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1、wup工学路基路面工程第16章-水泥混凝土路面设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望十六、水泥混凝土路面设计十六、水泥混凝土路面设计 1.1.1.1.概述概述概述概述2.2.2.2.弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介3.3.3.3.水泥混凝土路面应力分析水泥混凝土路面应力分析水泥混凝土路面应力分析水泥混凝土路面应力分析4 4 4 4、水泥混凝土路面可靠度设计、水泥混凝土路面可靠度设计、水泥混凝土路

2、面可靠度设计、水泥混凝土路面可靠度设计5 5 5 5、水泥混凝土路面结构组合设计、水泥混凝土路面结构组合设计、水泥混凝土路面结构组合设计、水泥混凝土路面结构组合设计6 6 6 6、国内水泥混凝土路面设计方法、国内水泥混凝土路面设计方法、国内水泥混凝土路面设计方法、国内水泥混凝土路面设计方法7 7 7 7、国外水泥混凝土路面设计方法简介、国外水泥混凝土路面设计方法简介、国外水泥混凝土路面设计方法简介、国外水泥混凝土路面设计方法简介问题：问题：水泥混凝土路面主要的破坏类型？水泥混凝土路面主要的破坏类型？水泥混凝土路面主要的破坏类型？水泥混凝土路面主要的破坏类型？混凝土路面应力分析采用什么理论体系？

3、混凝土路面应力分析采用什么理论体系？混凝土路面应力分析采用什么理论体系？混凝土路面应力分析采用什么理论体系？混凝土路面结构设计的内容有哪些？混凝土路面结构设计的内容有哪些？混凝土路面结构设计的内容有哪些？混凝土路面结构设计的内容有哪些？什么是混凝土路面结构的可靠度？什么是混凝土路面结构的可靠度？什么是混凝土路面结构的可靠度？什么是混凝土路面结构的可靠度？什么是路面结构可靠度系数？什么是路面结构可靠度系数？什么是路面结构可靠度系数？什么是路面结构可靠度系数？什么是水泥混凝土路面设计的临界荷位？什么是水泥混凝土路面设计的临界荷位？什么是水泥混凝土路面设计的临界荷位？什么是水泥混凝土路面设计的临界荷

4、位？1.概述概述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；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，的相应模量和强度；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，的相应模量和强度；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，的相应模量和强度；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其约为其约为其约为其1/7-1/61/7-1/6，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是，因此决定水泥混凝土板尺寸的强度指标是，因此决定

5、水泥混凝土板尺寸的强度指标是抗弯拉应力。抗弯拉应力。抗弯拉应力。抗弯拉应力。在力学因式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，在力学因式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，在力学因式上可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，在力学因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。用弹性地基板理论进行分析计算。用弹性地基板理论进行分析计算。用弹性地基板理论进行分析计算。为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温

6、度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。具有足够的抗弯拉强度和厚度。具有足够的抗弯拉强度和厚度。具有足够的抗弯拉强度和厚度。n混凝土路面结构特征混凝土路面结构特征混凝土路面结构特征混凝土路面结构特征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

7、主要有：的破坏类型主要有：的破坏类型主要有：的破坏类型主要有：1)1)断裂；断裂；断裂；断裂；2)2)唧泥；唧泥；唧泥；唧泥；3)3)错台；错台；错台；错台；4)4)拱起；拱起；拱起；拱起；5)5)接缝挤碎等。接缝挤碎等。接缝挤碎等。接缝挤碎等。影响混凝土路面的使用性能的因素是多方面的，如轮载、影响混凝土路面的使用性能的因素是多方面的，如轮载、影响混凝土路面的使用性能的因素是多方面的，如轮载、影响混凝土路面的使用性能的因素是多方面的，如轮载、温度、水分、基层、技结构造、材料以及施工和养护情况温度、水分、基层、技结构造、材料以及施工和养护情况温度、水分、基层、技结构造、材料以及施工和养护情况温度

8、、水分、基层、技结构造、材料以及施工和养护情况等。从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设等。从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设等。从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设等。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；从保证汽车行驶计应以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶计应以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶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。混凝土路面性能的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。混凝土路面性能的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。混凝土路面性能

