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公路水泥混凝土路面设计规范
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2019-1-25

     1总则
1.0.1 为适应交通运输发展和公路建设的需要,提高水泥混凝土路面的设计质量和技术
水平,保证工程安全可靠、经济合理,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建和改建公路和水泥混凝土路面设计。
1.0.3 水泥混凝土路面设计方案,应根据公路的使用任务、性质和要求,结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等,通过技术经济分析确定。水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度,承受预期的荷载作用,并同所处的自然环境相适应,满足预定的使用性能要求。
1.0.4 水泥混凝土路面设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语、符号
2.1 术语
2.1.1 水泥混凝土路面cement concrete pavement
以水泥混凝土做面层(配筋或不配筋)的路面,亦称刚性路面。
2.1.2 普通混凝土路面plain concrete pavement
除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面,亦称素混凝土路面。
2.1.3 钢筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement
面层内配置纵、横向钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。
2.1.4 连续配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement
面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋,横向不设缩缝的水泥混凝土路面。
2.1.5 钢纤维混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement
在混凝土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。
2.1.6 复合式路面composite pavement
面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成的路面。
2.1.7 水泥混凝土预制块路面concrete block pavement
面层由水泥混凝土预制块铺砌成的路面。
2.1.8 碾压混凝土 roller compected concrete
采用振动碾压成型的水泥混凝土。
2.1.9 贫混凝土 lean concrete
水泥用量较低的水泥混凝土。
2.1.10 设计基准期限 design reference period
计算路面结构可靠度时,考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。
2.1.11 安全等级safety classes
根据路面结构的重要性和破坏可能产生后果的严重程度而划分的设计等级。
2.1.12 可靠度reliability
路面结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。
2.1.13 目标可靠度objective reliability
作为设计依据的可靠度。
2.1.14 可靠指标reliability index
度量路面结构可靠性的一种数量指标。
2.1.15 目标可靠指标objective reliability index
作为设计依据的可靠指标。
2.1.16 可靠度系数reliability coefficient
为保证所设计的结构具有规定的可靠度,而在极限状态设计表达式中采用的单一综合系数。
2.2 符号
2.2.1 作用及作用效应符号
ne——设计基准期内标准轴载累计作用次数
ns——标准轴载的作用次数
p——轴载
ps——标准轴载
——弯沉
εs h——干缩应变
σp r——荷载疲劳应力
σp s——标准轴载的引力
σs——钢筋应力
σt m——最大温度梯度时的温度翘曲应力
σt r——温度梯度疲劳应力
2.2.2 设计参数和计算系数符号
bx——温度应力系数
cv——变异系数
cx——温度翘曲应力系数
gr ——交通量年平均增长率
k c——综合影响系数
k f——荷载疲劳应力系数
k j——接缝传荷系数
k p——轴载当量换算系数
k r——接缝传荷能力的应力折减系数
k s——粘结刚度系数
k t——温度疲劳应力系数
k u——层间结合系数
p——概率或频率
tg——混凝土面层最大温度梯度
αc——混凝土线膨胀系数
αs——钢筋线膨胀系数
γr——可靠度系数
δi——轴-轮型系数
η——车辆轮迹横向分布系数
λc——混凝土温缩应力系数
λs t——钢筋温度应力系数
λb——裂缝宽度系数
μ——面层与基层之间的摩阻系数
ρ——配筋率
ρf——钢纤维体积率
φ——钢筋刚度贡献率

2.2.3 几何参数符号
a s——钢筋面积
bj ——裂缝缝隙宽度
d f ——钢纤维直径
d s——钢筋直径
h——结构层厚度
——钢纤维长度
——面层板长度
ld——裂缝间距
2.2.4 材料性能和混凝土板抗力符号
d——面层的弯曲刚度
dg——双层混凝土面层的总弯曲刚度
e——土基或基、垫导线材料回弹模量
ec——水泥混凝土的弯拉弹性模量
es——钢筋的弹性模量
et——基层顶面当量回弹模量
fr ——混凝土弯拉强度
fr m——混凝土配合比设计强度
fs p ——混凝土劈裂强度
fs y ——钢筋屈服强度
ft ——混凝土抗拉强度
r——混凝土面层的相对刚度半径

