《道路工程》第九-2章.

9.5水泥混凝土路面板尺寸确定9.5.1标准轴载作用次数标准轴载BZZ100作用次数Ns、Ne由公式求得9.5.2水泥混凝土的弯拉强度和弹性模量1）弯拉强度标准值fr(28d)混凝土弯拉强度标准值交通等级特重重中等轻水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.0水泥混凝土弯拉回弹模量参考值交通等级特重重中等轻弯拉强度(MPa)5.05.04.54.0抗压强度量(MPa)41.841.835.829.7弯拉回弹模量(GPa)313129272）水泥混凝土抗弯拉回弹模量Ec9.5.3地基回弹模量1）新建路基层顶面当量回弹模量Et3100EEEahExbxt2221222121hhEhEhEx3112xxxEDh1221122132231111412hEhEhhhEhEDx45.0051.1122.6EEax55.0044.11EEbx式中Et—基层顶面的当量回弹模量，MPa；E0—路床顶面的当量回弹模量，MPa；Ex—基层和底基层或垫层的当量回弹模量，MPa；E1、E2—基层和底基层或垫层的回弹模量，MPa；hx—基层和底基层或垫层的当量厚度，m；Dx—基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度，MN-m；h1、h2—基层和底基层或垫层的厚度，m；a、b—与Ex/E0有关的回归系数。2）旧沥青路面上铺筑水泥混凝土面层时，原路面顶面当量回弹模量Et式中l0—标准车（后轴重100KN）测得原路面回弹弯沉的计算值，0.01mm3）路床顶面回弹模量、垫层、基层回弹模量确定方法与沥青路面设计确定方法基本相同9.5.4板厚和板平面尺寸计算1）初估板厚和板平面尺寸04.1013739lEt水泥混凝土面层厚度参考值交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度260250240270240260230250220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度240220230200220200230220板平面尺寸用板长L和板宽B表示普通混凝土面层：板长L=4~6m，L/B1.30，LB25m2碾压混凝土或钢纤维混凝土：板长L=6~10m钢筋混凝土：板长L=6~15m2）计算荷载疲劳应力荷载疲劳应力按:pr=krkfkcps计算3）计算温度疲劳应力温度疲劳应力按:tr=kttm计算4）验算根据初估水泥混凝土板厚计算出荷载疲劳应力和温度疲劳应力，两者迭加后应满足式要求：否则改变板厚重算rtrprrf)(9.5.5水泥混凝土路面结构设计例题徐州至连云港拟建一级公路，经调查该路初期交通量及组成见表，预计交通量的年增长率为5%。路线K20~K22段地基为粘土和砂粘土，地下水位为1.5~3m，路基高度为0.7~1.0m，徐州地区地表最大冻结深度为60~80cm。该公路拟采用水泥混凝土路面，试设计该段路面结构。交通量及组成车型黄河JN-150解放CA-10B东风EQ-140上海SH-161跃进NJ-130小汽车辆/日200015001300800120010001）轴载换算和交通分析轴载换算按：161100niiiisPNN单轴—双轮组i=1；单轴—单轮i=2.22103Pi-0.43；双轴—双轮组i=1.0710-5Pi-0.22标准交通荷载作用次数计算表车型PI(kN)ii(Pi/100)16Ni(n/d)Ns(n/d)后轴101.6011.28920002578黄河JN-150前轴49.00416.464.610-320009.2后轴60.0012.82110-415000.42解放CA-10B前轴20.251015000后轴69.3012.83010-313003.68东风EQ-140前轴22.70579.8013000后轴2110.003.26610-60.9835800786.8上海SH-161前轴60.002765.30.78800624跃进NJ-130后轴38.30463.0012000Ns=4002.1/2=2001.05(n/d)该公路为一级公路，公路设计基准期为t=30年，=0.2。Ne=365Ns[(1+)t-1]/=3652001.050.2[(1+0.05)30-1]/0.05=970.5104(n)该公路交通等级为重交通。2）初拟路面结构初估混凝土路面板厚h=26cm基层选用二灰结碎石、厚20cm、E1=1500MPa垫层选用天然砂砾、厚20cm、E2=150MPa混凝土路面板平面尺寸BL=3.755.0m纵缝为设拉杆的平缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝）3）混凝土路面板、路基、地基模量值确定（1）混凝土路面板模量Ec和弯拉强度标准值fr查表得Ec=31103MPa、fr=5.0MPa（2）路基回弹模量E0徐州地区自然区划为II5a地下水位相对高度H=1.5+(0.7~1)-0.66=1.61~1.94m查表3-8得：H1=2.1~2.5m、H2=1.6~2.0m，H1HH2。路基为中湿路基。