9、的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。混凝土路面设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。混凝土路面在经受到车轮荷载重复作用的同时，还经受大混凝土路面在经受到车轮荷载重复作用的同时，还经受大混凝土路面在经受到车轮荷载重复作用的同时，还经受大混凝土路面在经受到车轮荷载重复作用的同时，还经受大气温度周期性变化的影响。因此，混凝土路面板的疲劳破气温度周期性变化的影响。因此，混凝土路面板的疲劳破气温度周期性变化的影响。因此，混凝土路面板的疲劳破气温度周期性变化的影响。因此

10、，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坏不仅与荷载重复次数有关，而且与温度周期性变化产生坏不仅与荷载重复次数有关，而且与温度周期性变化产生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。因此，路面板防止两种因的温度翘曲应力重复作用有关。因此，路面板防止两种因的温度翘曲应力重复作用有关。因此，路面板防止两种因的温度翘曲应力重复作用有关。因此，路面板防止两种因素综合作用产牛的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力素综合作用产牛的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力素综合作用产牛的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力素综合作用产牛的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力(

11、p p)与温度疲劳翘曲应力与温度疲劳翘曲应力与温度疲劳翘曲应力与温度疲劳翘曲应力(t t)和不超过混凝土的抗弯拉强度和不超过混凝土的抗弯拉强度和不超过混凝土的抗弯拉强度和不超过混凝土的抗弯拉强度(f fcm cm)，即，即，即，即1 1、路面结构层组合设计、路面结构层组合设计、路面结构层组合设计、路面结构层组合设计合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、合理选择安排混凝土路面的结构层层次、包括土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量基层和面层的结构层位，各层

12、的路面结构类型、弹性模量基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。和厚度。和厚度。和厚度。2 2、混凝土面板厚度设计、混凝土面板厚度设计、混凝土面板厚度设计、混凝土面板厚度设计3 3、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计、混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4 4、路肩设计、路肩设计、路肩设计、路肩设计5 5、混凝土路面的钢筋配筋率设计、混凝土路面的钢筋配筋率设计、混凝土路面的钢筋配筋率设计、混凝土路面的钢筋配筋率设计n混凝土路面结构设计内容混凝土路面结构设计内容混凝土路面结构

13、设计内容混凝土路面结构设计内容1 1、根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切、根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切、根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切、根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素，密切结合本地区实践经验。结合本地区实践经验。结合本地区实践经验。结合本地区实践经验。2 2、在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、在满足交通量与使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝

14、土路面设合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设合理选材、利于养护、节约投资的原则进行混凝土路面设计方案的比较。计方案的比较。计方案的比较。计方案的比较。3 3、推广成熟科研成果，积极慎重运用新材料和新工艺、推广成熟科研成果，积极慎重运用新材料和新工艺、推广成熟科研成果，积极慎重运用新材料和新工艺、推广成熟科研成果，积极慎重运用新材料和新工艺4 4、路面设计方案充分考虑沿线环境保护、生态平衡、路面设计方案充分考虑沿线环境保护、生态平衡、路面设计方案充分考虑沿线环境保护、生态平衡、路面设计方案充分考虑沿线环境保护、生态平衡5 5、尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案、尽可能选择

15、有利于机械化、工厂化施工的设计方案、尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案、尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案6 6、对于地质不良地段，加快稳定路基、对于地质不良地段，加快稳定路基、对于地质不良地段，加快稳定路基、对于地质不良地段，加快稳定路基n混凝土路面结构设计原则混凝土路面结构设计原则混凝土路面结构设计原则混凝土路面结构设计原则20022002年由中华人民共和国交通部颁布的公路水泥混凝土年由中华人民共和国交通部颁布的公路水泥混凝土年由中华人民共和国交通部颁布的公路水泥混凝土年由中华人民共和国交通部颁布的公路水泥混凝土路面设计规范列出的设计方法以路面设计规范列出的设计方法以路

16、面设计规范列出的设计方法以路面设计规范列出的设计方法以弹性半空间地基有限大弹性半空间地基有限大弹性半空间地基有限大弹性半空间地基有限大矩形板模型矩形板模型矩形板模型矩形板模型为基础，以为基础，以为基础，以为基础，以100kN100kN单轴双轮标准轴载作用于矩单轴双轮标准轴载作用于矩单轴双轮标准轴载作用于矩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。形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。设计方法采用可靠度设计方法，以设计方法采用可靠度设计方法，以设计方法采用可靠度设计方法，以设计