3 设计依据
3.0.1 各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可靠度,应符合表3 .0 .1的规定。各安全等级路面的材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级,宜按表3 .0 1的建议选用。
表 3。0。1 可靠度设计标准
公路技术等级 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(a) 30 30 20 20
目标可靠度(%) 95 90 85 80
目标可靠指标 1.64 1.28 1.04 0.84
变异水平等级 低 低~中 中 中~高
3.0.2 材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异水平等级主要设计参数的变异系数变化范围,应符合表3 .0 .2的规定。
表3。0。2变异系数cv的变化范围
变异水平等级 低 中 高
水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量 cv ≤ 0.10 0.10 < cv ≤ 0.15 0.15 <cv≤0.20
基层顶面当量回弹模量 cv ≤ 0.25 0.25 < cv ≤ 0.35 0.35<cv≤0.55
水泥混凝土面层厚度 cv ≤ 0.04 0.04 < cv ≤ 0.06 0.06<cv≤0.08
3.0.3 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设计的极限状态,其表达式采用式(3 .0 .3)。
(3 .0 .3)
式中:
γ r——可靠度系数,依据所选目标可靠度及变异水平等级按表3 .0 3确定;
σp r——行车荷载疲劳应力(mpa),计算方法见附录b.1;
σt r——温度梯度疲劳应力(mpa),计算方法见符录b.2;
fr——水泥混凝土弯拉强度标准值(mpa),见3. 0. 6条。
表 3。0。3 可靠度系数

变异水平等级 目标可靠度(%)
95 90 85 80
低 1.20~1.33 1.09~1.16 1.04~1.08 —
中 1.33~1.50 1.16~1.23 1.08~1.13 1.04~1.07
高 — 1.23~1.33 1.13~1.18 1.07~1.11
注:变异系数在表3 .0 .2所示的变化范围的下限时,可靠度系数取低值;上限时,取高值。
3.0.4 水泥混凝土路面结构设计以100kn的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数,按式(3 .0 4-1)换算为标准轴载的作用次数。
(3.0.4-1)
(3.0.4-2 )
或 (3.0.4-3 )
或 (3.0.4-4 )
式中:
ns——100kn的单轴-双轮组标准轴载的作用次数;
pi——单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型 级轴载的总重(kn);
——轴型和轴载级位数;
——各类轴型 级轴载的作用次数;
——轴-轮型系数,单轴-双轮组时, =1;单轴-单轮时,按式(3.0.4-2)计算;双轴-双轮组时,按式(3.0.4-3)计算;三轴-双轮组时,按式(3.0.4-4)计算。
3.0.5 水泥混凝土路面所承受的轴载作用,按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数分为4级,分级范围如表3.0.5。
表 3。0。5 交通分级
交通等级 特重 重 中等 轻
设计车道标准轴载累计作用次数
ne(104)
>2000
100~2000
3~100
<3
注:交通调查和分析及ne计算,参照本规范附录a。
3.0.6 水泥混凝土的强度以28d龄期的弯拉强度控制。当混凝土浇筑后90d内不开放交通时,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3。0。6的规定。
表3。0。6 混凝土弯拉强度标准值
交通等级 特重 重 中等 轻
水泥混凝土的弯拉强度标准值(mpa) 5.0 5.0 4.5 4.0
钢纤维混凝土的弯拉强度标准值(mpa) 6.0 6.0 5.5 5.0

3.0.7 在季节性冰冻地区,路面的总厚度不应小于表3.0.7规定的最小防冻厚度。

表3.0.7 水泥混凝土路面最小防冻厚度(m)
路基干湿
类型
路基土质 当地最大冰冻深度(m)
0.50~1.00 1.01~1.50 1.50~2.00 >2.00

中湿路基 低、中、高液限粘土 0.30~0.50 0.40~0.60 0.50~0.70 0.60~0.95
粉土,粉质低、中液限粘土 0.40~0.60 0.50~0.70 0.60~0.85 0.70~1.10

