路面设计 兰州交通大学兰州交通大学 李波李波 博士博士目 录1.概述2.沥青路面3.沥青路面设计4.水泥混凝土路面5.水泥混凝土路面设计6.路面设计实例1.11.1路面的基本要求路面的基本要求有足够的强度和刚度有足够的稳定性有足够的平整度有足够的抗滑性有足够的耐久性有环保性1.2 1.2 路面的分类与分级路面的分类与分级n按路面等级划分n高级路面n次高级路面n中级路面n低级路面n按路面结构力学特性分类n柔性路面n刚性路面n半刚性路面1.3 路面的基（垫）层材料路面的基（垫）层材料1.3.1路面垫层材料路面垫层材料垫层根据选用的材料不同，分为透水性垫层和稳定性垫层。透水性垫层是由松散的颗粒材料如砂、砾石、炉渣、片石、锥形块石及圆石等构成。稳定性垫层是由整体性材料如水泥稳定土、煤渣石灰稳定土等构成。1.3.2 路面基层材料路面基层材料基层材料按材料力学特性可分为半刚性基层、柔性基层和刚性基层。按材料组成不同可分为有机结合料稳定类和无机结合料类。常用的基层、底基层材料类型见表1-1。基层（底基层）类型材料类型稳定沥青类（柔性基层）沥青碎石、沥青稳定碎石、排水式沥青碎石水泥混凝土类（刚性基层）碾压混凝土、贫混凝土等无机结合料稳定类（半刚性基层）水泥稳定类水泥碎石、水泥沙砾、水泥土等石灰工业废渣类石灰粉煤灰（二灰）、二灰碎石、二灰沙砾、二灰土石灰稳定类石灰碎石土、石灰砾石土、石灰土、石灰土碎石等粒料类（柔性基层）嵌锁型泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等级配型级配碎石、级配砾石、级配沙砾等表表1-1 1-1 各种常用基层、底基层类型各种常用基层、底基层类型2. 沥青路面沥青路面 2.1 概述概述2.1.1 沥青路面及结构组合形式沥青路面及结构组合形式1）沥青路面 由沥青作为结合料，结合矿料修筑面层，并和基层（底基层）、路基（堑层）共同组成的路面结构。2）沥青路面结构组合松散粒料做基层无机结合料稳定材料做基层沥青类材料做基层水泥混凝土板做基层3)根据不同基层材料结构可组成三种典型路面结构类型。半刚性基层沥青路面半刚性基层或底基层的沥青路面结构。柔性路面各结构层由沥青混合料，或沥青贯入碎石、或冷拌沥青混合料、级配碎石、沙砾等柔性材料组成的结构。复合式路面采用贫混凝土、混凝土等刚性基层的沥青路面。2.1.2 沥青路面的损害类型沥青路面的损害类型u1）裂缝 荷载型裂缝 横向裂缝 反射裂缝 非荷载型裂缝 裂缝 纵向裂缝 温缩裂缝 网状裂缝 u2）车辙 车辙一般是在温度较高的季节，车辆反复碾压下产生塑性流动而逐渐形成的。u3）松散剥落 是指沥青从矿料表面脱落，在车辆的作用下沥青面层呈现松散状态，以致从路面剥落形成坑凹。u4）表面抗滑不足 沥青路面在使用过程中，表面集料被逐渐磨光，或者出现沥青层泛油，使得沥青层表出现光滑。u5）其他病害 包括泛油、坑洞、波浪、拥包、啃边等。2.1.3 2.1.3 沥青路面的基本要求沥青路面的基本要求高温稳定性高温下抵抗永久变形的能力；低温抗裂性抵抗低温抗裂的能力；水稳定性抵抗水损害的能力，密级配路面抗渗和排水路面透水；耐久性抵抗老化与荷载重复作用的能力；抗滑能力保证不利情况下车辆安全形势的能力。2.2 2.2 沥青路面的原材料沥青路面的原材料p 沥青材料沥青材料l石油沥青l乳化石油沥青l改性沥青p粗集料粗集料l是指集料中粒径大于4.75mm（或2.36mm）的那部分材料，包括碎石、破碎碎石、筛选砾石、钢渣、矿渣等。 p细集料细集料l是指集料中粒径小于4.75mm（或2.36mm）的那部分材料。沥青面层的细集料可采用机制砂、天然砂、石屑。p填填 料料l填料的粒径小于0.6mm，是采用由石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细的矿粉。2.3 2.3 沥青混合料组成设计沥青混合料组成设计n沥青混合料分类沥青混合料分类密集配沥青混凝土混合料（AC）沥青马蹄脂碎石混合料（SMA）半开级配沥青碎石混合料，设计空隙为6%12%（AM）密级配沥青稳定碎石混合料，设计空隙为3%6%（ATB）排水式沥青稳定碎石混合料，设计空隙大于18%（ATPB）排水式开级配磨耗层，设计空隙大于18%（OGFC）n沥青混合料的配合比设计沥青混合料的配合比设计 沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段。我国公路沥青路面施工技术规范（JTG F-2004）明确规定，采用马歇尔实验配合比设计方法。