水泥混凝土路面设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇水泥混凝土路面设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】水泥混凝土路面和其他的路面相比具有刚度强的特点，在外荷载的作用下变形小，使用年限高，是工程中重要的一项技术，本文定性的对水泥混凝土路面的结构特征、设计参数、设计原则、设计理论方法以及再生利用等做了详细分析介绍。
【关键词】水泥混凝土路面;结构特征;结构设计;设计原则
水泥混凝土路面面板是一种刚性路面，力学强度高，在外荷载作用下变形小，所以混凝土板通常都是处于弹性阶段，也就是在汽车荷载下，板内产生的最大应力不超过水泥混凝土板的比例极限应力。这是板由于是处于弹性阶段，基层和土基所承受的荷载及产生的变形都很小，力学分析上可以判定水泥路面结构是属于弹性层状体系。
１．混凝土路面的结构特征
和柔性路面相比，水泥混凝土路面的弹性模量和力学强度远远高于基层和土基的相应模量和强度；混凝土的抗弯强度也远小于抗压强度，设计时要以抗弯强度为标准；混凝土的面板和基层之间的摩擦阻力不是很大，具体设计时可以将路面看作是弹性地基板，即用弹性地基板的理论进行设计。
由于车辆的重复作用加上面板的抗弯强度低于抗压强度，混凝土面板会在长期的荷载作用下没有达到极限抗弯强度就已经破坏。另外面板顶面和底面的温差也会引起翘曲应力，地基的变形对面板的影响也很大，不均匀的地基沉降等变形会使混凝土板局部脱空。所以混凝土路面设计时，为了使路面能够经受车辆长期的重复荷载、抵抗温差产生的翘曲反应、具有较强的适应地基变形能力，混凝土板压要具有足够的抗弯、抗拉强度以及足够的厚度。
混凝土路面在外界影响下容易产生的破坏形式有断裂、错台、拱起、接缝挤碎等。从破坏类型可以看出混凝土路面性能受到各种因素的影响，例如轮载、温度、水分、基层、接缝构造、材料、施工技术以及养护条件等。混凝土路面设计必须从多方面采取措施以保证其正常的使用寿命。
2.混凝土路面的结构设计内容
结构设计的内容主要包括：
2.1路面结构层组合设计
根据交通的繁重程度来确定路面结构层的组合，并根据当地的环境和自然条件材料供应等具体设计。路面的结构层次主要包括土基、垫层、基层以及面层。技术设计合理的结构组合要在满足工程经济的条件下保证混凝土面板在使用期限内承受预期的交通荷载，提供良好的路用品质。
路面在结构层设计中占有很重要的地位，工程中使用较多的有普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面、混凝土块料路面等。基层和垫层有粒料类、稳定类和贫混凝土类三大类，不同的材料具有不同的刚度以及抗冲刷能力等，根据道路等级等设计要求来具体选用。
2.2混凝土面板厚度和平面尺寸的设计
厚度要满足设计年限内使用需求，并根据设计标准来确定。平面尺寸的设计要保证面板内产生的荷载应力和温度应力条件，确定接缝位置的构造，有效的保证接缝的传递荷载能力。
2.3路肩的设计
高速公路以及一级公路中间带和路肩带的结构应力要保证和行车道混凝土路面相同，并和行车道浇筑成一个整体，一般公路的混凝土路面要设置路缘石或者加固路肩的设施，加固材料可以使用沥青混合料等。
2.4混凝土路面的钢筋配筋率
在交通量较大或者混凝土路面板太长、地基产生不均匀沉降的可能性大或者板的形状不规则时，要沿着面板纵向加设钢筋，以防止裂缝的出现。
3.混凝土路面结构设计原则
(1)要根据当地的气候、水文、地质等条件，结合当地的实践经验，满足使用要求下完成混凝土路面的设计，保证工程的质量以及使用耐久性。并尽可能在满足设计的要求下尽量使用本地的材料进行施工。