查得路基稠度：wc=1.025。查得路基回弹模量：E0=40MPa。（3）基层当量回弹模量Et8252.02.01502.015002.022222221222121hhEhEhEx（MPa）)(19.22.015012.01500142.02.0122.01502.0150011412123312211221322311mMNhEhEhhhEhEDx317.082519.212123131xxxEDh(m)814.34082551.1122.651.1122.645.045.00EEax72745.04082544.1144.1155.055.00EEbx4.1814082540317.0814.33172745.03100EEEahExbxt(MPa)4）荷载疲劳应力prpr=krkfkcps式中ps—标准交通荷载Ps作用于临界荷位产生荷载应力，775.04.1813100026.0537.0537.03131tcEEhr（m），98.026.0775.0077.0077.0260.0260.0hrps(MPa)；kr—应力折减系数，取kr=0.87；kf--疲劳应力系数，kf=Ne0.057=(970.5104)0.057=2.50；kc—综合系数，一级公路，kc=1.25。pr=0.872.501.250.98=2.66(MPa)5）温度疲劳应力trtr=kttm式中tm—最大温度梯度时砼板温度应力，c—混凝土线膨胀系数1/0C，c=110-5/0C；Tg—板最大温度梯度0C/m，Tg=86(0C/m)；Bx综合翘曲温度应力和内力作用的温度应力系数，l/r=5/0.775=6.45查图得Bx=0.57；97.157.028626.01031101235xgcctmBhTE(MPa)；kt—温度疲劳应力系数，5088.0041.00.597.1828.097.10.5323.1bfafkcrtmtmrttr=0.50881.97=1.00MPa6）检验初拟板厚0.525.400.166.216.1)(rtrprrf(MPa)板厚h=26cm可以承受荷载应力和温度应力的作用7）验算防冻层路面结构总厚度H=26+20+20=66cm粘性土土基，路面最小防冻层厚度为30~50cmH=66cm30~50cm，路面防冻满足要求纵缝构造a）纵向施工缝；b）纵向缩缝9.6接缝和配筋设计9.6.1接缝设计1）接缝的种类和构造（1）纵缝纵缝是沿行车道平行道路中线设置的接缝，有纵向施工缝和纵向缩缝两种（2）横缝横缝是垂直于纵缝设置的接缝，有横向缩缝和横向施工缝两种横向施工缝构造a）设传力杆平缝型；b）设拉杆企口缝型横向缩缝构造a）设传力杆假缝型；b）不设传力杆假缝型（3）胀缝在桥梁、建筑物、柔性路面相接处、混凝土板厚度变化处、小半径平曲线处、凹曲线纵坡变换处均应设置胀缝设传力杆胀缝构造不设传力杆胀缝构造9.6.2拉杆和传力杆1）拉杆拉杆是设在纵缝板厚中央的螺纹钢筋，目的是防止板块横向位移2）传力杆传力杆采用光圆钢筋，作用是将将部分荷载传到另一块板上拉杆直径d、拉杆长度l、拉杆间距S（dlS）（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m）面层厚度（mm）3.003.503.754.506.007.50200250147009001470080014700700147006001470050014700400260300168009001680080016800700168006001680050016800400传力杆尺寸和间距（mm）面层厚度（mm）传力杆直径传力杆最小长度传力杆最大间距22028400300240304003002603245030028035450300300385003009.6.3配筋设计1）板边补强钢筋边缘补强钢筋选2根φ1216mm螺纹钢布置在板的一边，距板底为1/4板厚，不小于50mm，间距为100mm钢筋两端弯起，保护层不小于50mm边缘钢筋布置2）角隅补强钢筋角隅部分补强一般选用2根φ1216螺纹钢，布置在板的上部距板顶50mm，板边=100mm板呈锐角时可采用双层钢筋网补强，钢筋选φ6mm，布置在边上下部距边顶底为50100mm，钢筋及网长度120cm角隅钢筋布置9.6.4接缝材料1）接缝板胀缝处设接缝板，采用软木板，泡沫橡胶板，泡沫树脂板2）填缝料填缝料按施工温度分加热施工式和常温施工式两种加热施工填缝料有：沥青橡胶类，聚氯乙烯胶泥类，沥青马蹄脂类常温施工填缝料有：聚氨脂焦油类，氯丁橡胶类，乳化沥青橡胶类按针入度，弹性，流动度，拉伸量分为低弹性型和高弹性型加热填缝料中高弹性型用在高等级路面和高速公路混凝土路面的接缝其他公路用低弹性型填缝料性能参数试验项目低弹性型高弹性型针入度mm59弹性（复原率%）3060流动度（mm）52拉伸量（mm）5159.6.5水泥混凝土路面与其他结构物相接处的处理1）水泥混凝土路面与沥青路面相接混凝土路面与沥青路面相接段的构造布置2）水泥混凝土路面同桥梁相接水泥混凝土路面板与桥梁相接的处理3）构造物横穿公路圆形管状构造物横穿公路处的面层配筋（L1200mm）箱形构造物横穿公路处的面层配筋（L400mm）箱形构造物横穿公路处的面层配筋（L=4001200mm）