3.3.沥青路面设计沥青路面设计3.1 3.1 概述概述u沥青路面设计的内容沥青路面设计的内容结构组合设计材料组成设计厚度设计验算结构方案比选路肩构造设计排水系统设计u沥青路面结构设计的原则沥青路面结构设计的原则路基路面整体综合设计原则密切结合自然条件及实践基础原则满足交通与使用要求原则因地制宜、合理选材原则保护自然生态与沿线环境原则工厂及机械化施工、方便施工原则技术与经济性并重原则分期修建、方便养护原则u沥青路面结构设计方法种类沥青路面结构设计方法种类经验法：经验法：AASHTO法；CBR法。 依据调查或大型试验总结得到的设计方法，其特点是符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。力学经验法（力学经验法（M-E）：）：AI法；SHELL法；我国设计方法。 依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数的确定，其特点是理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。u沥青路面结构设计方法种类沥青路面结构设计方法种类典型结构法：典型结构法：法国方法；中国八五研究成果。 通过调查，总结得到的与交通量等参数有关的结构图，特点是减少了设计的随意性，具有结构使用性能明确，结构图统一。优化设计法优化设计法 通过目标函数优化，使其具有性能与费用的最优性，但尚不成熟u沥青路面厚度设计的基本过程沥青路面厚度设计的基本过程确定交通量：如车型、轴重、轮胎压力、各车型通过数及横向分布；路面结构组合：确定材料品种及其它参数；参数修正：路面设计的指标与标准确定：运用基本关系式进行设计计算或验算n沥青路面的轴载换算沥青路面的轴载换算轴载当量换算的原则等破坏原则：不同标准轴载使用末期达到相同的临界状态为标准。即对同一种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次数为N2，此时甲乙两种轴载作用在使用末期的破坏状态相同；等厚度原则：对某一种交通组成，不同标准轴载换算换算所得轴载作用次数设计计算确定的路面厚度相同。弯沉及沥青层底拉应力为设计指标的换算公式： -标准轴载的当量轴次(次/日) -被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）,适宜25130KN -轴数系数； 当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数 系数为1；当轴间距小于等于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： -轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为，四轮组为0.38。半刚性材料层底拉应力为设计指标的换算公式： -标准轴载的当量轴次(次/日) -被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）,适宜50130KN -轴数系数； 当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数 系数为1；当轴间距小于等于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： -轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为，四轮组为0.09。n沥青路面的交通等级沥青路面的交通等级 我国沥青路面按其承担的交通荷载轻重划分为四个交通等级，即：轻、中等、重、特重，具体以两种划分方法进行计算后取较高等级进行定级。交通等级BZZ-100KN累计标准轴次Ne(万次/车道)中型以上货车及大客车（辆/日.车道）轻交通300250030003.2 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计l沥青路面结构组合设计的基本原则沥青路面结构组合设计的基本原则总原则总原则： 面层耐久、基层坚实、土基稳定具体要求具体要求：适应行车荷载作用的要求：从上至下，从薄到厚，从强到弱，表层抗滑、抗磨耗在各种自然因素作用下稳定性好:具有很好的水稳定性和温度稳定性考虑结构层的特点:上下层匹配，总体上强度足够而不过多浪费考虑防冻、防水要求详细组合原则：详细组合原则：根据沥青路面的工作特性，各结构层应尽量按强度和刚度自上而下逐层递减的规律安排；必须考虑材料特点和施工工艺以及强度和造价等方面考虑；各结构层应具有适宜的厚度，不宜使层数过多而厚度过小；应合理选择相邻结构层之间的模量比对于低温地区，应考虑收缩裂缝，进行合理的防止反射裂缝组合，并保证有适宜的沥青面层厚度；对于潮湿地区及多雨地区，应考虑水稳定性，选择水稳定性好的基层及尽量考虑不透水的面层；路面还应满足防冻厚度的要求；应考虑结构层间的结合性。