公路水泥混凝土路面设计规范课件.ppt

,公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2012)介绍 王秉纲 2012.6 北戴河,前言,公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D402002）发布实施以来，我国水泥混凝土路面有了很大的发展，积累了丰富的经验，取得了许多研究成果，使水泥混凝土路面的技术提高到一个新的水平。为此，有必要对原规范进行修订，以提高水泥混凝土路面技术水平、使用品质和设计质量，保证工程安全可靠、经济合理，适应我国交通运输发展和公路建设需要。根据交通部关于下达2007年度公路工程制修订项目计划的通知（交公路发2007378号）要求进行了修订工作。,交通部2007年下达任务，中交公路规划院承担修编工作。成立以中交公路规划设计院有限公司为主编单位，中交路桥技术有限公司、同济大学、长安大学、重庆交通大学和山西省交通科学研究院为参编单位成立编写组。历经三年多时间完成修编工作。,1 修订规范总体评价（1）重点修订内容及成熟程度 修订后的规范主要内容包括水泥混凝土路面结构组合设计、厚度设计、接缝设计、混凝土面层配筋设计和加铺层结构设计等。本次修订，主要增加了混凝土板极限断裂的验算标准和贫混凝土及碾压混凝土基层的疲劳断裂设计标准，增加了极重交通荷载等级以便考虑特种车辆和专用道路结构设计；改进了接缝设计及填缝材料的选型；完善了连续配筋的裂缝间距和裂缝宽度两个设计指标的计算公式，完善了材料试验方法并补列了材料设计参数经验参考值；提高了混凝土板错台量和接缝传荷能力的评级标准。,(2)与国外水平对比 通过本次修订，进一步提高了规范的系统性、先进性和适用性；同时，增加了混凝土板极限断裂验算标准和基层疲劳断裂设计指标，使公路水泥混凝土路面设计规范设计方法更趋完善，保持在国际先进水平的行列。(3)实施后的经济效益 修订后的规范更加符合实际，对避免水泥混凝土路面早期损坏和提高使用寿命具有重要意义，本次规范经修订并颁布实施将产生显著的社会经济效益。,2 原规范修订的必要性,（1）原规范未能反映公路车辆重载超载情况 公路车辆重载超载是导致混凝土路面过早损坏的主要原因之一。原规范没有反映这一状况，本次修订增加超重载设计标准和交通等级。,（2）力学模型和温度应力计算方法有待进一步改善,原规范力学计算模型在反算地基模量时，由于荷载作用位置的不同，反算结果相差较大，有必要进行完善；,原规范采用查诺模图的方式获取综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数，既不方便，也不精确，本次修订将增补温度应力系数的数值解，进一步完善温度应力分析方法。,（3）旧水泥砼路面评级标准和处治措施需要进充实,今后一段时期内，相当数量的水泥混凝土路面面临大、中修和改建。原规范关于旧路面损坏状况评级标准偏低，不利于控制加铺层的时机。需调整这方面的内容，以指导今后的修复和改建设计。,（4）路面材料的试验方法及设计参数需进行验核、调整和完善；近几年路面材料试验方法及设计参数已有新的研究成果和使用经验应予吸纳。,（5）需要吸收近年来积累的实践经验。,（1）调整可靠度设计标准；（2）增加设计标准，以考虑基层和重载交通的影响；（3）增加极重交通等级及相关设计轴载规定；（4）改进力学模型和结构应力计算方法；（5）强化结构组合和材料组成设计；（6）改进连续配筋混凝土纵向配筋率设计标准；（7）修改旧混凝土路面损坏评定标准，增加加铺 方案的选用原则；（8）完善路面结构层材料设计参数。,3 主要修订内容,规范组成和内容,修订后的规范分8章和5个附录。,1.总则2.术语、符号3.结构组合设计4.厚度设计依据5.接缝设计6.混凝土面层配筋设计7.材料组成和设计参数8.加铺层结构设计附录A 交通荷载分析附录B 混凝土板应力分析及厚度计算附录C 有沥青上面层的混凝土板应力分析附录D 连续配筋混凝土面层纵向配筋计算附录E 材料设计参数经验参考值,1 路面结构组合设计,1.1 结构组合设计原则,依据公路技术等级、交通荷载、路基条件以及当地温度和湿度状况，选择及组合与之相适应的水泥混凝土路面结构，并满足预定的使用性能要求。