【正文】 應(yīng)以彎拉強(qiáng)度為其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。各級(jí)交通要求的混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度不得低于表285的規(guī)定。混凝土的強(qiáng)度對(duì)路面的使用壽命有重大影響，強(qiáng)度的變化同路面容許的標(biāo)準(zhǔn)鈾載作用次數(shù)的對(duì)數(shù)成正比。因而，應(yīng)盡可能提高混凝土的強(qiáng)度。條件許可時(shí)，應(yīng)盡量采用高值，尤其是對(duì)于特重交通的公路。因而，在無(wú)條件測(cè)試時(shí)，可直接采用表285所列數(shù)值，或者對(duì)照下述經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，由彎拉強(qiáng)度推算： (七)混凝土面板內(nèi)最大溫度梯度 混凝土面板頂面和底面的溫度之差除以板的厚度，即為板的溫度梯度。同時(shí)，在一年內(nèi)是呈現(xiàn)周期性變化的，最大值出現(xiàn)在5~7月份，最小值出現(xiàn)在1~2月份。 第102節(jié) 混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì) 一、路 基 混凝土路面下的路基必須密實(shí)、穩(wěn)定和均質(zhì)。 二、墊 層 在路基水溫狀況不良的路段上，路基與基層之間宜設(shè)墊層。此外，墊層還能阻止路基土擠入基層中，以保證路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。墊層材料以就地取材為原則，一般采用顆粒材料(砂、砂礫、爐渣等)。 墊層的最小厚度為15cm，其寬度應(yīng)比基層每側(cè)至少寬出25cm，當(dāng)路基為膨脹土或路面排水不良時(shí)，墊層應(yīng)與路基向?qū)?。否則，應(yīng)通過(guò)設(shè)置墊層補(bǔ)足。因此，除非土基本身就是有良好級(jí)配的砂礫類土，而且是有良好排水條件的輕交通之外，都應(yīng)設(shè)置基層。理論計(jì)算和實(shí)踐都已證明，采用整體性好，具有較高的彈性模量的材料修筑基層，可以確保混凝土路面良好的使用特性和延長(zhǎng)路面的使用壽命。由于石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度較低，在特重和重交通的公路上，或冰凍地區(qū)潮濕路段及其他地區(qū)的過(guò)濕路段上，不宜采用石灰穩(wěn)定土基層。 為保證模板和軌模式攤鋪機(jī)軌道的安裝、滑模式攤鋪機(jī)的施工，以及混凝土面板邊緣的強(qiáng)度和穩(wěn)定性．當(dāng)采用小型機(jī)具或軌模式攤鋪機(jī)施工時(shí)，基層的寬度應(yīng)比混凝土面板每側(cè)寬出25~35cm；當(dāng)采用滑模式攤鋪機(jī)施工時(shí)，每側(cè)寬出50~60cm；當(dāng)路基為膨脹土或排水不良時(shí)，應(yīng)與路基同寬。 為避免基層出現(xiàn)過(guò)量的塑性變形和引起板底脫空，基層頂面以下結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度應(yīng)大于表288的規(guī)定。當(dāng)原合公路柔性路面的當(dāng)量回彈模量值小于表288的規(guī)定值或不符合路拱要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層或整平層。 整平層是為了使原有路面或石質(zhì)路基頂面符合基層頂面平整度要求而設(shè)置的，其厚度視整平層所用的材料及原有路面或石質(zhì)路基的平整度而定，在一般情況下、可取6~10cm?；炷撩姘鍛?yīng)保證表面平整、耐磨、抗滑。 1．混凝土的彎拉強(qiáng)度應(yīng)滿足表285的要求?；炷谅访娴钠秸纫?m直尺量測(cè)為準(zhǔn)，3m直尺與路面表面之間的最大間隙，高速公路和—級(jí)公路不應(yīng)大于3mm；其他各級(jí)公路不應(yīng)大于5mm；混凝土路面的平整度也可用平整度儀測(cè)定。混凝土路面的抗滑性以構(gòu)造深度(TD)為指標(biāo)。 