公路设计-水泥混凝土路面设计.pptx
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1、 第一节 设计内容与设计参数 公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2002)一、混凝土路面的设计内容一、混凝土路面的设计内容 1、可靠度设计标准、可靠度设计标准 2、变异系数、变异系数 3、疲劳断裂、疲劳断裂 4、标准轴载、标准轴载 5、交通分级、交通分级 6、弯拉强度、弯拉强度 7、防冻厚度、防冻厚度 8、温度梯度、温度梯度二、设计依据 混凝土路面的设计内容混凝土路面的设计内容 1路基和基路基和基(垫垫)层的结构组合设计;层的结构组合设计;2混凝土面板的平面尺寸确定和板厚混凝土面板的平面尺寸确定和板厚计算;计算;3接缝设计;接缝设计;4配筋设计;配筋设计;5混
2、凝土的材料组成设计。混凝土的材料组成设计。可靠度设计标准可靠度设计标准各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的等级及相应的设计基准期设计基准期、目标可靠目标可靠 指标指标和和目标可靠度目标可靠度,应符合表应符合表1 的规定。各安全的规定。各安全等级路面的材料性能和结等级路面的材料性能和结 构尺寸参数的变构尺寸参数的变异水平等级异水平等级,宜按表宜按表 1 的建议选用。的建议选用。可靠度设计标准(表1)公路等级技术高速公路一级公路二级公路 三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期a30302020目标可靠度%95908580目标可靠指标1.641
3、.281.040.84变异水平指标低低中中中高几个概念的理解1、设计基准期设计基准期:计算路面结构可靠度计算路面结构可靠度时,考虑各项基本度量与时间关系所时,考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。取用的基准时间。2、目标可靠指标目标可靠指标:作为设计依据的可作为设计依据的可靠指标。靠指标。3、目标可靠度目标可靠度:作为设计依据的可靠作为设计依据的可靠度。度。变异系数变异系数2、材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异水平等级主低、中和高三级。各变异水平等级主 要设计要设计参数的变异系数变化范围参数的变异系数变化范围,应符合表应符合表
4、2 的规的规定定。变异系数的变化范围变异系数的变化范围变异水平等级低中高水泥砼弯拉强度、弯拉弹性模量cv0.100.10cv0.150.15cv0.20基层顶面当量回弹模量cv0.250.25cv0.350.35cv0.55水泥混凝土面层 厚度cv0.040.04cv0.060.06cv0.08 疲劳断裂疲劳断裂水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态设计的极限状态。r(pr+tr)20001002000 31003 弯拉强度弯拉强度水泥混凝土的强度以 28d 龄期的弯拉强度控制。当混
5、凝土浇筑后 90d 内不开放交通肘,可采用 90d 龄期的弯拉强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于表的规定。交通等级特重重中等轻水泥砼的弯拉强度标准值(MPa)5.05.04.54.0钢纤维砼的弯拉强度标准值(MPa)6.06.05.55.0 防冻厚度、温度梯度防冻厚度、温度梯度防冻厚度:防冻厚度:在季节性冰冻地区,路面的总厚度不应小于规范规定的最小防冻厚度。温度梯度:温度梯度:水泥混凝土面层的最大温度梯度标准值Tg,可按照公路所在地的公路自然区划按表2-8-6(见教材P326)选用。12-2混泥土路面结构层组合设计道桥系道桥系二二七年五月七年五月第二节混泥土路面结构层组合设计一
6、、提问引入:水泥混凝土路面的设计内容是什么?二、本节内容1、路基2、垫层3、基层4、面层5、路肩6、路面排水 路基1 1、路基应稳定、密实、均质路基应稳定、密实、均质,对路面结构提供均匀的支承。对路面结构提供均匀的支承。2 2、高液限粘土及含有机质细粒土高液限粘土及含有机质细粒土,不能用做高速公路和一级公路的路床不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以填料或二级和二级以上上公路的上路床填料公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指数大于高液限粉土及塑性指数大于 16 16 或膨胀率大于或膨胀率大于3%3%的低液限粘土的低液限粘土,不能用做高速公路和一级公路的上路不能用做高速公路和一级公路的
7、上路床填料。因条件限制而必须采用上述床填料。因条件限制而必须采用上述土土做填料时做填料时,应掺加石灰或水泥等应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。结合料进行改善。3 3、地下水位高时地下水位高时,宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制,未能达到未能达到中湿状态的路基临界高度时中湿状态的路基临界高度时,应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细应选用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土做路床或上路床填料粒土做路床或上路床填料;未能达到潮湿状态的路基临界高度时未能达到潮湿状态的路基临界高度时,除采用除采用上述填料措施外上述填料措施外,还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位