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各自的功能要求。应充分考虑结构层上下层次的相互作用、层间结合条件和要求以及组合结构的协调和平衡。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，以减少地表水入渗和防止渗入水积滞在路面结构内，并选用抗冲刷能力强的材料做基层。,1.2 设计荷载,交通荷载分级,注:据交通轴载调查和分析；承受特重轴载车辆或特种车辆作用的路面，按所选设计轴载计算累计作用次数。,轴载换算 按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以100kg双轮组荷载作为设计轴载。行驶特重轴载车辆或特种车辆的水泥混凝土路面，宜选用特重车或特种车中主导车辆的轴载作为设计轴载。各种轴型的轴载作用次数Ni 累计作用次数,为了简化计算，对多联轴的轴载换算作偏保守处理，忽略邻轴的影响（应力降低作用），双联轴按2次单轴计，三联轴按3次单轴计,1.3 路基,混凝土路面下路床顶面的荷载应力很小，对路基承载能力的要求并不高。路基出现不均匀变形时，混凝土面层与下卧层之间会出现局部脱空，导致面层板断裂。对路基的基本要求是提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。,为控制路基的不均匀变形，须在地基、填料、压实和排水等方面采取相应的措施。,路基弹性模量,按照交通荷载等级，路床顶的综合回弹模量值应分别不低于：40MPa（轻交通荷载等级），60MPa（中等或重交通荷载等级），80MPa（特重或极重交通荷载等级）。对于不能满足综合回弹模量值要求的路应采取更换填料、增设粒料层或低剂量无机结合料稳定层等措施。,1.4 垫层 设置条件防冻垫层：路面结构厚度小于最小防冻厚度排水垫层：水文地质条件不良土的质路堑,1.5 基层 基层要求具有足够的抗冲刷能力，适当的刚度 极重、特重、重交通时设基层和底基层 基层为无机结合料稳定类材料、上路床为细粒土时设粒料类底基层 中等、轻交通时可不设底基层 石灰生产、消解会产生大量二氧化碳，基层、底基层使用石灰稳定类材料时需考虑碳排放问题 建筑垃圾可供应用,适宜于各交通荷载等级的基层和底基层类型,贫混凝土或碾压混凝土基层应铺设沥青混凝土夹层，层厚不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层应设置封层，可采用单层沥青表面处治等，层厚不宜小于6mm。,潮湿多雨地区，路基由低透水性细粒土组成的高速公路和一级公路或者承受极重或特重交通的二级公路，宜设置开级配配沥青稳定碎石或开级配水泥稳定碎石排水基层。排水基层下应设置密级配粒料或水泥稳定碎石不透水底基层。底基层顶面宜铺设沥青类封层或防水土工织物。,基层和底基层材料的结构层适宜厚度,1.6 面层,面层一般采用接缝设置传力杆的普通水泥混凝土。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、填挖交界段的路基有可能产生不均匀沉降时，应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。其他面层类型可依据适用条件按下表选用。,其他面层类型选择,水泥混凝土面层厚度的参考范围,面层设计厚度依据计算厚度加6mm磨耗层后，按10mm向上取整。,1.7 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，并使进入行车道路面结构中的水不被封堵。高速和一级公路的水泥混凝土路肩宜采用与行车道相同的路面结构和厚度。选用薄混凝土面层时，其厚度不宜小于150mm，基层用级配粒料或多孔隙水泥稳定碎石。路肩与行车道之间的纵缝应设置拉杆。,2 结构设计方法2.1 设计标准 混凝土面层 设计标准：设计基准期内行车荷载和温度度梯度综合作用 面层板产生疲劳断裂。