17、方法采用可靠度设计方法，以行车荷载和温度梯度综行车荷载和温度梯度综行车荷载和温度梯度综行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂合作用产生的疲劳断裂合作用产生的疲劳断裂合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。作为设计的极限状态。作为设计的极限状态。作为设计的极限状态。n混凝土路面结构设计理论与方法混凝土路面结构设计理论与方法混凝土路面结构设计理论与方法混凝土路面结构设计理论与方法1 1、混凝土路面设计基准期、混凝土路面设计基准期、混凝土路面设计基准期、混凝土路面设计基准期n混凝土路面交通等级混凝土路面交通等级混凝土路面交通等级混凝土路面交通等级2 2、标准轴载及轴载当量换算、标准轴载及轴载当量换

18、算、标准轴载及轴载当量换算、标准轴载及轴载当量换算3 3、交通分级、交通分级、交通分级、交通分级 2.弹性地基板体系理论简介弹性地基板体系理论简介水泥混凝土面板的刚度远大于基水泥混凝土面板的刚度远大于基水泥混凝土面板的刚度远大于基水泥混凝土面板的刚度远大于基(垫垫垫垫)层和路基的刚度，具层和路基的刚度，具层和路基的刚度，具层和路基的刚度，具有良好的扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形远小于其厚有良好的扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形远小于其厚有良好的扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形远小于其厚有良好的扩散荷载的能力，所产生的弯曲变形远小于其厚度，可采用小挠度薄板理论进行分析，采用三项基本假设：度，可

19、采用小挠度薄板理论进行分析，采用三项基本假设：度，可采用小挠度薄板理论进行分析，采用三项基本假设：度，可采用小挠度薄板理论进行分析，采用三项基本假设：1 1）垂直中面方向应变极其微小，可忽略不计；）垂直中面方向应变极其微小，可忽略不计；）垂直中面方向应变极其微小，可忽略不计；）垂直中面方向应变极其微小，可忽略不计；2 2）垂直中）垂直中）垂直中）垂直中面的法线在弯曲变形后保持为直线，无横向剪切应变；面的法线在弯曲变形后保持为直线，无横向剪切应变；面的法线在弯曲变形后保持为直线，无横向剪切应变；面的法线在弯曲变形后保持为直线，无横向剪切应变；3 3）中面上各点无平行于中面的位移。）中面上各点无平

20、行于中面的位移。）中面上各点无平行于中面的位移。）中面上各点无平行于中面的位移。对于弹性地基薄板：对于弹性地基薄板：对于弹性地基薄板：对于弹性地基薄板：在变形过程中，板面与地基表面的竖向位移是相同的；在变形过程中，板面与地基表面的竖向位移是相同的；在变形过程中，板面与地基表面的竖向位移是相同的；在变形过程中，板面与地基表面的竖向位移是相同的；在板与地基的两接触面之间没有摩阻力在板与地基的两接触面之间没有摩阻力在板与地基的两接触面之间没有摩阻力在板与地基的两接触面之间没有摩阻力(可以自由滑动可以自由滑动可以自由滑动可以自由滑动)，即接触面上的剪应力视为零。，即接触面上的剪应力视为零。，即接触面上

21、的剪应力视为零。，即接触面上的剪应力视为零。3.水泥混凝土路面应力分析水泥混凝土路面应力分析n文克勒地基板的荷载应力分析文克勒地基板的荷载应力分析文克勒地基板的荷载应力分析文克勒地基板的荷载应力分析荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位荷位n弹性半空间体地基板的荷载应力分析弹性半空间体地基板的荷载应力分析弹性半空间体地基板的荷载应力分析弹性半空间体地基板的荷载应力分析n水泥混凝土路面温度应力分析水泥混凝土路面温度应力分析水泥混凝土路面温度应力分析水泥混凝土路面温度应力分析1 1、胀缩应力、胀缩应力、胀缩应力、胀缩应力2 2、翘曲应力、翘曲应力、翘曲应力、翘曲应力对有限尺寸板，沿板长对有限

22、尺寸板，沿板长对有限尺寸板，沿板长对有限尺寸板，沿板长L L和板宽和板宽和板宽和板宽B B方向的翘曲应力方向的翘曲应力方向的翘曲应力方向的翘曲应力在板边缘中部在板边缘中部在板边缘中部在板边缘中部 4.水泥混凝土路面可靠度设计水泥混凝土路面可靠度设计n路面可靠度的定义和极限状态函数路面可靠度的定义和极限状态函数路面可靠度的定义和极限状态函数路面可靠度的定义和极限状态函数路面可靠度：路面可靠度：路面可靠度：路面可靠度：在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和荷载条件下，路面能发挥其预期功

