水泥混凝土路面設(shè)計方法

水泥混凝土路面設(shè)計方法摘要：水泥混凝土路面是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體系，其上層為水凝圖面，下層根據(jù)結(jié)構(gòu)不同會分為基層、底層、墊層，最下層則是起支撐作用的路基。它具有變形小、使用年限等其它路面無法比擬的優(yōu)勢。本文基于水泥混凝土路面設(shè)計方法展開研究，望可以起到參考作用。關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面；設(shè)計方法一、水泥混凝土路面特征水泥混凝土路面是一種剛性路面，其力學(xué)性質(zhì)較好，且混凝土板一般處于彈性階段，因此它由于汽車荷載產(chǎn)生的最大應(yīng)力不會超過混凝土板的極限應(yīng)力。作為剛性路面，它與柔性路面相比其面板與基層之間摩擦阻力較小，且設(shè)計是以彈性路面理論開展的。但它也存在弊端。由于車輛的重復(fù)作用在加上面板抗彎程度低于抗壓程度，這會導(dǎo)致混凝土面板在負(fù)荷作用下在還未達(dá)到極限抗彎程度情況下就會被破壞。而且，面板頂面與底面的溫度一般也會存在較大差異，這樣也很容易引起翹曲應(yīng)力，地基的變形對面板也會產(chǎn)生較大影響，不均勻地基沉靜很容易使混凝土板局部脫空。這就要求設(shè)計師在開展工作時需對車流量及路面結(jié)構(gòu)充分考慮，確保路面施工的科學(xué)性。二、水泥混凝土路面優(yōu)點水泥混凝土剛性路面在任何等級的軸載作用下，均無柔性路面的彎沉盆，不像瀝青路面重車行駛始終在爬彎沉盆。所以在使用期內(nèi)車輛的燃油消耗比瀝青路面節(jié)省15%?20%，剛性路面的運營經(jīng)濟性遠(yuǎn)高于柔性路面。水泥混凝土路面其優(yōu)點：（一）強度高、耐久性水泥混凝土路面具有較高的抗壓、抗彎和抗磨耗的力學(xué)強度，因而耐久性好使用年限較長。（二）穩(wěn)定性好水泥路面的力學(xué)強度不受自然氣候溫度和濕度的影響，因而熱性、水穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性都較好，特別是它的強度能隨著時間而逐漸增高，不像瀝青路面那樣時間增長而產(chǎn)生“老化”。（三）平整度和粗糙度好盡管水泥混凝土路面設(shè)有許多接縫，但它的表面很少起伏、波浪變形，通行各種重型車輛，均能夠保持良好的平整度。同時，路面在潮濕時仍能保持足夠的粗糙度，而使車輛不打滑，能夠保持較高的安全行車速度。三、混凝土路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容（一）路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計一般來講路面結(jié)構(gòu)層的組合是根據(jù)車流量、車型及交通壓力來確定最終的路面結(jié)構(gòu)層組合，并要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境與自然材料進(jìn)行具體設(shè)計。路面的結(jié)構(gòu)層次主要有土基、墊層、基層及面層，且各個層面都有著嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)設(shè)計的合理結(jié)構(gòu)組合需在滿足工程經(jīng)濟條件下保證混凝土面板能夠在使用期限內(nèi)承受預(yù)約交通荷載，以保證路用品質(zhì)。在整個工程中路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計占據(jù)重要地位，混凝土路面、鋼筋混凝土路面連續(xù)配混凝土路面等是工程中常見的路面?；鶎优c墊層有?？祁?、穩(wěn)定類、貧混凝土類這三種，不同材料一般具有不同抗逆能力。從以上不難看出，工程施工一般有多種方案，但資金是有限的，這也就對設(shè)計師提出了較高要求，他們在展開設(shè)計時必需要立足實際，根據(jù)道路等級來選用經(jīng)濟、科學(xué)的施工方案。（二）混凝土面板厚度和平面尺寸的設(shè)計厚度要滿足設(shè)計年限內(nèi)使用需求，并根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來確定。平面尺寸的設(shè)計要保證面板內(nèi)產(chǎn)生的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力條件，確定接縫位置的構(gòu)造，有效的保證接縫的傳遞荷載能力。（三）路肩的設(shè)計高速公路以及一級公路中間帶和路肩帶的結(jié)構(gòu)應(yīng)力要保證和行車道混凝土路面相同，并和行車道澆筑成一個整體，一般公路的混凝土路面要設(shè)置路緣石或者加固路肩的設(shè)施，加固材料可以使用瀝青混合料等。（四）混凝土路面的鋼筋配筋率在交通量較大或者混凝土路面板太長、地基產(chǎn)生不均勻沉降的可能性大或者板的形狀不規(guī)則時，要沿著面板縱向加設(shè)鋼筋，以防止裂縫的出現(xiàn)。（五）水泥混凝土路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)路面的面層選擇取決于公路等級、交通量和投資資金等。