验算标准：设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作用面层板产生极限断裂。,式中 pr面层板在临界荷位处产生的行车荷载疲劳应力（MPa）；tr面层板在临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力（MPa）；p,max 最重的轴载在临界荷位处产生的最大荷载应力（MPa）；t,max最大温度梯度在临界荷位处产生的最大温度翘曲应（MPa）；,可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异等级确定；fr 水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。,可靠度设计标准,贫混凝土或碾压混凝土基层,设计标准：设计荷载产 生疲劳断裂。,可靠度系数,2.2 力学模型,弹性地基单层板模型粒料基层上混凝土面层；粒料类基层及各类底基层和垫层，与路基一起视作多层弹性地基，以地基顶面当量回弹模量表征；弹性地基双层板模型无机结合料类基层或沥青类基层上混凝土面层；旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层；复合板模型两层不同性能材料组成的面层或基层复合板，旧混凝土路面上加铺结合式混凝土面层。面层板及基层的临界荷位均位于纵缝边缘中部。,水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。,2.3 单层板应力 荷载应力 设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力,最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力,温度应力,面层板临界荷位处产生的温度疲劳应力,式中t.max最大温度梯度时面层板产生的最大温度应力(MPa)；kt 考虑温度应力累计疲劳作用的温度疲劳应力系数。,最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力,式中 c混凝土的线膨胀系数；Tg最大温度梯度；BL 温度应力系数。,2.4 双层板应力 荷载应力,面层板或上面层板的荷载疲劳应力及其荷载疲劳应力系数kf、应力折减系数kr和综合系数kc的确定方法，与单层板的相同，设计轴载Ps在上层板临界荷位处产生的荷载应力,贫混凝土或碾压混凝土基层板或者下面层板的荷载疲劳应力及其疲劳应力系数kf 和综合系数kc 的确定方法与单层板的相同；设计轴载Ps 在下层板临界荷位处产生的荷载应力,式中 bpr下层板的荷载疲劳应力（MPa）；bps设计轴载Ps在下层板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)。,温度应力,上层板的温度疲劳应力tr、最大温度翘曲应力t.max、综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数BL的计算式与单层板的基本相同。下层板的温度疲劳应力不需计算分析。,2.5 复合板应力 荷载应力 面层复合板的荷载疲劳应力和最大荷载应力计算，与单层板或上层板完全相同，只需用面层复合板的截面弯曲刚度和等效厚度替代单层板或上层板的弯曲刚度Dc 和厚度hc 即可，板相对刚度半径r 或rg 需依据面层复合板弯曲刚度重新计算。,温度应力 面层复合板的疲劳温度应力计算和疲劳温度应力系数与单层板的相同。最大温度应力t.max,3.1 材料试验方法 土和粒料的回弹模量采用重复加载三轴压缩试验测定。无机结合料稳定类材料的弹性模量采用单轴单调压缩试验测定。水泥稳定类材料的试件龄期为90d，石灰粉煤灰稳定类材料的试件龄期为180d，测定前试件浸水1d。沥青混合料动态模量采用周期加载单轴压缩试验测定。,3 材料设计参数,3.2 材料参数取值 按经验数值范围确定路基和路面各结构层的各项设计参数值时，可参照附录查取。