23、能的概率荷载条件下，路面能发挥其预期功能的概率荷载条件下，路面能发挥其预期功能的概率荷载条件下，路面能发挥其预期功能的概率。我国现行规范采用的结构设计方法是我国现行规范采用的结构设计方法是我国现行规范采用的结构设计方法是我国现行规范采用的结构设计方法是以混凝土路面板在车以混凝土路面板在车以混凝土路面板在车以混凝土路面板在车辆荷载应力和温度应力综合作用下在纵缝边缘中部出现纵辆荷载应力和温度应力综合作用下在纵缝边缘中部出现纵辆荷载应力和温度应力综合作用下在纵缝边缘中部出现纵辆荷载应力和温度应力综合作用下在纵缝边缘中部出现纵向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳向疲劳开裂作为临界损坏状态

24、，设计时以荷载应力和疲劳向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准。p p+t t rf rf=s s（A-BlgNA-BlgN）混凝土路面结构可靠度可相应的定义为混凝土路面结构可靠度可相应的定义为混凝土路面结构可靠度可相应的定义为混凝土路面结构可靠度可相应的定义为在设计年限内，在在设计年限内，在在设计年限内，在在设计年限内，在车辆荷载应力和温度应

25、力综合作用下，路面板纵缝边缘中车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝边缘中车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝边缘中车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝边缘中部不出现疲劳开裂的概率，即为：部不出现疲劳开裂的概率，即为：部不出现疲劳开裂的概率，即为：部不出现疲劳开裂的概率，即为：R=p R=p（p p+t t rf rf）混凝土路面结构可靠度系数定义为混凝土路面结构可靠度系数定义为混凝土路面结构可靠度系数定义为混凝土路面结构可靠度系数定义为疲劳方程求得的最大允疲劳方程求得的最大允疲劳方程求得的最大允疲劳方程求得的最大允许应力与实际最大应力之比，路面设计要求：许应力与实际最大

26、应力之比，路面设计要求：许应力与实际最大应力之比，路面设计要求：许应力与实际最大应力之比，路面设计要求：r r（prpr+tr tr）f fr r 5.水泥混凝土路面结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计n面层混凝土板面层混凝土板面层混凝土板面层混凝土板水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用设接缝、不配耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用设接缝、不配耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用

27、设接缝、不配耐磨、平整良好的路用性能。面层一般采用设接缝、不配筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通筋的普通混凝土路面板，对于不同等级公路承受不同交通等级的道路，可按照表等级的道路，可按照表等级的道路，可按照表等级的道路，可按照表16-1616-16进行选择。进行选择。进行选择。进行选择。普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土

28、面层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，纵向和横向接缝应层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，纵向和横向接缝应层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，纵向和横向接缝应层板一般矩形分仓，用纵横接缝分隔，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，纵缝间距垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位，纵缝间距垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位，纵缝间距垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位，纵缝间距3 3到到到到4.5m4.5m，横缝，横缝，横缝，横缝4-6m4-6m，面层板长宽比不宜超过，面层板长宽比不宜超过，面层板长宽比不宜超过，面层板长宽比不宜超过1.31.3。水泥混凝。水泥混凝。水泥混凝。水泥混凝土面

29、板厚度参考范围见表土面板厚度参考范围见表土面板厚度参考范围见表土面板厚度参考范围见表16-1716-17。为保证行车安全，路面混凝土板的表面构造应采用刻槽、为保证行车安全，路面混凝土板的表面构造应采用刻槽、为保证行车安全，路面混凝土板的表面构造应采用刻槽、为保证行车安全，路面混凝土板的表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制作，构造深度要求见下表：压槽、拉槽或拉毛等方法制作，构造深度要求见下表：压槽、拉槽或拉毛等方法制作，构造深度要求见下表：压槽、拉槽或拉毛等方法制作，构造深度要求见下表：特殊路段：对于高速公路和一级公路系指立交、平交或特殊路段：对于高速公路和一级公路系指立交、平交或特殊路