l沥青路面结构组合沥青路面结构组合面层面层：单层、双层或三层沥青面层基层基层：柔性、半刚性、刚性或组合式垫层垫层：排水、防冻、防水、防污等粒料或稳定土土基土基：密实、坚固、不透水层间结合层间结合：牢固3.3 3.3 沥青路面的设计指标与标准沥青路面的设计指标与标准p1.沥青路面的破坏沥青路面的破坏疲劳疲劳开裂开裂车辙车辙推挤推挤p2.路面破坏与设计指标路面破坏与设计指标控制疲劳的指标控制疲劳的指标 应变应变 应力应力 弯沉弯沉(我国我国)控制开裂的指标控制开裂的指标 应变应变 应力应力控制车辙的指标控制车辙的指标 RD，土基顶面压应变，土基顶面压应变控制推挤的指标控制推挤的指标 剪切应力或剪切应变剪切应力或剪切应变p主要的设计指标与要求主要的设计指标与要求路基表面的垂直压应变或垂直压应路基表面的垂直压应变或垂直压应力 反映路基在重复荷载作用下的永久变形，主要原因是路面结构土基承载能力低引起土基的较大垂直塑性变形。 要求：结构残余变形的累积（车辙）：结构残余变形的累积（车辙）： 要求：结构疲劳开裂（整体性材料结构层的疲劳开裂）：结构疲劳开裂（整体性材料结构层的疲劳开裂）： 要求：面层抗剪切推移：面层抗剪切推移：要求：结构低温缩裂：结构低温缩裂：要求：路面弯沉：路面弯沉：要求：p我国沥青路面的设计指标与要求我国沥青路面的设计指标与要求 我国公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用我国公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值设计弯沉值为路面整为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和整体性材料体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和整体性材料的基层、底基层应进行的基层、底基层应进行层底拉应力层底拉应力的验算，城市道路的验算，城市道路尚须进行沥青面层的尚须进行沥青面层的剪应力验算剪应力验算。 设计指标及验算指标必须小于其极限标准。设计指标及验算指标必须小于其极限标准。p以弯沉作为设计指标的原因以弯沉作为设计指标的原因 路表弯沉值可以简单地量测，操作简便；压应变、路表弯沉值可以简单地量测，操作简便；压应变、拉应变指标测试较困难。弯沉指标既可作为设计指标，拉应变指标测试较困难。弯沉指标既可作为设计指标，又可以作为质量检验、路面养护的评价手段。又可以作为质量检验、路面养护的评价手段。3.43.4我国沥青路面设计方法我国沥青路面设计方法n设计理论设计理论-层状体系理论层状体系理论n设计指标和要求：设计指标和要求：n轮隙中间路表面（轮隙中间路表面（A点）计算弯沉值点）计算弯沉值 l s小于小于或等于设计弯沉值或等于设计弯沉值 ldn轮隙中心下（轮隙中心下（ C点）或单圆荷载中心处点）或单圆荷载中心处 (B点）点）的层底拉应力的层底拉应力 m应小于或等于容许拉应力应小于或等于容许拉应力 Rn弯沉测定弯沉测定n贝克曼法：贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静态测传统检测方法，速度慢，静态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。方法。n自动弯沉仪法：自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。因此使用时应用贝克曼进行标定换算。n落锤弯沉仪法：落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。时应用贝克曼进行标定换算。n设计弯沉值设计弯沉值 设计弯沉值是路面峻工验收时、最不利季节、路面在标准轴载作用下测得的最大(代表)回弹弯沉值。可根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的路面弯沉设计值。