潮湿路基 低、中、高液限粘土 0.40~0.60 0.50~0.70 0.60~0.90 0.75~1.20
粉土,粉质低、中液限粘土 0.45~0.70 0.55~0.80 0.70~1.00 0.80~1.30
注:①冻深小或填方路段,或者基、垫层为隔湿性能良好的材料,可采用低值;冻深大或挖方及地下水位高的路段,或者基、垫层为隔湿性能较差的材料,应采用高值;
②冻深小于0.50m的地区,一般不考虑结构层防冻厚度。
3.0.8 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3.0.8 选用。
表3.0.8 最大温度梯度标准值tg
公路自然区划 ⅱ、ⅴ ⅲ ⅳ、ⅵ ⅶ
最大温度梯度(℃/m) 88~83 90~95 86~92 93~98
注:海拔高时,取高值;湿度大时,取低值。

4 结构组合设计
4.1 路基
4.1.1 路基应稳定、密实、均质,对路面结构提供均匀的支承。
4.1.2 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和上路床填料;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改善。
4.1.3 地下水位高时,宜提高路堤设计标高。在设计标高受限制,未能达到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,除采用上述填料措施外,还应采取在边沟下设置排水渗沟等降低地下水位的措施。
4.1.4 路基压实度应符合《公路路基设计规范》(jtj013)的要求。多雨潮湿地区,对于高液限土及塑性指数大于16或膨胀率大于3%的低液限粘土,宜采用由轻型压实标准确定的压实度,并在含水量略大于其最传佳含水量时压实。
4.1.5 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屑或低剂量水泥稳定粒料,其厚度视路床顶面不平整程度而定,一般为100~500mm。

4. 2 垫层
4.2.1遇有下述情况时,需在层基下设置垫层:
——季节性冰冻地区,路面总厚度小于最小防冻厚度要求(表3.0.7)时,其差值应以垫层厚度补足;
——水文地质条件不良的土质路堑,路床土湿度较大时,宜设置排水垫层;
——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。
4.2.2 垫层的宽应与路基同宽,其最小厚度为150mm。
4.2.3 防冻垫层和排水垫宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。
4.3 基层
4.3.1 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。
4.3.2 基层类型宜依照交通等级按表4.3.2选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定粒料基层。
表 4.3.2 适宜各交通等级的基层类型
交通等级 基层类型
特重交通 贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层
重交通 水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层
中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层

4.3.3 湿润和多雨地区,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,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,其孔隙率约为20%。
4.3.4 基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300mm(采用小型机具施工时)或500mm(轨模式摊铺机施工时)或650mm(滑模式摊铺机施工时)。路肩采用混凝土面层,其厚度与行车道面层相同时,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。
4.3.5 各类基层厚度和适宜范围见表4.3.5。
4.3.6 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拉强度超过1.8mpa时,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7.5m时,应设置纵向缩缝。
4.3.7 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。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200mm。
表 4.3.5 各类基层厚度的适宜范围
基层类型 厚度适宜的范围(mm)
贫混凝土或碾压混凝土基层 120~200
水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层 150~250
沥青混凝土基层 40~60
沥青稳定碎石基层 80~100
级配粒料基层 150~200
多孔隙水泥稳定碎石排水基层 100~140
沥青稳定碎石排水基层 80~100

4.3.8排水基层下应设置由水泥稳定粒料或者密级配粒料组成的不透水底基层,厚度一般为200mm。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物。
4.4 面层
4.4.1 水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性,表面抗滑、耐磨、平整。
4.4.2 面层一般采用设接缝的普通混凝土;面层板的平面尺寸较大或形状不规则,路面结构下埋有地下设施,高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时,应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。其他面层类型可根据适用条件按表4.4.2选用。
表 4.4.2其他面层类型选择
面层类型 适用条件
连续配筋混凝土面层 高速公路
沥青上面层与连续配筋混凝土或横缝设传力杆的普通混凝土下面层组成的复合式路面
特重交通的高速公路
碾压混凝土面层 二级及二级以下公路、服务区停车场