30、段：对于高速公路和一级公路系指立交、平交或特殊路段：对于高速公路和一级公路系指立交、平交或变速车道等处，变速车道等处，变速车道等处，变速车道等处，对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉口或集镇附近；口或集镇附近；口或集镇附近；口或集镇附近；年降雨量年降雨量年降雨量年降雨量600mm600mm以下的地区，表列数以下的地区，表列数以下的地区，表列数以下的地区，表列数值可适当降低。值可适当降低。值可适当降低。值可适当降低。n混凝土路面基层结构混凝土路面基层结构混凝土路面基层结构混凝土路面基层结构

31、基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。对于湿润和基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。对于湿润和基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。对于湿润和基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。对于湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或承受重交通量的二级公路，宜采用排水基层。或承受重交通量的二级公路，宜采用排水基层。或承受重交通量的二级公路，宜采用排水基层。或承受重交通量的二级公路，宜采用排水基层。基层类型宜依照交通等级按下表选用

32、。混凝土预制块面层基层类型宜依照交通等级按下表选用。混凝土预制块面层基层类型宜依照交通等级按下表选用。混凝土预制块面层基层类型宜依照交通等级按下表选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定粒应采用水泥稳定粒应采用水泥稳定粒应采用水泥稳定粒 料基层。料基层。料基层。料基层。各类基层厚度和适宜范围见下表：各类基层厚度和适宜范围见下表：各类基层厚度和适宜范围见下表：各类基层厚度和适宜范围见下表：碾碾碾碾压压压压混混混混凝凝凝凝土土土土基基基基层层层层应应应应设设设设置置置置与与与与混混混混凝凝凝凝土土土土面面面面层层层层相相相相对对对对应应应应的的的的接接接接缝缝缝缝。贫贫贫贫混混混混凝凝凝凝土土土土基基

33、基基层层层层在在在在其其其其弯弯弯弯拉拉拉拉强强强强度度度度超超超超过过过过1.8MPa1.8MPa时时时时，应应应应设设设设置置置置与与与与混混混混凝凝凝凝土土土土面面面面层层层层相相相相对对对对应应应应的的的的横横横横向向向向缩缩缩缩缝缝缝缝；一一一一次次次次摊摊摊摊铺铺铺铺宽宽宽宽度度度度大大大大于于于于7.5m7.5m时时时时，应应应应设设设设置纵向缩缝。置纵向缩缝。置纵向缩缝。置纵向缩缝。基基基基层层层层下下下下未未未未设设设设垫垫垫垫层层层层，上上上上路路路路床床床床为为为为细细细细粒粒粒粒土土土土、粘粘粘粘土土土土质质质质砂砂砂砂或或或或级级级级配配配配不不不不良良良良砂砂砂砂（

34、承承承承受受受受特特特特重重重重或或或或重重重重交交交交通通通通时时时时），或或或或者者者者为为为为细细细细粒粒粒粒土土土土（承承承承受受受受中中中中等等等等交交交交通通通通时时时时），应应应应在在在在基基基基层层层层下下下下设设设设置置置置底底底底基基基基层层层层。底底底底基基基基层层层层可可可可采采采采用用用用级级级级配配配配粒粒粒粒料料料料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料，厚度一般为水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料，厚度一般为水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料，厚度一般为水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料，厚度一般为200mm200mm。排排排排水水水水基基基基层层层层下下下下应应应应设设

35、设设置置置置由由由由水水水水泥泥泥泥稳稳稳稳定定定定粒粒粒粒料料料料或或或或者者者者密密密密级级级级配配配配粒粒粒粒料料料料组组组组成成成成的的的的不不不不透透透透水水水水底底底底基基基基层层层层，厚厚厚厚度度度度一一一一般般般般为为为为200mm200mm。底底底底基基基基层层层层顶顶顶顶面面面面宜宜宜宜铺铺铺铺设设设设沥沥沥沥青封层或防水土工织物。青封层或防水土工织物。青封层或防水土工织物。青封层或防水土工织物。n混凝土路面垫层结构混凝土路面垫层结构混凝土路面垫层结构混凝土路面垫层结构混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，混

36、凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊需求而设置，分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。在以下情况下要设置垫层：在以下情况下要设置垫层：在以下情况下要设置垫层：在以下情况下要设置垫层：1 1）季节性冰冻地区，路面总）季节性冰冻地区，路面总）季节性冰冻地区，路面总）季节性冰冻地区，路面总厚度小于最小防冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足；厚度小于最小防冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足；厚度小于最小防冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足；厚度小于