ld 设计弯沉值（0.01mm）Ne 设计年限内一个车道累计当量轴次；Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路1.1，三、四级公路为1.2；As 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1。Ab 基层类型系数，半刚性基层取1.0，柔性基层取1.6n容许弯拉应力容许弯拉应力路面结构层材料的容许拉应力 (MPa);沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度(MPa)；抗拉强度结构系数。沥青混凝土层的抗拉强度结构系数：无机结合料稳定集料类：无机结合料稳定细粒土类：n路面结构的弯沉计算路面结构的弯沉计算 弹性层状理论是在一定假设条件下（半无限空间体、材料各向同性、均质体且不计自重）经过复杂的力学、数学推演的理论体系，假设条件与路面实际不完全相符合，这是导致理论与实际不一致的原因。因此引入弯沉修正系数F，将理论弯沉值进行修正，使计算弯沉与实测弯沉值趋于接近。弯沉修正系数n路面结构的弯拉应力计算路面结构的弯拉应力计算理论最大拉应力系数理论最大拉应力系数 ： 实际设计时，该值通过程序计算得到。实际设计时，该值通过程序计算得到。n路面结构的设计参数路面结构的设计参数需要得到的设计参数：需要得到的设计参数：其中： 是标准轴载累计作用次数； 是土基的回弹模量和泊松比；其它参数为土基以上结构层材料的模量和泊松比，其泊松比一般可取为0.250.35（强度高时取小值），弹性模量可取规范推荐值，或试验确定。土基回弹模量室内试验的要求土基回弹模量室内试验的要求土基回弹模量室内试验的要求土基回弹模量室内试验的要求土基回弹模量取值方法土基回弹模量取值方法u现场测试法：现场测试法：u承载板测试法：采用直径承载板测试法：采用直径30cm的刚性承载板，在现场土基表的刚性承载板，在现场土基表面，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载面，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，采用下相应的土基回弹变形值，采用1mm线性归纳法按下式计算线性归纳法按下式计算测点处路基回弹模量值：测点处路基回弹模量值：u回弹弯沉测试：回弹弯沉测试：u查表法：查表法：u确定临界高度（根据自然区划、土质）；u拟定土的平均稠度（根据路基设计高度与临界高度的关系，确定路基顶面以下80cm范围内不同深度的含水量，计算平均稠度；u预测土基回弹模量（根据平均稠度、土质、自然区划查表）.u室内试验法：室内试验法：u根据室内小承载板测得回弹模量，乘以折减系数。u换算法：换算法：u通过回归分析，确定特定地区、土质的CBR等现场试验数据与回弹模量的关系；新建路面的厚度设计新建路面的厚度设计 交通量已知，各层材料模量、泊松比、抗拉应力已知，除待设计层外各层厚度已知，需计算设计层厚度：p设计过程：设计过程：根据拟定的结构层材料，确定设计弯沉计算公式中各参数，计算设计弯沉值；目标：交工验收时轮隙中心实测路表弯沉小于等于设计弯沉；通过诺模图或电算程序，查图或电算求出待设计层的厚度；通过弯拉应力验算；抗冻层厚度验算技术经济比较新建路面的厚度设计程序新建路面的厚度设计程序3.5 国外沥青路面设计方法国外沥青路面设计方法n1）美国AASHTO设计方法 AASHTO方法是以20世纪50年代后期至60年代初在渥太华、伊利诺伊州进行的AASHTO道路试验所得的大量试验成果为基础的。1961年第一次出版了暂行指南，后来经过多次修订，于1986年出版了现版设计指南。AASHTO设计步骤：轴载换算与加权荷载作用次数计算；初拟路面结构，待设计层厚度未知；计算结构数；按公式求解涉及厚度；AASHTO的特点：建立了主观与客观路况间的关系，使用期限定标准（PSI=1.5）；建立了不同结构、不同荷载情况下，路面主观使用性能与荷载作用次数间的关系；厚度设计采用经验法，按结构数，计算简单；n2）shell设计方法设计方法采用了连续的弹性层状理论体系，但设计指标、材料参数及轴载换算方法与我国规范方法有所不同。设计标准： 路基压应变，容许压应变公式 沥青面层拉应变，容许拉应变公式 整体性基层拉应力，容许拉应力公式 路面表层永久变形，容许永久变形10mm材料参数： 路基动弹性模量： 松散材料基层:4.4.