混凝土面板的橫斷面一般采用等厚式，其厚度和平面尺寸應(yīng)符合《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ012一94)的有關(guān)規(guī)定。 2．水泥混凝土路面常用的路拱形式有直線形、二次拋物線形等，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)工程具體情況和當(dāng)?shù)貤l件，選擇合適的路拱形式。 4．路肩 高速公路和一級(jí)公路上的硬路肩宜采用瀝青混合料或水泥混凝土面層，其基(墊)層結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮行車道路面的結(jié)構(gòu)和排水要求，其他各級(jí)公路的路肩可視具體情況采用瀝青混合料面層或其他材料加固。國(guó)外也有采用橫縫同縱縫斜交的形式。橫縫的斜度約為1：6。 縱縫對(duì)側(cè)的橫縫需對(duì)接上，以避免縱縫處兩側(cè)板塊粘連時(shí)由于縱向相對(duì)位移受阻而使橫縫對(duì)側(cè)的板塊出現(xiàn)橫向感應(yīng)裂縫。但帶有路緣帶的高速公路和一級(jí)公路，板寬可按車道和路緣帶的寬度確定；路面寬為9m的二級(jí)公路，板寬可按路面寬度的一半(4．5m)確定。 橫縫間距大小將影響板內(nèi)溫度應(yīng)力、接縫縫隙寬度相接縫傳荷能力，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的使用經(jīng)驗(yàn)，橫縫間距宜為4~6m。板越厚，基層頂面的回彈模量值越小，橫縫間距可較大。一般將板寬和板長(zhǎng)之比控制在1：1．3之內(nèi)。 二、設(shè)計(jì)理論與應(yīng)力分析1． 設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法目前，世界各國(guó)剛性路面設(shè)計(jì)方法所依據(jù)的力學(xué)理論主要是彈性地基板理論，其基本假定如下： (1)板為具有彈性模量E和泊松比u的等厚體。 (3)地基對(duì)板僅有豎向反力，即地基和板之間無(wú)摩阻力，同時(shí)地基與面板存在著完全的接觸，即使在反力為負(fù)值(向下)時(shí)也是如此。 半空間地基假說(shuō)要比溫克勒地基假說(shuō)更符合地基實(shí)際的工作情況，但在荷載作用于板邊或板角隅處；對(duì)有限尺寸的矩形板，運(yùn)用半無(wú)限地基板理論的計(jì)算方法無(wú)法解決不同的荷載組合作用于板上任何位置等問(wèn)題，因此，在實(shí)際計(jì)算中常采用近似的數(shù)值計(jì)算方法一有限元法。 路面厚度的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)法和解析法兩大類：經(jīng)驗(yàn)法是以足尺試驗(yàn)路為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)建立起標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)、路面結(jié)構(gòu)厚度和使用性能之間的經(jīng)驗(yàn)公式，如美國(guó)的從AASHO法；解析法則是以結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，利用彈性地基板理論來(lái)計(jì)算荷載應(yīng)力，并以疲勞開(kāi)裂作為路面破壞臨界狀態(tài)，如美國(guó)的PCA法。板厚的確定，與混凝土的彈性模量、抗彎拉強(qiáng)度、土基、基層的力學(xué)性質(zhì)、路面設(shè)計(jì)使用年限、交通量組成及其增長(zhǎng)率、溫度等眾多因素有關(guān)。 2．臨界荷位的確定 混凝土路面設(shè)計(jì)是以荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的綜合疲勞損壞作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，因而選用使路面板產(chǎn)生最大綜合疲勞損壞的位置作為臨界荷位。 (1) σps的計(jì)算 根據(jù)大量的計(jì)算結(jié)果，可以繪制出單軸軸載作用于縱縫邊緣中部的應(yīng)力計(jì)算用圖，如圖284?？v縫通常有三種形式：不設(shè)拉桿的平縫或假縫，設(shè)拉桿的平縫或假縫，設(shè)拉桿的企口縫。 ~(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；不設(shè)拉桿的平縫或自由邊。 Kf= (2812)4．溫度應(yīng)力計(jì)算 混凝土面板內(nèi)的溫度沿其截面呈非線性分布。溫度梯度作用在板邊緣中點(diǎn)處產(chǎn)生的溫度疲勞心力，可按式(2813)確定。 (1) σtm的計(jì)算最大溫度梯度時(shí)混凝土面板的溫度應(yīng)力(MPa)，按式(2814)確定(2)Kt的計(jì)算混凝土路面承受著不斷變化的溫度梯度作用，為了考慮其累計(jì)疲勞損耗，采用了與考慮荷載應(yīng)力累計(jì)疲共損耗相同的方法，依據(jù)等效疲勞損耗原則和混凝土疲勞方程，將經(jīng)歷日變化和年變化的溫度應(yīng)力等效地轉(zhuǎn)換成由最大溫度應(yīng)力和疲勞溫度應(yīng)力系數(shù)組成的疲勞溫度應(yīng)力。 (2)板厚的確定 按路面所承受的交通等級(jí)，參照表2811選擇初估板厚，由式(289)和2813分別求得荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力。否則，應(yīng)改選切估板厚，或改變板的平面尺寸，重新計(jì)算，直到滿足上述要求為止。 2．利用以上資料，計(jì)算設(shè)計(jì)車道上的初始年日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns；按表281確定公路的交通等級(jí)；按表282確定其設(shè)計(jì)使用年限T；根據(jù)公路的交通組成狀況和車道寬度，按表283選定輪跡橫向分布系數(shù)η；然后計(jì)算設(shè)計(jì)車道使用年限內(nèi)的標(biāo)難軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne。 4．根據(jù)混凝土設(shè)汁彎拉強(qiáng)度的最低要求，進(jìn)行混凝土混合料組成設(shè)計(jì)。 5．確定基層頂面計(jì)算回彈模量Etc。然后，按式(285)和式(286)計(jì)算基層頂面的計(jì)算回彈模量。先利用圖284確定標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的荷載應(yīng)力；依據(jù)縱縫類型相交通等級(jí)，選定應(yīng)力折減系數(shù)Kr和綜合影響系數(shù)Kc(表284)。將以上各項(xiàng)相乘后即得到荷載疲勞應(yīng)力σp。由表286，按公路所在自然區(qū)劃選取最大溫度梯度Tg，按式(2811)計(jì)算路面結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度半徑r，按相對(duì)板長(zhǎng)L／r和板厚h，出圖285查取溫度應(yīng)力系數(shù)Kx。σtm同Kt相乘即得到溫度疲勞應(yīng)力σt。如不滿足，則重新擬定路面結(jié)構(gòu)，重復(fù)第5步以下的計(jì)算，直到上述要求滿足為止，設(shè)計(jì)厚度取整至厘米。路基土的回彈模量為20Mpa。 [解] 1．交通分析 由表281和表282，此路面屬重交通，設(shè)計(jì)使用年限為30年。由式(283)，可計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne為 2．初擬路面結(jié)構(gòu) 由表2811初估混凝土面層厚24cm。墊層為天然砂礫，厚20cm，E3=150MPa。縱縫為拉桿平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿的縮縫(假縫)。由基層和Et’的模量比E2／E’t＝400／48．8＝8．20，基層厚20cm，查圖281，可得Et’＝2．54，由此，基層頂面的當(dāng)量模量Et＝2．54x 488＝124MPa。由式(287)，計(jì)算荷載應(yīng)力時(shí)的模量修正系數(shù)n為：基層頂面的計(jì)算回彈模量Etc＝nEt=1．76x124＝218．2MPa 由式(286)，基層頂面的計(jì)算回彈模量Etc 0．35124＝43．4MPa。由表284，可得板邊緣中部的最大應(yīng)力為σps＝1．49MPa。由表284，選用重交通的綜合系數(shù)Kc=1．35。C／cm 由式(2811)，混凝土結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度半徑為 r＝0．537