路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)主要有：設(shè)計交通量、各結(jié)構(gòu)層材料的參數(shù)、舊水泥路面處理方式和處理后的回彈模量等。這些參數(shù)與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境狀況、路面的破壞和處理情況、材料來源等都有很大的關(guān)系，合理的確定這些參數(shù)對路面的再生技術(shù)來說有很大的幫助，根據(jù)設(shè)計參數(shù)來確定設(shè)計方案的合理性。交通量等級的劃分以及車輛荷載的作用是影響路面使用壽命的關(guān)鍵因素，路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須采用交通量和軸載方面的觀測數(shù)據(jù)，預(yù)測設(shè)計使用期內(nèi)交通增長，荷載的大小等外界因素，更好的為路面的耐久性提供保障。結(jié)構(gòu)層包括墊層、基層和面層。特殊條件下例如在季節(jié)性抗凍地區(qū)，當(dāng)路面總厚度小于防凍厚度時；水文地質(zhì)條件不良、路床濕度較大時都要設(shè)置墊層，路基可能產(chǎn)生不均勻沉降時墊層要采用半剛性的。舊水泥路面處理后回彈模量的不同是設(shè)計考慮的一個重要問題，回彈模量要通過現(xiàn)場實測得到，不能簡單的按照設(shè)計資料進(jìn)行計算。得到老路面的回彈模量后和新設(shè)計路面進(jìn)行對比分析。因為路面破壞后基層材料性能也發(fā)生很大的改變不同改造工藝下舊水泥路面的回彈模量也不盡相同這就需要具體工作時現(xiàn)場測定不能一味的參照以往的實踐經(jīng)驗。（六）水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計高液限粘土及含有機質(zhì)細(xì)粒土不能做高一級道路路床填料或二級和二級以下道路上路床填料；高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3%低液限粘土不能做高一級道路上路床填料。必須采用做填料時應(yīng)摻加石灰或水泥等進(jìn)行土質(zhì)改善。對于基層材料選擇時特重交通適宜貧混凝士、碾壓混凝土或瀝青混凝土?xí)r，計算應(yīng)按復(fù)合式路面分析，強度以試驗為準(zhǔn)，對水泥混凝土面層下基層要求是抗沖刷能力大于沖刷基層表面，在滲入水和荷載共同作用下會產(chǎn)生淤泥、板底脫空和錯臺等病害導(dǎo)致行車不舒適，并加速和加劇板破裂?；炷撩鎸酉虏捎秘毣炷粱鶎邮菫榱嗽黾踊鶎涌箾_刷能力，高強度貧混凝土不能使面層厚度降低而增加混凝土面層溫度翹曲應(yīng)力，產(chǎn)生影響到面層收縮裂縫。新規(guī)范取消基層頂面綜合模量規(guī)定值要求。對于面層板來說大部分混凝土路面橫向縮縫均未設(shè)傳力桿。不設(shè)傳力桿主要原因是施工不便。接縫是混凝土路面最薄弱處，除了基層不耐沖刷外，接縫傳荷能力差也是一個重要原因。無傳力桿接縫由于板邊撓度大而容易迅速產(chǎn)生板塊斷裂。接縫無傳力桿舊混凝土面層在考慮設(shè)置瀝青加鋪層時會使接縫傳荷能力差易產(chǎn)生反射裂縫而必須增加加鋪層厚度。為了改善混凝土路面行駛質(zhì)量，保證混凝土路面使用壽命，在使用后期鋪設(shè)加鋪層?；鶎釉O(shè)計水泥混凝士面層下設(shè)置基層，能為面層提供均勻而穩(wěn)定支承，防止唧泥，錯臺，凍脹等病害發(fā)生，保證路面整體性，延長路面使用壽命。基層所用材料宜按照道路交通等級進(jìn)行選取，為了避免浪費，基層厚度不必過大，以滿足形成結(jié)構(gòu)層，方便施工或排水要求為度。以特重交通等級公路為例，可以采用基層類型有貧混凝土，碾壓混凝土、瀝青混凝土。貧混凝土和碾壓混凝土基層厚度范圍為12?20cm，瀝青混凝土基層厚度范圍為4?6cm，取值時按設(shè)計軸載數(shù)多少和路床強弱程度在上述范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。墊層材料強度要求不一定高，但水穩(wěn)性能與隔熱性能要好，選材多以就地取材為原則，防凍墊層和排水墊層一般采用顆粒材料，如砂礫，中粗砂等，半剛性墊層可采用低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或土，墊層寬度應(yīng)與路基同寬，最小厚度為15cm。路肩鋪面適宜采用水泥混凝土面層或瀝青面層。選用水泥混凝土面層時厚度采用與行車道面層等厚，基層也宜與行車道基層相同，選用瀝青面層時選用密實型瀝青混合料，基層選用無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或級配粒料。路面鋪筑應(yīng)與行車道結(jié)構(gòu)相適應(yīng)且應(yīng)兼顧排水要求。四、結(jié)語總之，在進(jìn)行水泥混凝土路面設(shè)計時需要考慮的因素較多，要想完成科學(xué)的設(shè)計，必須要統(tǒng)籌兼顧。通過近幾年國家政策調(diào)整不難發(fā)現(xiàn)，國家對基礎(chǔ)設(shè)施投資持續(xù)增加，我國公路事業(yè)的發(fā)展也正朝著健康穩(wěn)定、高質(zhì)量方向發(fā)展。因此相關(guān)從業(yè)人員也應(yīng)不斷實踐、勇于