水泥混凝土路面水泥混凝土路面4.1 概概 述述4.1.1水泥混凝土路面及其特点水泥混凝土路面及其特点水泥混凝土路面的定义水泥混凝土路面的定义 是指由水泥混凝土面板和基层或底基层所组成的路面，也称刚是指由水泥混凝土面板和基层或底基层所组成的路面，也称刚性路面，包括普通混凝土路面（性路面，包括普通混凝土路面（JPCP）、钢筋混凝土路面）、钢筋混凝土路面（JRCP）、钢纤维混凝土路面（）、钢纤维混凝土路面（SFCP）、预应力混凝土路面、）、预应力混凝土路面、连续配筋混凝土路面（连续配筋混凝土路面（CRCP）、装配式混凝土路面等）、装配式混凝土路面等。普通混凝土路面的特点普通混凝土路面的特点强度高强度高稳定性好稳定性好耐久性好（可以使用耐久性好（可以使用2040年或更长）年或更长）夜间行车效果好夜间行车效果好使用初期养护费用少，经济效益取决于使用效果使用初期养护费用少，经济效益取决于使用效果4.2普通水泥混凝土路面的病害类型普通水泥混凝土路面的病害类型l接缝破坏接缝破坏l挤碎挤碎：出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内，表现为板的伸长受阻，板发生剪切挤碎。l拱起拱起：混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板向上拱起，表现为纵向压曲失稳。l错台错台：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。l唧泥唧泥：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。l面板破坏（断裂面板破坏（断裂）l表现为面板的断裂和裂缝，主要是面板由于所受内应力超过了混凝土的强度而出现的横向或纵向以及板角的断裂和裂缝。l表面损坏表面损坏l包括起皮、磨损、露骨、磨光等。唧泥唧泥拱起拱起4.3水泥混凝土路面的结构要求水泥混凝土路面的结构要求1)土基土基性能要求：性能要求： 因水泥混凝土路面强度、刚度都很大，传递到土基的应力很小（一般不超过0.05MPa），对土基的强度要求要比沥青路面低。对土基的支承要求主要是保证基层的稳定性（尤其是水稳定性和路基稳定性），特别是不出现不均匀的支承，从而保证水泥混凝土板处于均匀面支承的受力状态。因此，要求路基（即土基）密实、稳定和均匀，一般要求基层采用水稳定性好的材料、路基处于干燥或中湿状态，沉降稳定。引起土基不均匀支承的可能原因：引起土基不均匀支承的可能原因：不均匀沉陷不均匀冻胀特殊土质处治方法处治方法土质掺配均匀、控制压实含水量、排水加固及设垫层2)基层基层基层的作用基层的作用支承路面板 防唧泥防冰冻防水为面层施工提供方便水泥混凝土路面的基层类型水泥混凝土路面的基层类型粒料类（碎石、砂砾等）稳定类（水泥、石灰粉煤灰或沥青稳定粒料）贫混凝土和碾压混凝土等基层的厚度要求基层的厚度要求3)水泥混凝土面层水泥混凝土面层水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨和平整。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。n水泥混凝土路面的形状要求水泥混凝土路面的形状要求n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。n水泥混凝土路面的材料要求水泥混凝土路面的材料要求n新拌混凝土的施工和易性新拌混凝土的施工和易性-易于施工操作的性能质量均匀、密实成型n硬化后混凝土的强度硬化后混凝土的强度-抗压强度和抗弯拉强度、模量n混凝土的变形特性混凝土的变形特性-弹性变形 、徐变变形、温度变形、干燥收缩变形n耐久性耐久性-混凝土抵抗环境介质作用而保持其形状、质量和适用性的能力4)水泥混凝土路面排水水泥混凝土路面排水水产生的有害影响水产生的有害影响使无粘结粒状材料和地基土的强度降低。由于移动车辆产生高动水压力，会使路面基层的细颗粒产生唧泥，使面板支撑不均匀或失去支撑。混凝土路面因板底脱空产生错台、开裂和整个路肩破坏。在冰冻深度大于路面厚度的北方地区，高地下水位会造成冻胀，并在冻融期间降低承载能力。水使冻（膨）胀土产生不均匀冻（膨）胀。排水问题的重要性排水问题的重要性国外的一些对比分析和试验路段观察结果表明，设置完善路面排水设施路面，其使用寿命要比未设的提高30%（沥青混凝土路面）和50%（水泥凝土路面）左右。