按土类查取回弹模量经验参考值，并按路床底距地下水位的距离查取路基的湿度调整系数，二者相乘后得到回弹模量值。依据粒料类别选取粒料层的回弹模量值时，按材料类型由表查取 无机结合料稳定类基层或底基层的弹性模量，应采用考虑结构层收缩开裂后的有效模量，参照附录选用。基层沥青混合料的动态模量值，参照附录查取。,3.2.1 路基和粒料层回弹模量试验测试反复加载三轴压缩标准试验方法 试件尺寸、试件制备和预加载条件 应力水平（各种路面结构应力状况分析）加载序列回弹模量本构模型（三参数）,回弹模量标定测试 12种土、3种含水量、2种压实度 补充国外各类土的测试数据,物性参数经验模型 土 粒料,当量回弹模量 弯沉等效原则 模量当量的应力水平当量应力水平 粒料类基层和底基层：按层位和交通荷载等级取用 沥青和无机类基层下底基层体应力72kPa，八面体 剪应力12kPa 路基：体应力70kPa，八面体剪应力13kPa,路基回弹模量经验参考值,注：1.对于砾和砂，D60（通过率为60%时的颗粒粒径）大时，模量取高值，D60小时，模量取低值；2.对于其他含细粒的土组，小于0.075mm颗粒含量大和塑性指数高时，模量取低值，反之，模量取高值。,路基回弹模量湿度调整系数,注：1.对于砾和砂，D60（通过率为60%时的颗粒粒径）大时，调整系数取高值，D60小时，调整系数取低值；2.对于其他含细粒的土组，小于0.075mm颗粒含量大和塑性指数高时，调整系数取低值，反之，调整系数取高值。,3.2.2 基层材料回弹模量粒料类基层和底基层材料回弹模量经验参考值,无机结合料稳定类基层材料模量测试方法 压缩、弯拉、直接拉伸、间接拉伸 单调、反复、周期加载 顶底面法和中间段法应变量测,由测试结果得到：（1）周期加载压缩弹性模量与单调加载压缩弹性模量测定值相近。（2）弯拉弹性模量值与压缩弹性模量值相近。可以采用操作较简便且精度较有保证的单调加载压缩试验测定无机结合料类材料的弹性模量。,各种方法比较,顶底面法与侧面法比较,采用顶底面法量测试件压缩变形，两端端面有摩阻约束影响，国外的试验规程中已摒弃这种方法。顶底面法和中间段法的对比测试结果相差一个数量级。采用直径与高度比为1：2的试件，在其中间段量测压缩应变，消除端面摩阻的影响，得到真实应力-应变关系的压缩弹性模量。,单调加载压缩试验（中间段应变、0.3Pmax）,无机结合料类基层和底基层材料弹性模量经验参考值（MPa）,3.2.3 沥青混合料弹性模量 沥青混合料模量测试方法 周期加载单轴压缩动态模量试验 试件为直径100mm、高150mm的圆柱体，由旋转压实仪成型直径150mm、高170mm试件中钻取芯样得到 频率25、10、5、1、0.5、0.1Hz 温度10、5、20、35、50C 简化方法:频率10、5、1、0.1Hz,温度5、20、35C 通过沿圆周等间距安放在试件中部的3个位移传感器，量测荷载作用下的轴向变形。计算轴向应力幅值和可恢复轴向应变幅值，由二者之比计算得到压缩动态模量，并按最后5次加载循环中变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间和平均加载时间之比计算相位角。试验结果首先整理成等温度动态模量曲线，随后以参照温度为20C将各条等温度曲线平移后得到主曲线。,沥青混合料类基层材料动态模量经验参考值,3.2.4 水泥混凝土材料参数水泥混凝土强度和弹性模量经验参考值,水泥混凝土线膨胀系数经验参考值,混凝土面层与基层间摩阻系数经验参考值,注：当基层不是沥青混合料，但基层与面层间设置沥青隔层时，摩阻系数按照沥青混合料基层时选取。,4 水泥混凝土路面板厚度计算示例,设计题：设计新建一级公路水泥混凝土路面。公路自然区划IV区 路基土为低液限粉土，路床顶距地下水位1.0m 当地产砂砾材料 设计轴载为Ps=100kN，最重轴载Pm=180kN 设计车道使用初期标准轴载日作用次数为3200 交通量年平均增长率为5,4.1 交通分析,一级公路的设计基准期为30年，安全等级为一级(表3.0.1)临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22(附录表A.2.4)设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数：,属重交通荷载等级(表3.0.7),次,4.2 初拟路面结构,施工变异水平取低等级。