8、的措还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位的措施。施。4 4、路基压实度应符合路基压实度应符合公路路基设计规范公路路基设计规范要求。多雨潮湿地区要求。多雨潮湿地区,对于对于高液限士及塑性指数大于高液限士及塑性指数大于1616或膨胀率大于或膨胀率大于3%3%的低液限粘土的低液限粘土,宜采用由轻宜采用由轻型压实标准确定的压实度型压实标准确定的压实度,并在含水量略大于其最佳含水量时压实。并在含水量略大于其最佳含水量时压实。5 5、岩石或填石路床顶面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石和石岩石或填石路床顶面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石和石屑或低剂屑或低剂 量水泥稳定粒料量水泥稳定粒料,其厚
9、度视路床顶面不平整程度而定其厚度视路床顶面不平整程度而定 ,一般一般为为1 10000 150mm 150mm 垫层遇有下述情况时遇有下述情况时,需在基层下设置垫层需在基层下设置垫层 :1 1、季节性冰冻地区季节性冰冻地区,路面总厚度小于最小防路面总厚度小于最小防冻厚度要求时冻厚度要求时,其差值应以垫层厚度补足其差值应以垫层厚度补足。2 2、水文地质条件不良的土质路水文地质条件不良的土质路堑堑,路床土湿路床土湿度较大时度较大时,宜设置排水垫层宜设置排水垫层。3 3、路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时 ,可加设半刚性垫层可加设半刚性垫层。4 4、垫层的宽度应
10、与路基同宽垫层的宽度应与路基同宽,其最小厚度为其最小厚度为 150150mmmm。5 5、防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土料稳定粒料或土。基层 1、控制唧泥、控制唧泥 2、控制冰冻作用、控制冰冻作用一、基层的作用一、基层的作用 3、改善排水、改善排水 4、控制收缩和膨胀、控制收缩和膨胀 5、便于施工、便于施工二、基层在设计时的相关要求二、基层在设计时的相关要求 基层1 1、基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度 。2 2、基层类
11、型宜依照交通等级按表基层类型宜依照交通等级按表1 1选用选用。混凝土预制混凝土预制块面层应采用水泥稳定粒料基层。块面层应采用水泥稳定粒料基层。3 3、湿润和多雨地区湿润和多雨地区 ,路基为低透水性细粒土的高速路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路 ,宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水泥稳定碎石、沥青稳定碎石或碎石泥稳定碎石、沥青稳定碎石或碎石 ,其孔隙率约为其孔隙率约为 20%20%。基层4 4、基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出基层的宽度应比混凝土面层每侧至
12、少宽出3 300m00mm(m(采用小型机具施采用小型机具施工时工时 )或或500500mm(mm(轨模式摊铺机施工时轨模式摊铺机施工时)或或650mm650mm(滑模式摊铺机施工时滑模式摊铺机施工时 )口路肩采用口路肩采用混混凝土面层凝土面层,其厚度与行车道面层相同时其厚度与行车道面层相同时,基层宽度宜与基层宽度宜与路基同宽。级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽。各类基层厚度的适路基同宽。级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽。各类基层厚度的适宜范围见表宜范围见表2 2 。5 5、碾压混凝土基层应设置与混凝土面层相对应的接缝。贫混凝土基层碾压混凝土基层应设置与混凝土面层相对应的接缝。贫混凝土基层在其弯
13、拉强度超过在其弯拉强度超过1.8MPa1.8MPa时时,应设置与混凝土面层相对应的横向缩缝应设置与混凝土面层相对应的横向缩缝 ;一次摊铺宽度大于一次摊铺宽度大于7.5m7.5m时时,应设置纵向缩缝。应设置纵向缩缝。6 6、基层下未设垫层基层下未设垫层,上路床为细粒土、粘土质砂或级配不良砂上路床为细粒土、粘土质砂或级配不良砂(承受特承受特重或重交通时重或重交通时),),或者为细粒土或者为细粒土(承受中等交通时承受中等交通时),),应在基层下设置底应在基层下设置底基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料 ,厚度一般为厚
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