排水设计的原则排水设计的原则要充分利用有利地形和自然水系，排水沟渠宜短不宜长，就近分流；注意与农田水利相配合；进行调查研究，全面规划，还应与路基防护加固相配合；尽量不破坏天然水系；就地取材，讲究经济效益；尽量阻止水进入路面结构，并迅速排除路面结构内的水。路面排水系统的组成路面排水系统的组成路面表面排水方式：主要通过设置横坡，迅速排除降雨行车道路面应设置单向或双向横破，坡度为1%-2%，路肩宜稍大.中央分隔带和路肩排水方式：主要采用设置排水盲沟的方式。路面结构内部排水方式：通过设置排水垫层/基层。路肩路肩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, 并保证进入路面结构中的水的排除。路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚 , 其基层宜与行车道基层相同。选用薄面层时, 其厚度不宜小于150mm, 基层应采用开级配粒料。路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料，基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。行车道路面结构不设内部排水设施时, 沥青面层和不透水基层的总厚度不宜超过行车道面层的厚度 , 基层下应选用透水性粒料填筑。4.4水泥砼路面的接缝构造与布置水泥砼路面的接缝构造与布置p水泥混凝土路面的接缝的设置目的水泥混凝土硬化过程中的收缩；施工过程应设置横向工作缝和纵向工作缝；混凝土面板的热胀冷缩.p水泥混凝土路面的横向接缝横向接缝横向接缝缩缝：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。胀缝：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.施工缝：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。横缝的构造与设置横缝的构造与设置 胀缝是贯通接缝、缝宽达到20mm左右、虽然设置传力杆，但是由于不断的伸长与收缩，再加上荷载的作用，是水泥混凝土最薄弱的环节。目前只在结构物位置设置胀逢，设置胀逢的数量与水泥混凝土路面长度没有关系。缩缝的构造缩缝的构造n缩缝间距一般46m，同板长，根据气温状况、地质水文情况选择。如：5m4m的板块，按5m固定间距设置缩缝。假缝形假缝形+传力杆企口缝+传力杆n施工缝一般尽量选择在胀缝、缩缝处设置，构造与重交通的缩缝构造（b）相似，或者选用企口缝。横向接缝的间距按面层类型和厚度选定横向接缝的间距按面层类型和厚度选定u普通混凝土面层一般4-6m，面板的长宽比不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25；u碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般6-10m ；u钢筋混凝土面层一般6-15m.p水泥砼路面的接缝材料水泥砼路面的接缝材料接缝板和填缝料接缝板和填缝料接缝板：耐久性、伸缩弹性（高、低温均佳）；填缝料：要具有良好粘性。接缝板种类接缝板种类木材板、纤维板、泡沫树脂板等填缝料填缝料加热施工类：沥青橡胶类、沥青玛碲脂类；常温施工类：聚氯乙稀胶泥类、自流平硅胶等；5.5.水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计5.1 5.1 概述概述l水泥混凝土路面的力学特性砼面板的弹性模量及力学强度大大高于土基与基层的相应的模量和强度。砼的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为1/71/6。砼面板与土基或基层之间的摩阻力一般不大。l破坏状态唧泥：车辆行经接缝时，由缝内喷射出稀泥浆的现象断裂：板内应力超过砼强度，砼路面结构破坏的临界状态错台：两侧（接缝或裂缝）面层板端部出现的高程差接缝碎裂：临近横向和纵向接缝输十厘米范围内，板边缘砼的开裂，断裂或成碎块，碎屑。拱起：温度升高，砼面板在热膨胀受到约束时，横缝两侧数块板块突然出现向上拱起的屈曲失稳现象，并出现板块得横向断裂。l设计标准设计标准 砼板（面层）断裂（正常使用）为临界状态，抗弯拉强 度为设计指标. （荷载重复作用温度翘曲应力重复作用）砼抗弯拉强度。l水泥砼路面设计结构内容：水泥砼路面设计结构内容：路面结构层组合设计砼面板厚度设计砼面板的平面尺寸与接缝设计路肩设计和排水设计普通砼路面的钢筋配筋设计5.2水泥砼路面板厚设计方法水泥砼路面板厚设计方法一.