初拟普通混凝土面层厚度为0.26m(查表4-3)基层选用水泥稳定砾石，厚0.20m底基层选用级配砾石（无土），厚0.18m单向路幅宽度为23.75m(行车道)+2.75 m(硬路肩)行车道水泥混凝土面层板平面尺寸取5.03.75m纵缝为设拉杆平缝横缝为设传力杆的假缝硬路肩面层采用与行车道面层等厚的混凝土，并设拉杆与行车道板相连,4.3 路面材料参数确定4.3.1 材料参数取值,面层混凝土的弯拉强度标准值取5.0MPa(表3.0.8和附录E.0.3)混凝土弯拉弹性模量取31GPa，泊松比取0.15水泥混凝土的热膨胀系数c=1110-6/低液限粉土路基回弹模量取100MPa(附录表E.0.1-1)低液限粉土距地下水位1.0m时的湿度调整系数取0.80(查表E.0.1-2)路床顶综合回弹模量取为1000.80=80MPa水泥稳定砾石基层的弹性模量取2000MPa，泊松比取0.20(附录E.0.2)级配砾石底基层回弹模量取250MPa，泊松比取0.35(附录E.0.2),4.3.2 地基综合模量确定,板底地基综合回弹模量,板底地基综合回弹模量Et取为125 MPa,4.3.3 路面刚度确定,混凝土面层弯曲刚度Dc,半刚性基层弯曲刚度D,路面结构总相对刚度半径rg,4.4 荷载应力分析,设计轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力：,面层荷载疲劳应力,面层最大荷载应力：,其中：应力折减系数kr=0.87；综合系数kc=1.10；疲劳应力系数,4.5 温度应力分析,最大温度梯度取92/m（表3.0.10 B.3.3）综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL：,面层最大温度应力：,温度疲劳应力系数kt,温度疲劳应力：,4.6 路面结构极限状态校核,一级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数r取1.14。校核路面结构极限状态是否满足要求：,满足要求 拟定的路面结构，厚度0.26m混凝土面层，厚0.20m水泥稳定级配砾石基层，厚0.18m级配砾石底基层，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，以及最重轴载和最大温度梯度的一次作用。考虑混凝土面层磨耗加6mm，取整得混凝土面层设计厚度为0.27m。,5 其它混凝土路面结构5.1 连续配筋混凝土路面,5.1.1 机理与要求 纵向钢筋配筋率设计，主要考虑对横向裂缝缝隙宽度、横向裂缝间距、裂缝传荷能力、钢筋所承受的拉应力以及混凝土出现由纵向裂缝产生的断裂块进行控制，最主要的是对裂缝缝隙宽度的控制。,连续配筋混凝土路面会在横向开裂后出现纵向疲劳开裂，进一步发展为纵向断裂块。出现混凝土块断裂破坏，会使路面的平整度下降。因此，增加配筋量，减小裂缝间距和缝隙宽度，提高裂缝传荷能力，就可以减少混凝土的断裂破坏，提高面层的平整度。,横向裂缝众多的影响因素交互作用，使收缩变形和收缩受阻带有很大的随机性，裂缝间距和缝隙宽度也就存在很大的变异性。规范要求和指标，是指的平均情况和平均值。,5.1.2 配筋设计连续配筋混凝土面层的纵向配筋量按下述要求确定：纵向钢筋埋置深度处的裂缝缝隙平均宽度不大于0.5mm；横向裂缝的平均间距不大于1.8m；钢筋所承受的拉应力不超过其屈服强度。满足上述要求所需的纵向配筋率，一般为0.6%0.7%（中等交通）、0.7%0.8%（重交通）、0.8%0.9%（特重交通）或 0.9%1.0%（极重交通）。冰冻地区路面的配筋率宜高于一般地区0.1%。,5.1.3 纵向配筋率计算步骤 初拟配筋率，计算横向裂缝平均间距Ld。当Ld1.8m时，应增大配筋率，重复上述计算至符合要求。