37、最小防冻厚度要求时，其差值应以垫层厚度补足；2 2）水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，）水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，）水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，）水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层；宜设置排水垫层；宜设置排水垫层；宜设置排水垫层；3 3）路基可能产生不均匀沉降或不均匀）路基可能产生不均匀沉降或不均匀）路基可能产生不均匀沉降或不均匀）路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。变形时，可加设半刚性垫层。变形时，可加设半刚性垫层。变形时，可加设半刚性垫层。垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为垫层的宽度应与路基同

38、宽，其最小厚度为垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150mm150mm。防冻垫。防冻垫。防冻垫。防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。n混凝土路面路基结构混凝土路面路基结构混凝土路面路基结构混凝土路面路基结构路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。

39、路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。高高高高液液液液限限限限粘粘粘粘土土土土及及及及含含含含有有有有机机机机质质质质细细细细粒粒粒粒土土土土，不不不不能能能能用用用用做做做做高高高高速速速速公公公公路路路路和和和和一一一一级级级级公公公公路路路路的的的的路路路路床床床床填填填填料料料料或或或或二二二二级级级级 和和和和二二二二级级级级以以以以下下下下公公公公路路路路和和和和上上上上路路路路床床床床填填填填料料料料；高高高高液液液液限限限限粉粉粉粉土土土土及及及及塑塑塑塑性性性性指指

40、指指数数数数大大大大于于于于1616或或或或膨膨膨膨胀胀胀胀率率率率大大大大于于于于 3 3的的的的低低低低液液液液限限限限粘粘粘粘土土土土，不不不不能能能能用用用用做做做做高高高高速速速速公公公公路路路路和和和和一一一一级级级级公公公公路路路路的的的的上上上上路路路路床床床床填填填填料料料料。因因因因条条条条件件件件限限限限制制制制而而而而必必必必须须须须采采采采用用用用上上上上述述述述土土土土做做做做填填填填料料料料时时时时，应应应应掺掺掺掺加加加加石石石石灰灰灰灰或或或或水水水水泥泥泥泥等等等等结结结结合料改善。合料改善。合料改善。合料改善。地下水位高时，宜提高路堤设计标高。在设计标高受

41、限制，地下水位高时，宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制，地下水位高时，宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制，地下水位高时，宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制，未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低未能达到中湿状态的路基临界高度时，应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路床或上路床填料；未能达剂量石灰或水泥稳定细粒土做路床或上路床填料；未能达剂量石灰或水泥稳定细粒土做路床或上路床填料；未能达剂量石灰或水泥稳定细粒土做路床或上路床填料；未能达到潮湿状态的路基临界高度时，除采用上述

42、填料措施外，到潮湿状态的路基临界高度时，除采用上述填料措施外，到潮湿状态的路基临界高度时，除采用上述填料措施外，到潮湿状态的路基临界高度时，除采用上述填料措施外，还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位。还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位。还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位。还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位。路基压实度应符合公路路基设计规范（路基压实度应符合公路路基设计规范（路基压实度应符合公路路基设计规范（路基压实度应符合公路路基设计规范（JTJ013JTJ013）的要）的要）的要）的要求。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。整平层可采用未求。岩石或填石路床顶面应铺设

43、整平层。整平层可采用未求。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。整平层可采用未求。岩石或填石路床顶面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路床顶筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路床顶筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路床顶筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路床顶面不平整程度而定，一般为面不平整程度而定，一般为面不平整程度而定，一般为面不平整程度而定，一般为100100500mm500mm。6.国内国内水泥混凝土路面设计方法水泥混凝土路面设计方法我国水泥混凝土路面设计方法采用我国水泥混凝土路面设计方法采用我国水泥混凝土路面设计方法采用我

44、国水泥混凝土路面设计方法采用100kN100kN单轴双轮标准轴单轴双轮标准轴单轴双轮标准轴单轴双轮标准轴载作用下的弹性半空间地基有限大矩形板模型理论有限元载作用下的弹性半空间地基有限大矩形板模型理论有限元载作用下的弹性半空间地基有限大矩形板模型理论有限元载作用下的弹性半空间地基有限大矩形板模型理论有限元解为理论基础，以路面板纵缝边缘荷载与温度综合疲劳弯解为理论基础，以路面板纵缝边缘荷载与温度综合疲劳弯解为理论基础，以路面板纵缝边缘荷载与温度综合疲劳弯解为理论基础，以路面板纵缝边缘荷载与温度综合疲劳弯拉应力为设计指标进行路面板厚度设计。拉应力为设计指标进行路面板厚度设计。拉应力为设计指标进行路面

