面接缝设置 1-横缝；2-纵缝
1.纵缝 至少一个车道宽且不得超过 4.5m，一般按3-4.5m设置。 （1）纵向施工缝
1）设置：一次铺筑宽度小于路面宽 度，即按一个车道进行铺筑时。
2）构造：平缝或企口逢+拉杆型。
图 纵缝构造（尺寸单位：mm） a）纵向施工缝；b）纵向缩缝
水泥混凝土路面—水泥混凝土路面的构造
通常选用2根直径为12~16mm的螺纹钢筋，置于面层底面之上 1/4厚度处并不小于50mm，间距为100mm，钢筋两端向上弯起。
2.角隅钢筋
承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角 隅，宜配置角隅钢筋。
通常选用2根直径为12~16mm的螺纹钢筋，置于面层上部，距顶 面不小于50mm，距边缘为100mm。
水泥混பைடு நூலகம்土路面构造
一.混凝土路面的构造
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规 范取用。
路面接缝设置 1—横缝 2—纵缝
2.横向接缝
1）横向接缝的分类 垂直于行车方向的接缝，包括缩缝、胀缝和工作缝
（1）缩缝 保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从
而避免产生不规则的裂缝。 （2）胀缝
保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热 天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。 （3）施工缝
因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。 常设置在缩缝、胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向 整体性。
3）传力杆
传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距可按下面表选用。 最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。
传力杆尺寸和间距（mm）
4）施工缝的构造及设置
每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝， 其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。
设在缩缝处的施工缝，应采用传力杆的平缝形式，其构造如图a) 所示;
1）缩缝的构造及设置
横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。特重和重交通 公路、收费广场以及邻近胀缝或自由端部的3 条缩缝，应采用设传 力杆假缝形式，其构造如图a)所示。
2.角隅钢筋
承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角 隅，宜配置角隅钢筋。
通常选用2根直径为12~16mm的螺纹钢筋，置于面层上部，距顶 面不小于50mm，距边缘为100mm。
水泥混பைடு நூலகம்土路面构造
一.混凝土路面的构造
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规 范取用。
路面接缝设置 1—横缝 2—纵缝
2.横向接缝
1）横向接缝的分类 垂直于行车方向的接缝，包括缩缝、胀缝和工作缝
（1）缩缝 保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从
而避免产生不规则的裂缝。 （2）胀缝
保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热 天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。 （3）施工缝
因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。 常设置在缩缝、胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向 整体性。
3）传力杆
传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距可按下面表选用。 最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。
传力杆尺寸和间距（mm）
4）施工缝的构造及设置
每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝， 其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。
设在缩缝处的施工缝，应采用传力杆的平缝形式，其构造如图a) 所示;
1）缩缝的构造及设置
横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。特重和重交通 公路、收费广场以及邻近胀缝或自由端部的3 条缩缝，应采用设传 力杆假缝形式，其构造如图a)所示。
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水泥混凝土路面结构
路面结构为:
15CM水泥稳定碎石(水泥5%)
30CM石灰土(灰10%)
总厚度：53CM
4.3.1灰土基层
施工顺序：铺土→铺灰→拌合洒水→碾压→初期养护。
施工要点：土料要筛，土粒粒径不大于1.5cm,筛余及时清理外运.根据设计厚度适当备料,石灰可按比例与素土拌合均匀,控制虚铺厚度,一层达到设计厚度和标高,并根据路宽撒出路面施工边缘线,以便后做路缘石等。
干拌均匀后,撒水渗透2-3小时,在进行湿拌,湿拌2-3遍,做到灰土拌合均匀,颜色一致。
混合料含水量控制在18~20%左右，使混合料紧握成团、轻撒即散为宜。
石灰土经机械碾压后现场试验员按规定随即抽样检查，并随时测量其高程、平整度，若达不到要求者，补压或返工。
4.3.2水泥稳定碎石层
水泥稳定碎石层按设计要求比例将碎石与水泥拌合均匀(水泥5%)后,用压路机充分碾压,保证密实。
4.3.3水泥混凝土路面
按设计要求设置伸缩缝，分块浇筑砼。
浇筑时要振捣密实，
特别是边角地方一定要加强振捣，保证混凝土质量。
砼路面连续浇筑时，应将填缝板预先埋入砼中。
根据设计坡度提浆抹面，待达到一定强度时，用路面压花机将路面压花成型，并用草苫覆盖养护。
砼路面使用前，必须检查试块强度，当抗压强度达到75%时，方可开放交通。
质量要求：砼路面表面无裂缝、脱皮、麻面和起砂等缺陷，其接缝高差高度不得大于2mm，纵缝、横缝必须沿全长做通，且上下贯通。
纵缝横缝直线度的允许偏差：纵缝在20m长度内不得大于20mm，横缝在路宽内不得大于10mm。