计算裂缝缝隙平均宽度bj。当bj0.5mm时，满足要求；否则应增大配筋率，重复上述计算至符合要求。计算钢筋应力。当不大于钢筋屈服强度时，满足要求；否则应 增大配筋率，重复上述计算至符合要求。综合上述计算结果，最终确定配筋率，并进一步确定钢筋根数。在满足纵向钢筋间距要求的条件下，宜选用直径较小的钢筋。,5.2 钢纤维混凝土路面 钢纤维体积率：一般为0.6%1.0%。面层厚度：普通混凝土面层厚度的0.75 0.65倍，按钢纤维掺量确定。最小厚度，极重、特重或重交通180mm；中等或轻交通160mm。集料公称最大粒径：钢纤维长度的1/22/3，并不宜大于26.5mm（铣削型钢纤维）或19mm（剪切型或熔抽型钢纤维）。钢纤维抗拉强度标准值：不宜小于600级（6001000MPa）。水泥用量：不得少于，非冰冻地区360kg/m3，冰冻地区380kg/m3,5.3 复合式路面 沥青混凝土上面层的厚度不宜小于40mm。混凝土下面层的计算厚度，应满足下式的要求。混凝土下面层与沥青混凝土上面层之间应设置粘层。,混凝土下面层的临界荷位，为板的纵向边缘中部。设计轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力，按单层板计算确定。应力折减系数、荷载疲劳应力系数和综合系数的确定方法，与无沥青上面层时完全相同。设计轴载Ps和最重轴载Pm在混凝土下面层临界荷位处产生的荷载应力和最大荷载应力分别按下式计算。,5.4 加铺层结构设计5.4.1路面损坏状况调查评定旧混凝土路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定路面损坏状况分为4个等级，各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见下表。路面损坏状况分级标准,5.4.2 接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定 旧混凝土面层板的接缝传荷能力和板底脱空状况采用弯沉测试法调查评定，弯沉测试宜采用落锤式弯沉仪。测定接缝传荷能力的试验荷载应接近于设计轴载的一侧轮载。将荷载施加邻近接缝的路面表面，实测接缝两侧边缘的弯沉值。按下式计算传荷接缝的系数,旧混凝土面层的接缝传荷能力分为4个等级。,接缝传荷能力分级标准,5.4.3 沥青加铺层结构设计沥青加铺层可设单层或双层沥青面层，至少有一层采用密级配沥青混料，可根据需要设置调平层，在路面边缘设置内部排水系统。沥青加铺层与原水泥混凝土面板之间宜撒布改性沥青，加强层间结合，避免层间滑移。减缓反射裂缝的措施：增加沥青加铺层的厚度；采用掺加纤维及橡胶等改性沥青混合料；在旧混凝土板顶面或加铺层内设置应力吸收层等夹层；沥青加铺层下层可采用大粒径沥青碎石。沥青加铺层厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为80mm。,5.4.4 分离式混凝土加铺层结构设计在旧混凝土面层与加铺层之间应设置隔离层。隔离层材料宜选用沥青混凝土，厚度不宜小于40mm。分离式混凝土加铺层的接缝形式和位置，按新建混凝土面层的要求布置。加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。加铺层和旧混凝土面层应力分析，按分离式双层板进行，旧混凝板各参数采用实测值。加铺层的设计厚度，按加铺层和旧混凝土板的应力分别满足要求确定。,5.4.5 结合式混凝土加铺层结构设计采用铣刨、喷射高压水或钢珠、酸蚀等方法，打毛清理旧混凝土面层表面，并涂敷粘结剂，使加铺层与旧混凝土面层结合成整体。结合式加铺层厚度不宜小于60mm。加铺层的接缝形式和位置应与旧混凝土面层的接缝完全对应和对齐，加铺层内可不设拉杆或传力杆。加铺层和旧混凝土板的应力分析，按结合式双层板进行。旧混凝土板的 参数实测值。加铺层的设计厚度，按计算 及要求确定。,5.4.6 旧沥青路面加铺水泥混凝土路面结构设计在旧沥青面层与水泥混凝土加铺层之间应设置调平层。