水泥混凝土路面设计中的若干问题探讨

摘 要：随着时间的增长，大多数已建成的水泥混凝土路面出现不同程度的破坏，除了设计施工质量问题外、还有各种因素的影响。因此本文将从设计的角度,就如何提高水泥混凝土路面的使用性能,有效的减少水泥路面的缺陷,结合自己的实践经验进行分析探讨。

关键词：水泥混凝土路面　城镇道路 设计

1前言

水泥混凝土路面有很多的优点：稳定性好，路面强度高、承载能力大，耐磨耗能力强，能见度好，使用寿命长，养护费用少，正因为上述的优点，所以水泥混凝土路面在许多省市的市政道路建设中广泛使用，取得了较好的经济和社会效益。

我国的水泥混凝土路面建设在20世纪80年代至90年代初期呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20~30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台、边角破损、平整度及粗糙度差等给行车和养护带来一定的困难，且不易处理，修复费用高难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外，还有各种自然因素的影响。因此将从设计的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的减少水泥路面的缺陷，结合自己在增城经济技术开发区内水泥混凝土路面设计、施工的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。

2水泥混凝土路面的设计理论

我国现行《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2002)采用的是弹性地基上的小挠度薄板理论，以行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力产生的综合疲劳断裂作为设计标准，即设计时控制板内临界荷位处的荷载疲劳应力σpr和温度疲劳梯度应力σtr之和与可靠度系数Yr不大于混凝土的弯拉强度标注值fr。其极限状态设计表达式为:Yr(σpr+σtr)≤fr。

设计方法选用板边缘中点作为临界荷位，采用弹性半空间地基上的薄板理论和有限元法计算标准轴载在该处产生的最大荷载应力。

3水泥混凝土路面设计中的问题分析

3.1路面设计指标可靠度的分析

路面结构的设计安全等级根据现行规范分为四个等级，高速公路为一级，一级公路为二级，二级公路为三级，三、四级公路为四级。设计时可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高，但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低;目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用\"校准法\"来确定目标可靠度。

\"校准法\"是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析，参照隐含可靠度制定目标可靠度，则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验，包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。

3.2交通量计算取值的分析

轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构，轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时，才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时，应选取交通量方向分配系数;并依据设计道路的车道数，确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量)，即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT，然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得)，再根据设计基准期和轮迹横向分布系数、交通量增长率求得累计作用次数Ne，确定交通分级。

3.3水泥混凝土路面结构组合的设计分析

对于路基土，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填料或二级和二级以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3%的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。

对于基层材料选择时特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层时，设计计算应按复合式路面分析且强度以试验为准。对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力，不耐冲刷的基层表面，在渗入水和荷载的共同作用下会产生淤泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的破裂。混凝士面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。基层下未设垫层，上路床为细粒土、粘土质砂或级配不良砂(承受特重或重交通时)，或者为细粒土(承受中等交通时)，应在基层下设置底基层。

3.4路面接缝处理的设计

对于面层板来说，以前我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，唧泥和错台病害，除了基层不耐冲刷外，接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时，在出现唧泥后，无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外，接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时，往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量，保证混凝土路面的使用寿命，便于在使用后期铺设加铺层，现行规范规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。施工时根据水泥混凝土面板的施工工艺，缩缝传力杆采用前置钢筋支架法或传力杆插入装置法。

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