(2)在满足使用要求的前提下尽量的做到节约投资的方案进行施工，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，完成技术先进、经济合理、安全可靠的设计施工方案。
(3)在结合当地的实践经验的基础上，积极的推出成熟的科研成果，谨慎的使用新技术、新材料、新工艺达到工程的质量和使用要求。
(4)路面设计以及施工时要考虑到沿线的环境问题，并做到施工和养护人员的身体危害较小的目的。选择有利的机械施工，保证工作人员的安全等问题。
(5)对于地质条件差的路段，要采取措施加快路基的沉降稳定，达不到要求时要先铺筑沥青路面，等地基沉降稳定后正式铺筑混凝土路面，施工时一定要按照设计要求进行，不能盲目的更改设计方案。
4.水泥混凝土路面再生利用设计
水泥混凝土路面的再生设计也是公路工程中一项重要内容，可以节约大量的资金，并利用了废弃的路面材料，防止了环境污染破坏。
4.1水泥混凝土路面典型结构设计参数
路面的面层选择取决于公路等级、交通量和投资资金等。路面典型结构设计参数主要有：设计交通量、各结构层材料的参数、旧水泥路面处理方式和处理后的回弹模量等。这些参数与当地的自然环境状况、路面的破坏和处理情况、材料来源等都有很大的关系，合理的确定这些参数对路面的再生技术来说有很大的帮助，根据设计参数来确定设计方案的合理性。
交通量等级的划分以及车辆荷载的作用是影响路面使用寿命的关键因素，路面典型结构设计中必须采用交通量和轴载方面的观测数据，预测设计使用期内交通增长，荷载的大小等外界因素，更好的为路面的耐久性提供保障。
结构层包括垫层、基层和面层。特殊条件下例如在季节性抗冻地区，当路面总厚度小于防冻厚度时；水文地质条件不良、路床湿度较大时都要设置垫层，路基可能产生不均匀沉降时垫层要采用半刚性的。
旧水泥路面处理后回弹模量的不同是设计考虑的一个重要问题，回弹模量要通过现场实测得到，不能简单的按照设计资料进行计算。得到老路面的回弹模量后和新设计路面进行对比分析。因为路面破坏后基层材料性能也发生很大的改变，不同改造工艺下旧水泥路面的回弹模量也不尽相同这就需要具体工作时现场测定，不能一味的参照以往的实践经验。
4.2水泥混凝土路面典型结构组合设计
水泥混凝土的加铺层的结构和厚度要和公路等级、气候、水文、修建材料、交通量组成以及旧水泥路面处理方式相适应。为了施工管理方便，路面结构层次尽量不要太多，材料变化不要太频繁。
旧水泥路面的典型结构组合要充分考虑改造资金和施工工艺水平确定，材料选择上在满足实际交通的情况下主要选择廉价的、来源广泛以及施工工艺简单的材料。
5.水泥混凝土路面的结构设计理论方法
水泥混凝土路面的设计目前大都以弹性板的理论进行设计，考虑荷载效应和温度效应的影响，以面板的弯拉应力作为极限控制指标，在这种基本的理论指导下，主要部分不断的完善和发展，以满足各种情况下的工程需要。
荷载图式上提出了静力作用均布面荷载，根据混凝土疲劳断裂的概念，使用多次重复作用的静荷载方法，控制混凝土的极限疲劳应力。
地基模型上一般采用温克勒地基模型，其他模型例如黏弹性地基、双参数地基、多层地基、非线性弹性地基等由于数学概念复杂，使用较少。
路面板形态方面，可以采用半空间性地基无限大圆板的求解方法，随着计算机的应用和发展，可以利用有限元分析方法，对有限尺寸板在各种地基模型支撑下，任意荷载位置的求解方法。 [科]
【参考文献】
［１］黄晓明，邓学均.路面设计原理与方法[M].北京：人民交通出版社，2001.
［２］苏利勋,董羽蕙.混凝土基础底板温度应力和温度裂缝分析[J].科学技术与工程,2008,(10):2728-2731.
［３］齐宁.浅议混凝土的温度应力与裂缝[J].河北建筑工程学院学报,2005,(4):56-62.
［４］JTG D30-2004公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.