【文章內容簡介】 ，結合當?shù)貧夂睢⑺?、土質、材料、施工技術、實踐經驗以及環(huán)保要求等，通過技術經濟分析確定。水泥混凝土路面設計應包括結構組合、材料組成、接縫構造和鋼筋配制等。水泥混凝土路面結構應按規(guī)定的安全等級和目標可靠度，承受預期的荷載作用，并同所處的自然環(huán)境相適應，滿足預定的使用性能要求。水泥混凝土路面設計除應符合公路水泥混凝土路面設計規(guī)范外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。 結構組合設計 路基路基應穩(wěn)定、密實、均質，對路面結構提供均勻的支承。 高液限粘土及含有機質細粒土，不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路和上路床填料；高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時，應摻加石灰或水泥等結合料改善。地下水位高時，宜提高路堤設計標高。在設計標高受限制，未能達到中濕狀態(tài)的路基臨界高度時，應選用粗粒土或低劑量石灰或水泥穩(wěn)定細粒土做路床或上路床填料；未能達到潮濕狀態(tài)的路基臨界高度時，除采用上述填料措施外，還應采取在邊溝下設置排水滲溝等降低地下水位的措施。路基壓實度應符合要求。多雨潮濕地區(qū)，對于高液限土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3％的低液限粘土，宜采用由輕型壓實標準確定的壓實度，并在含水量略大于其最傳佳含水量時壓實。巖石或填石路床頂面應鋪設整平層。整平層可采用未篩分碎石和石屑或低劑量水泥穩(wěn)定砂粒，其厚度視路床頂面不平整程度而定，一般為100～500mm。 墊層遇有下述情況時，需在層基下設置墊層：(1)季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面總厚度小于最小防凍厚度要求時差值應以墊層厚度補足；(2)水文地質條件不良的土質路塹，路床土濕度較大時，宜設置排水墊層；(3)路基可能產生不均勻沉降或不均勻變形時，可加設半剛性墊層。墊層的寬應與路基同寬，其最小厚度為150mm。防凍墊層和排水墊宜采用砂、砂礫等顆粒材料。半剛性墊層可采用低劑量無機結合料穩(wěn)定粒料或土。 基層基層應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度?；鶎宇愋鸵艘勒战煌ǖ燃壈匆?guī)范選用。混凝土預制塊面層應采用水泥穩(wěn)定砂?；鶎訚駶櫤投嘤甑貐^(qū)，路基為低透水性細粒土的高速公路和一級公路或者承受特重或重交通的二級公路，宜采用排水基層。排水基層可選用多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定。碎石、瀝青穩(wěn)定碎石或碎石，其孔隙率約為20％。基層的寬度應比混凝土面層每側至少寬出300mm（采用小型機具施工時）或500mm（軌模式攤鋪機施工時）或650mm（滑模式攤鋪機施工時）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時，基層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。碾壓混凝土基層應設置與混凝土面層相對應的接縫。，應設置與混凝土面層相對應的橫向縮縫；，應設置縱向縮縫。 基層下未設墊層，上路床為細粒土、粘土質砂或級配不良砂（承受特重或重交通時），或者為細粒土（承受中等交通時），應在基層下設置底基層。底基層可采用級配粒料、水泥穩(wěn)定砂?；蚴曳勖夯曳€(wěn)定砂粒，厚度一般為200mm。排水基層下應設置由水泥穩(wěn)定砂?；蛘呙芗壟淞Ａ辖M成的不透水底基層，厚度一般為200mm。底基層頂面宜鋪設瀝青封層或防水土工織物。 面層水泥混凝土面層應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面層一般采用設接縫的普通混凝土；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結構下埋有地下設施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路等有可能產生不均勻沉降時，應采用設置接縫的鋼筋混凝土面層。普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫應垂直相交，縱縫兩側的橫縫不得相互錯位?！Ｄ雺夯炷?、鋼纖維混凝土面層在全幅攤鋪時，可不設縱向縮縫。橫向接縫的間距按面層類型和厚度選定：(1)普通混凝土面層一般為4～6m，平面尺寸不宜大25m2；(2)碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層一般為6～10m；(3)鋼筋混凝土面層一般為6～15m。表51 水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度（mm）320280300260280240280～240270～230260～220鋼纖維混凝土面層的厚度按鋼纖維摻量確定，％～％時，～。特重或重交通時，其最小厚度為160mm；中等或輕交通時，其最小厚度為140mm。復合式路面瀝青上面層的厚度一般為25～80mm。 除混凝土預制塊面層外，各種混凝土面層的計算厚度應滿足規(guī)范的要求。面層設計厚度依計算厚度按10mm向上取整。采用碾壓混凝土或貧混凝土做基層時，宜將基層與混凝土面層視作分離式雙層板進行應力分析。上、。上、下層板的計算厚度應分別滿足規(guī)范的要求。具有瀝青上面層的水泥混凝土板?；炷涟宓挠嬎愫穸?，應滿足規(guī)范的要求。 路肩路肩鋪面結構應具有一定的承載能力，其結構導線組合和材料選用應與行車道路面相協(xié)調，并保證進入路面結構中水的排除。路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。路肩水泥混凝土面層的厚度通常采用與行車道面層等厚，其基層宜與行車道基層相同。選用薄面層時，其厚度不宜小于150mm，基層應采用開級配粒料。路肩瀝青面層宜選用密實型瀝青混合料。其基層可選用無機結合料穩(wěn)定粒料或級配粒料。行車道路面結構不設內部排水設施時，瀝青面層和不透水基層的總厚度不宜超過行車道面層的厚度，基層下應選用透水性粒料填筑。 水泥路面工程設計 軸載換算標準軸載和軸載換算：水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，按下列公式換算為標準軸載的作用次數(shù)見下表。表52 標準軸載換算車輛車軸軸載 Kp,iNi Kp,iNi小客車桑塔納2000前軸133100 后軸3100 中客車SH130前軸600 　后軸27600 大客車CA50前軸720 　后軸720 小貨車BJ130前軸1500 　后軸1500 中貨車CA50前軸810 　后軸810 中貨車東風EQ140前軸750 　后軸750 大貨車JN150前軸49800 　后軸+00800 特大車日野KB222前軸800 　后軸+00800 拖掛車五十鈴前軸6080 　后軸120+0180 　　　　　　 　　　　　Ns　　　　　Ne17502840小于和等于40KN(單軸)和80KN（雙軸）的軸載，可略去。調查分析雙向交通的分布情況，選取交通量方向分布系數(shù)，車道數(shù)=2。Ns ==由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402011)》，設計使用年限為30年，可計算得到設計年限內標準軸載累計作用次數(shù)Ne為： 由100104≤104≤2000104，屬重交通等級。 方案設計與計算現(xiàn)在按設計要求，由表43得，相應于安全等級一級的變異水平等級為低級。根據高速公路重交通等級和低級變異水平等級，查表51。