45、板厚度设计。拉应力为设计指标进行路面板厚度设计。n目标可靠度与疲劳极限状态方程式目标可靠度与疲劳极限状态方程式目标可靠度与疲劳极限状态方程式目标可靠度与疲劳极限状态方程式变异系数变化范围变异系数变化范围变异系数变化范围变异系数变化范围 混凝土路面结构结构设计极限状态方程式：混凝土路面结构结构设计极限状态方程式：混凝土路面结构结构设计极限状态方程式：混凝土路面结构结构设计极限状态方程式：r r（prpr+tr tr）f fr r r r取值取值取值取值 f fr r取值取值取值取值n荷载应力分析荷载应力分析荷载应力分析荷载应力分析1 1、临界荷位：面层板内产生最人应力或最大疲劳损伤的、临界荷位：

46、面层板内产生最人应力或最大疲劳损伤的、临界荷位：面层板内产生最人应力或最大疲劳损伤的、临界荷位：面层板内产生最人应力或最大疲劳损伤的一个荷载位置。我国规范以混凝土板的纵向边缘中部作为一个荷载位置。我国规范以混凝土板的纵向边缘中部作为一个荷载位置。我国规范以混凝土板的纵向边缘中部作为一个荷载位置。我国规范以混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的 临界荷位。临界荷位。临界荷位。临界荷位。2 2、标准轴载、标准轴载、标准轴载、标准轴载p ps s在临界荷位处产生的荷载疲

47、劳应力在临界荷位处产生的荷载疲劳应力在临界荷位处产生的荷载疲劳应力在临界荷位处产生的荷载疲劳应力k kf f为考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力为考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力为考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力为考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按系数，按系数，按系数，按k kf f=N=Ne ev v计算确定，计算确定，计算确定，计算确定，N Ne e为标准轴载累计作用次数，为标准轴载累计作用次数，为标准轴载累计作用次数，为标准轴载累计作用次数，v v为材料系数，对普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝为材料系数，对普通混凝土、钢筋混

48、凝土、连续配筋混凝为材料系数，对普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝为材料系数，对普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土为土为土为土为0.0570.057；碾压混凝土和贫混凝土为；碾压混凝土和贫混凝土为；碾压混凝土和贫混凝土为；碾压混凝土和贫混凝土为0.0650.065。n温度应力分析温度应力分析温度应力分析温度应力分析临界荷位处产生的温度疲劳应力按照下式计算：临界荷位处产生的温度疲劳应力按照下式计算：临界荷位处产生的温度疲劳应力按照下式计算：临界荷位处产生的温度疲劳应力按照下式计算：n混凝土板厚设计混凝土板厚设计混凝土板厚设计混凝土板厚设计首首首首先先先先进进进进行行行行行行行行车车车车道道

49、道道路路路路面面面面结结结结构构构构的的的的组组组组合合合合设设设设计计计计(初初初初拟拟拟拟路路路路面面面面结结结结构构构构，包包包包括括括括路路路路床床床床、垫垫垫垫层层层层、基基基基层层层层和和和和面面面面层层层层的的的的材材材材料料料料类类类类型型型型和和和和厚厚厚厚度度度度)，并并并并按按按按表表表表16-1716-17所所所所列列列列的的的的水水水水泥泥泥泥混混混混凝凝凝凝土土土土面面面面层层层层厚厚厚厚度度度度建建建建议议议议范范范范围围围围，依依依依据据据据交交交交通通通通等等等等级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。级

50、、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。然然然然后后后后，按按按按16-4916-49和和和和16-5516-55节节节节计计计计算算算算荷荷荷荷载载载载疲疲疲疲劳劳劳劳应应应应力力力力和和和和温温温温度度度度疲疲疲疲劳劳劳劳应应应应力力力力，当当当当满满满满足足足足式式式式16-4816-48的的的的要要要要求求求求时时时时，则则则则初初初初选选选选厚厚厚厚度度度度可可可可作作作作为为为为混混混混凝凝凝凝土土土土板板板板的的的的计计计计算算算算厚厚厚厚度度度度。否否否否则则则则，重重重重新新新新计计计计算算算算，设设设设计计计计厚厚厚厚度