钢纤维混凝土面层 标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层和桥面铺装

矩形或异形混凝土预制块面层 服务区停车场、二级及二级以下公路桥头引道沉降未稳定段

4.4.3 普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般采用矩形。其纵向和横向接缝应垂直相交,纵缝两侧的横缝不得相互错位。
4.4.4 纵向接缝的间距按路面宽度在3.0~4.5m范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时,可不设纵向缩缝。
4.4.5 横向接缝的间距按面层类型和厚度选定:
——普通混凝土面层一般为4~6m,面层板的长宽不宜超过1.30,平面尺寸不宜大于25m2;
——碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6~10m;
——钢筋混凝土面层一般为6~15m。
4.4.6 普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或配筋混凝土面层所需的厚度,可参照表4.4.6所示参考范围并按4.4.9条规定计算确定。
表 4.4.6 水泥混凝土面层厚度的参考范围
交通等级 特重 重

公路等级
高速
一级 二级
高速
一级
二级
变异水平等级 低 中 低 中 低 中 低 中
面层厚度(mm) ≥260 ≥250 ≥240 270~240 260~230 250~220

交通等级 中等 轻
公路等级 二级 三、四级 三、四级 三、四级
变异水平等级 高 中 高 中 高 中
面层厚度(mm) 240~210 230~200 220~200 ≤230 ≤220
4.4.7 钢纤维混凝土面层的厚度按钢纤维掺量确定,钢纤维体积率为0.6%~1.0%时,其厚度为普通混凝土面层厚度的0.65~0.75倍。特重或重交通时,其最小厚度为160mm;中等或轻交通时,其最小厚度为140mm。
4.4.8 复合式路面沥青上面层的厚度一般为25~80mm。
4.4.9 除混凝土预制块面层外,各种混凝土面层的计算厚度应满足式(3.0.3)的要求。荷载疲劳应力和温度疲劳应力分别按附录b.1和b.2计算。面层设计厚度依计算厚度按10mm向上取整。采用碾压混凝土或贫混凝土做基层时,宜将基层与混凝土面层视作分离式双层板进行应力分析。上、下层板在临界荷位处的荷载疲劳应力和温度疲劳应力分别按附录c.1和c.2计算。上、下层板的计算厚度应分别满足式(3.0.3)的要求。
具有沥青上面层的水泥混凝土板,在临界荷位处的荷载疲劳应力和温度疲劳应力分别按附录d.1和d.2计算。混凝土板的计算厚度,应满足式(3.0.3)的要求。
4.4.10 路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法制作。构造深度在使用初期应满足表4.4.10的要求。
表 4.4.10 各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度(mm)要求
公路等级 高速公路、一级公路 二、三、四级公路
一般路段 0.70~1.10 0.50~0.90
特殊路段 0.80~1.20 0.60~1.00
注:①特殊路段——对于高速公路和一级公路系指立交、平交或变速车道等处,对于其他等级公路系指急弯、陡坡、交叉口或集镇附近;
②年降雨量600mm以下的地区,表列数值可适当降低。
4.4.11混凝土预制块可采用异形块或矩形块。预制块的长度为200~250mm,宽度为100~125mm,长宽比通常为2∶1。预制块厚度为100~120mm。预制块下稳平层的厚度为30~50mm。
4.5 路肩
4.5.1 路肩铺面结构应具有一定的承载能力,其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调,并保证进入路面结构中的水的排除。
4.5.2 路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。
4.5.3 路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚,其基层宜与行车道基层相同。选用薄面层时,其厚度不宜小于150mm,基层应采用开级配粒料。
4.5.4 路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料。其基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。行车道路面结构不设内部排水设施时,沥青面层和不透水基层的总厚度不宜超过行车道面层的厚度,基层下应选用透水性粒料填筑。
4.6 路面排水
4.6.1 行车道路面应设置双向或单向横坡,坡度为1%~2%。路肩铺面的横向坡度值宜比行车道路面的横坡值大1%~2%。
4.6.2 行车道路面结构设置排水基层或垫层时,应在排水基层或垫外侧边缘设置纵向集水沟和带孔集水管,并间隔50~100m设置横向排水管。
4.6.3 排水基层的纵向边缘集水沟,路肩采用水泥混凝土面层时,可设在路肩下或路肩外侧边缘内;路肩采用沥青面层时,可设在路肩内侧边缘内。排水垫层的纵向边缘集水沟设在路床边缘。
4.6.4 带孔集水管和孔径通常采用100~150mm。集水沟的宽度通常采用300mm。集水沟的深度应能保证集水管管顶低于排水层底面,并有足够厚度和回填料使集水管不被施工机械压裂。沟内回填料宜采用与排水基层或垫层相同的透水性材料,或者不含细料的碎石或砾石粒料。回填料与沟壁间应铺设无纺反滤织物。横向排水管不带孔,其管径与集水管相同。
4.6.5 集水沟和集水管的纵坡宜与路线纵坡相同,但不得小于0.25%。横向排水管的坡度不宜小于5%。
4.6.6 横向排水管出口端应设端墙。端头用镀锌铁丝网或格栅罩住,出水口应进行冲刷防护。在横向排水管上方的路肩边缘处应设置标志,标明出水口位置。