设计参数标准轴载于换算轴载: 标准轴载BZZ-100同沥青路面按等效疲劳损伤原则换算:(采用疲劳断裂为标准建立疲劳方程推导换算公式) 2.交通分级设计使用年限和累计作用次数交通分级特重重中等轻设计车道 Ne(104)2000100200031003设计年限 （ t）303020205.3水泥砼路面加铺层设计水泥砼路面加铺层设计 6.6.路面设计实例路面设计实例1.设计资料 连霍高速公路（宝天段）第十二合同段标准修建，设计道路横断面为双向四车道。根据可行性研究报告提供的交通组成情况见表6-1. 经论证分析，该公路交通量增长率6.0，路基土回弹模量为E035 MPa。根据以上资料完成： 新建水泥混凝土路面结构设计计算；结构设计及结构构造图绘制。车型车型小客车小客车SH-130大客车大客车SH-141跃进牌跃进牌NJ-130东风牌东风牌EQ-140黄河牌黄河牌JN-150日野日野KB222太脱拉太脱拉138交通量（辆交通量（辆/日）日）12801280250250880880550550470470145145105105表6-1 交通量2.路面计算(1)交通分析根据规范，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22，该公路交通量增长率6.0。标准轴载作用次数计算：单轴双轮组，单轴单轮组，双轴双轮，三轴双轮组。 表6-2 车型轴重序号序号汽车型号汽车型号前轴重前轴重（kN）后轴重后轴重（kN）后轴后轴数数轮组轮组数数交通量（辆交通量（辆/日）日）1 1小客车小客车SH-1301726.526.51 1双双128012802 2大客车大客车SH-14125.5525.5555.155.11 1双双2502503 3跃进牌跃进牌NJ-13025.7525.7559.559.51 1双双8808804 4东风牌东风牌EQ-14023.723.769.269.21 1双双5505505 5黄河牌黄河牌JN-1504949101.6101.61 1双双4704706 6日野日野KB22250.250.2104.3104.31 1双双1451457 7太脱拉太脱拉13851.451.41601602 2双双105105路面特征系数为16，标准轴载为100，轴轮型系数及周载换算结果见表6-3。标准轴载累计作用次数 查表得出该路段属于重交通。(2)初拟路面结构由表7.2.1，对应于安全等级二级的变异水平等级为中级。根据一级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表7.3.2初拟普通混凝土面层厚度为h=0.25m。基层选用水泥稳定粒料，取厚度值为：h1=0.20m。垫层为：h2=0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土平面尺寸为宽4.5m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。(3)路面材料参数确定按表规范，取普通混凝土面层的拉弯强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值31GPa。查规范，路基回弹模量取35MPa，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。 计算基层当量回弹模量如下：n表7.3.3表6-3 标准轴载作用次数计算 当量弯曲刚度：当量厚度：回归系数：基层顶面的当量回弹模量：普通混凝土面层的相对刚度半径：(4)荷载疲劳应力计算临界荷位处产生的荷载应力为：荷载疲劳应力为：其中：所以荷载疲劳应力为：(5)温度疲劳应力计算 查规范，区（宝鸡天水所属区）最大温度梯度取95（/m）。板长5m，L/r=5/0.732=6.8306m。可查普通混凝土板厚，得混凝土板的温度翘曲应力为：温度疲劳应力系数，查规范可得，自然区划为区，式中a=0.855,b=0.041,c=1.355, 温度疲劳系数：温度疲劳应力为：查表7.2.1，,一级公路的安全等级为二级，变异水平等级为中级，可靠度90%，取因而，(6)设计结果所选普通混凝土路面层厚度0.25m可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。设计结果为： - 普通混凝土 25 cm - 水泥稳定砂石粒料 20 cm - 低剂量无机结合稳定土 15cm - 土基 谢谢！