调平层材料可选用沥青混凝土等。加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm.计算确定旧沥青路面顶面的当量回弹模量，并按照新建水泥混凝土路面进行加铺层设计。超薄水泥混凝土加铺层的厚度宜为80130mm，面板平面尺寸1.02.5m，切缝深度为面层板厚的1/41/3，缝宽35 mm，无需封缝。,尚需研究的问题 1 基层 本次修订提出了适应不同交通等级的基层类型，主要是依据部分经验，对基层类型选择及厚度确定尚缺乏合理具体的设计方法，对基层材料的技术要求也应有明确依据的规定。2 夹层、封层 为了克服贫混凝土基层和水泥稳定基层上混凝土面板产生的损坏，修订规范规定分别设40mm夹层和6mm封层，主要参考国外经验但厚度较国外小。为此需分析基层刚度对混凝土面板应力（主要是温度翘曲应力）的影响等，提出夹层与封层设置的理论依据、结构厚度及适用材料。,3 水泥混凝土板上加沥青层 新建或原有混凝土板上加沥青层路面设计方法仅给出混凝土板厚度确定方法，对沥青层只提出经验厚度最小值，无明确结构与材料要求，其厚度如何尚不确定。因此，应从理论和使用上深入研究这种路面的合理结构和材料，提出相应的的设计标准与结构设计方法。,4 连续配筋混凝土路面 修订后的连续配筋混凝土路面设计标准更加合理，考虑的因素更加全面，但仍有不足。设计标准原想引入冲断破坏，后因研究与资料尚欠充分而放弃。计算方法主要借鉴美国经验公式，需结合我国实际验证修正，方法也需适当简化。现今已出现矿物纤维筋如玄武岩筋，具有良好应用前景，也应研究应用。5 路基稳定处理 规范提出路基要求模量值，而仅通过强化路基压实一往往难以达到，需采取稳定加强措施，如路基上层一定深度填筑粒料材料，或进行无机结合料稳定处理。选用何种处治措施，处治厚度，处治要求，以及路基工作区，均需研究解决。,复合式路面,河南、山西、广西、山东、广东等省试验使用(1)河南 早期：碾压混凝土面层 200，沥青上面层 50 层间洒粘层油，个别接缝试铺土工布 总体良好，是该省使用寿命最长的路面。有反射裂缝，裂缝处局部推移、松散。,1.复合式路面试验应用,改性沥青砼面层 4cm,水泥砼面层 28cm,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）,应力吸收层2cm,防水联接层1.5cm,近期：,厚度53.5cm,（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。,(3)山西 晋焦高速32km 下面层连续配筋混凝土250，配筋率0.33 上面层（AC-20）40十（SBR改性SMA-16）35 层间洒乳化沥青粘层 使用状况：部分路段约5km推移，其中1km弯道段推移开裂严重，其原因混凝土表面未处理好，乳化沥青粘层抗剪力不足,（4）山东 2004年和2005年分别修筑复合式路面试验路，其结构和使用状况如下两表。,（5）广东 下层混凝土为碾压贫混凝土，水泥用量为240 kg/m3，用水量为145kg/m3，其配制的碾压混凝土改进VC值为28s，7d抗压强度为15.5MPa，7d抗弯拉强度为2.14MPa，28d抗弯拉强度为3.65MPa，28d抗压强度为19.8MPa。,复合式路面结构,复合式沥青路面结构层组合方案,复合式路面结构设计（1）复合式路面结构组合,普通水泥混凝土路面可用于二级及以下公路。高速、一级公路可使用复合式路面，以改善行车舒适性，便于养护等。,（2）混凝土下面层 贫混凝土 强度 28天弯拉23MPa,水泥用量200250kg/m3 普通混凝土 按混凝土路面设计要求 5cm沥青层可减薄混凝土层厚度1cm 连续配筋混凝土 下面层纵向配筋率可降低0.1%。预应力混凝土,沥青上面层厚度 薄型：60，采用橡胶沥青、聚合物改性沥青等混合料 厚型：100，同路面面层，设防裂结构层或应力吸收层 层间处理：沥青层与混凝土层间设粘结层 混凝土下面层表面处理：除浮浆，表面糙化,（3）沥青上面层,谢 谢！