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水泥混凝土路面结构设计 目录 1 概述 2 弹性地基板体系理论 3 水泥混凝土路面可靠度设计 4 混凝混凝土路面结构组合设计 5 我国水泥混凝土路面设计方法 6 外国混凝土路面设计方法介绍 第一节 概述 1.1 混凝土路面结构设计内容 1.2 混凝土路面结构设计原则 1.3 混凝土路面结构设计理论与方法 1.4混凝土交通等级 1.1.1路面结构层组合设计 水泥混凝土路面板要求具有较高的弯拉强度、表面平整度、抗滑、耐磨。常选用的面板类型： 1.普通混凝土路面 2.钢筋混凝土路面 3.连续配筋混凝土路面 4.钢纤维混凝土路面 5.混凝土块料路面 基层和垫层有粒料类（碎石、砂砾）、稳定类和贫水泥类三个类，分别具有不同的刚度、抗冲刷能力和透水性。 1.1路面结构设计内容 1.1.2混凝土面板厚度设计 混凝土面层板厚设计应按照设计标准要求，确定满足设计年限内使用要求所需的混凝土面层厚度。 1.1.3混凝土面板平面尺寸设计 根据混凝土面层板内产生的荷载应力和温度应力做出板的平面尺寸设计，确定接缝的位置和接缝的结构，并采用有效措施提高接缝的传荷能力。 1.1.4 路肩设计 高速公路和一级公路中间带和路肩路缘带的结构应于行车道的混凝土路面相同，并与行车道部分的混凝土板浇筑成整体。路肩可采用水泥混凝土面层或沥青混凝土料面层，其基（垫）层结构应满足行车道路面结构和排水的要求。一般公路的混凝土路面应设置路缘石或加固路肩，路肩加固可采用沥青混合料或者其他材料。 1.1.5 混凝土路面的配筋率设计 包括连续配筋与钢筋混凝土路面的配筋设计，当混凝土路面板较长或者交通量较大时、路基有不均匀沉降或者板的形状不规则时，可沿板的纵向假设钢筋，在角隅或者钢筋网，以阻止可能出现的裂缝 1.2 混凝土路面设计原则 1.应根据使用要求及气候、水文、土质等自然因素完成设计； 2.选择技术先进、经济合理、安全可靠的发方案； 3.应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果； 4.充分考虑眼线环境的保护，自然生态平衡； 5.保证施工质量，尽可能使用机械化、工厂化施工。 1.3 混凝土路面结构设计原理 1.荷载图式：考虑荷载动力影响因素，考虑荷载振动与移动效应，在设计方法中掺入动力响应系数。 2.地基模型：一般采用温克乐地基模型和弹性半空间均值地基模型。 3.路面板形态：半空间弹性地基上的无限大原板求解方法。 1.4 混凝土路面交通等级 路面结构设计目的：混凝土路面结构在设计基准期被满足预测交通量累计标准轴载通行时，具有快速、安全、稳定的服务功能，路面结构具有相应的承载能力，路面板的弯拉应力满足疲劳极限应力的容许标准。 （1）混凝土路面设计基准期 混凝土路面设计基准期与公路等级有关，可根据公路在路网中的定位等因素论证后确定、通常参照下表： 公路技术等级 设计基准期（年） 公路技术等级 设计基准期（年） 高速公路 30 二级公路 20 一级公路 30 三、四级公路 20 （2）标准轴载即轴载当量换算 混凝土路面设计以100KN单轴-双轮组荷载为标准荷载。不同轴-轮型和轴载作用次数，应按下式换算为标准轴载作用次数。 单向车道数 1 2 3 4 车道分配系数 1.0 0.8-1.0 0.6-0.8 0.5-0.75 ADTT换算为当量标准轴载书，首先通过轴重称重站进行分轴型称中，各个轴型不同轴载级位的标准当量换算系数按下式计算。 公路等级 纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站 0.17-0.22 二级以及以下公路 行车道宽7m 0.34-0.39 行车道宽7m 0.54-0.62 横向分布系数 （5）混凝土路面交通等级划分 水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按照设计基准期内设计车道临界荷位承受的标准轴载当量累积作用次数分为4级，分级范围见表。 分级范围见表 第二节 弹性地基板体系理论介绍 2.1 小挠度弹性薄板的基本假设 水泥混凝土路面板的刚度远大于基层与路基的刚度。在车轮荷载作用下，它具有良好的扩散荷载能力，因此所产生的弯曲变形远小于其厚度，可以用小挠度薄板理论进行分析。 2.1 板挠曲面微分方程 第三节 可靠度设计 3.1 路面可靠度的定义和极限状态函数： 路面可靠度定义：在设计使用年限内，在将遇到的环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其预期功能的概率。 我国现行的混凝土路面设计规范采用结构设计方法是以混凝土路面板在车辆荷载应力和配料应力综合作用下，在纵缝边缘中部出现纵向疲劳开裂作为临界损坏状态，设计时以荷载应力和疲劳温度应力的叠加小于等于混凝土疲劳强度作为设计标准。极限状态函数如下： 混凝土路面结构可靠度定义:在设计使用年限内，在车辆荷载应力和温度应力综合作用下，路面板纵缝边缘中部不出现疲劳开裂的概率： 3.2 路面结构目标可靠度