根據路基干濕類型，設計多種方案，并進行方案比選如下： 水泥路面設計方案參考《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40—2011)路基為中濕狀態(tài)時：初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為；基層選用水泥穩(wěn)定碎石基層，厚，底基層為的水泥穩(wěn)定礫石底基層；設置的天然砂礫石墊層?？v縫為平頭縫加拉桿，橫縫為設傳力桿的平縫假縫。材料參數(shù)的確定： （1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量： 本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 Mpa，相應的彎拉彈性模量標準值為Gpa, 泊松比。（2）土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：，由此得到路床頂綜合回彈模量為100 = 80MPa（3）基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量取：Mpa(2000~2500) 3%水泥穩(wěn)定砂礫底基層，回彈模量?。篗pa(1000~2000)墊層選用天然砂礫，回彈模量?。篗pa(200~250) （4）基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量：根據土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結構類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40—2011)中，按式（）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按《新規(guī)范》荷載疲勞應力計算： 按式（），標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為 因縱縫為設拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)取。考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的面層疲勞應力系數(shù)?；鶎悠趹ο禂?shù)根據公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（），荷載疲勞應力計算為溫度疲勞應力分析：由《新規(guī)范》，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)。板長， 普通混凝土板厚。按《新規(guī)范》（），可求的綜合溫度翹曲應力和內應力的溫度應力系數(shù): 按式（），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為：，混凝土線膨脹系數(shù)。 溫度疲勞應力系數(shù)按式（）計算為其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在廣東，為Ⅳ7區(qū)，。再由式（）計算溫度疲勞應力為，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為。再據查得的目標可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)按式（）綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度水泥穩(wěn)定礫石基層可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。路基為干燥狀態(tài)時：初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為；基層采用水泥穩(wěn)定碎石基層，厚；設置水泥穩(wěn)定砂礫底基層，厚度為。縱縫為平頭縫加拉桿，橫縫為設傳力桿的平縫假縫。材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量： 本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 MPa，相應的彎拉彈性模量標準值為GPa, 泊松比。（2）土基的回彈模量：路基屬于干燥狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：（3）基層和底基層的回彈模量：基層選水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。篗Pa（2000～2500） 水泥穩(wěn)定砂礫底基層，回彈模量?。篗pa(1000~2000) （4）基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量：據土基狀態(tài)擬定基層、底基層結構類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40—2011)，按式（）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按《新規(guī)范》荷載疲勞應力計算： 按式（），標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力計算為 因縱縫為設拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)取?？紤]設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的面層疲勞應力系數(shù)?；鶎悠趹ο禂?shù)根據公路等級，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（），荷載疲勞應力計算為溫度疲勞應力分析：由《新規(guī)范》，IV區(qū)最大溫度梯度區(qū)。板長， 普通混凝土板厚。按《新規(guī)范》（），可求的綜合溫度翹曲應力和內應力的溫度應力系數(shù): 按式（），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為：，混凝土線膨脹系數(shù)。 溫度疲勞應力系數(shù)按式（）計算為其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在廣東，為Ⅳ7區(qū)，。再由式（）計算溫度疲勞應力為，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為。再據查得的目標可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)按式（）綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度，水泥穩(wěn)定碎石基層可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。路基為中濕狀態(tài)時：初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為；基層選用碾壓混凝土基層，厚，底基層為的級配碎石底基層；設置的級配碎石石墊層?？v縫為平頭縫加拉桿，橫縫為設傳力桿的平縫假縫。材料參數(shù)的確定： （1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量： 本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 Mpa，相應的彎拉彈性模量標準值為Gpa, 泊松比?；鶎舆x用碾壓混凝土，,相應的彎拉模量和泊松比為23Gpa、。 （2）土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：，由此得到路床頂綜合回彈模量為100 = 80MPa（3）底基層和墊層的回彈模量：級配碎石底基層，回彈模量?。篗pa(180~250)墊層選用級配碎石，回彈模量取：Mpa(18