,斜向预应力混凝土路面,斜向预应力无缝水泥混凝土路面是对路面施加斜向预应力，使路面既可以产生纵向预应力，也可以产生横向预应力，克服路面各方向力的影响，使路面在较长范围内不设置缩缝，这样可以解决水泥混凝土路面由于接缝产生的损害现象，可以有效地延长水泥混凝土路面的使用寿命。,斜向预应力无缝混凝土路面示意图,1 斜向预应力水泥混凝土试验路面,已先后铺筑试验段七处，铺筑面积累计达到25000m2，施工工艺日趋完善，施工技术日趋成熟。目前已经形成斜向预应力混凝土路面一整套设计、施工技术，为施工进度和施工质量提供技术保障。,试验段位于G210国道南山峁隧道外，试验路面宽9m，长100m，分两幅施工。这是斜向预应力混凝土路面首次应用，经过近三年的观测，试验路使用情况良好。,2010年7月，为了验证斜向预应力路面的使用效果，选择府店一级公路为试验路，此处大多为大型运煤车辆，交通量密集，超限超载现象严重。试验路面宽9m，长258m，分两段铺筑。通车一年，同期铺筑的钢纤维水泥混凝土路面裂缝较多；而斜向预应力水泥混凝土路面试验段未出现任何裂缝等病害，行车舒适性好、噪音小。,2010年9月将斜向预应力水泥混凝土路面加铺在旧水泥混凝土路面板上，为了预防路面的反射裂缝，试验路面宽7m，长600m，与原挖除路面设计方案相比，节约资金20%以上，通过一年多的观察，路面无裂缝，未出现病害。,首次将斜向预应力混凝土路面应用于公路收费站，以解决收费站水泥路面断板和错台问题，铺筑面积达5100m2。,斜向预应力混凝土路面首次应用于高速公路复合式路面，宽12m，长237m，以解决桥梁与桥梁之间沥青路面基层压实不均匀和错台后跳车问题，阻止基层反射裂缝，并降低沥青路面的造价，减少成本，应用前景广阔。,有效阻止反射裂缝,铜川耀旬二级公路试验段路面宽6.5m，长770m，斜向预应力混凝土路面采用全幅一次铺筑，取消中缝使路面板整体性提高。,河北南石线二级公路试验段为了测量张拉过程中的锚固区应力损失，路面宽12m，长300m，斜向预应力混凝土路面采取半幅施工方式，目前已施工完成，正在进一步观测中。,从普通水泥混凝土路面与预应力水泥混凝土路面的设计标准可以看出：,混凝土开裂,普通水泥混凝土路面：,预应力混凝土路面：,由于预应力混凝土内布置预应力钢筋，张拉时可产生1.22.5MPa的预应力，也就是说普通水泥混凝土路面的弯拉强度为5MPa时，保持混凝土配合比设计方案不变，预应力水泥混凝土的弯拉强度将达到67MPa，相当于提高了路面的承载能力。,上面层：4cmSMA-13（SBS改性沥青）细粒式沥青混凝土 中面层：6cmAC-20（SBS改性沥青）中粒式沥青混凝土下面层：12cmATB-30粗粒式密级配沥青碎石基 层：40cm水泥稳定碎石（5%）底基层：18cm水泥稳定碎石（4%）,原路面结构,路面总厚度80cm,上面层：4cmSMA-13（SBS改性沥青）细粒式沥青混凝土中面层：6cmAC-20（SBS改性沥青）中粒式沥青混凝土下面层：20cm斜向无粘结预应力水泥混凝土路面滑动层：细砂+水泥+聚乙烯薄膜（厚度不计入路面总厚度）基 层：32cm水泥稳定碎石（5%）底基层：18cm水泥稳定碎石（4%）,现路面结构,路面总厚度80cm,2 高速公路斜向预应力复合式路面,复合式路面结构示意图,12cm 沥青混凝土上面层及中面层,层间粘结对策,拉毛,为了防止在车辆荷载作用下沥青混凝土面层与预应力路面之间发生推移，与桥面铺装类似，可采用铣刨、拉毛、刻槽等方式增强两层之间的粘结力，本次设计方案采用拉毛或刻槽的方法。,与水泥稳定碎石基层之间的粘结：,与沥青混凝土面层之间的粘结：,为了减少预应力混凝土路面板底与路面基层之间的摩擦，两层之间设计滑动层。滑动层的材料可选用土工织布、油毛毡、聚乙烯薄膜，粒径相近的细砂或石屑。本此设计的滑动层材料为细砂+聚乙烯薄膜。,3 高速公路路面斜向预应力构造,4 应用前景,通过对斜向无粘结预应力无缝水泥混凝土路面技术的研究，旨在推广高性能无缝混凝土路面技术，使路面的使用性能有较大的提高，在较长范围内不设伸缩缝，减少路面病害，延长路面的使用寿命40%60%，消除沥青路面在修建和养护过程中碳排放和沥青污染物排放量，为绿色环保路面创新出有效途径。,