5 接缝设计
5.1 纵向接缝
5.1.1 纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定:
——一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式,上部应锯切槽口,深度为30~40mm,宽度为3~8mm,槽内灌塞填缝料,构造如图5.1.1a)所示;
—— 一次铺筑宽度大于4.5m时,应设置纵向缩缝。纵向缩缝采用假缝形式,锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时,槽口深度应为板厚的1/3;
采用半刚性基层时,槽口深度为板厚的2/5。其构造如图5.1.1b)所示。
5.1.2 纵缝应与路线中缝平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分,纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间,以纵向施工缝隔开。加宽板在变宽段起终点处的宽度不应小于1m。
5.1.3 拉杆应采用螺纹钢筋,设在板后中央,并应对拉杆中部100mm范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距,可参照表5.1.3选用。施工布设时,拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以调整,最外侧的拉杆距横向接缝的距离不得小于100mm。
表 5.1.3 拉杆直径、长度和间距(mm)
面层厚度
(mm) 到自由边或未设拉杆纵缝的距离(m)
3.00 3.50 3.75 4.50 6.00 7.5
200~250 14*700*900 14*700*800 14*700*700 14*700*600 14*700*500 14*700*400
260~300 16*800*900 16*800*800 16*800*700 16*800*600 16*800*500 16*800*400
注:拉杆直径、长度和间距的数字为直径×长度×间距。
5.1.4 连续配筋混凝土面层的纵缝拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。
5.2 横向接缝
5.2.1 每日施工结束或因临时原因中断施工时,必须设置横向施工缝,其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝,应采用传力杆的平缝形式,其构造如图5.2.1a)所示;设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同.遇有困难需设在缩缝之间时,施工缝采用设拉杆的企口缝形式,其构造如图5.2.1b)所示。
5.2.2 横向缩缝可等间距或变间距布置,采用假缝形式。特重和重交通公路、收费广场以及邻近胀缝或自由端部的3条缩缝,应采用设传力杆假缝形式,其构造如图5.2.2a)所示。其他情况可采用不设传力杆假缝形式,其构造如图5.2.2b)所示。
5.2.3 横向缩缝顶部应锯切槽口,深度为面层厚度的1/5~1/4,宽度为3~8mm,槽内填塞填缝料。高速公路的横向缩缝槽口宜增设深20mm、宽6~10mm的浅槽口,其构造如图5.2.3所示。
5.2.4 在邻近桥梁或其他固定构造物处或其他道路相交处应设置横向胀缝。设置的胀缝条数,视膨胀量大小而定。低湿浇筑混凝土面层或选用膨胀性高的集料时,宜酌情确定是否设置胀缝。胀缝宽20mm,缝内设置填缝板和可滑动的传力杆。胀缝的构造如图5.2.4所示。
5.2.5 传力杆应采用光面钢筋。其尺寸和间距可按表5.2.5选用。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。
表 5.2.5 传力杆尺寸和间距(mm)
面层厚度(mm) 传力杆直径 传力杆最小长度 传力杆最大间距
220 28 400 300
240 30 400 300
260 32 450 300
280 35 450 300
300 38 500 300

5.3 交叉口接缝布设
5.3.1 两条道路正交时,各条道路和直道部分均保持本身纵缝的连贯,而相交路段内各条道路的横缝位置应按相对道路的纵缝间距作相应变动,保证两条道路的纵横缝垂直相交,互不错位。两条道路斜交时,主要道路的直道部分保持纵缝的连贯,而相交路段内的横缝位置应按次要道路的纵缝间距作相应变动,保证与次要道路的纵缝相连接。相交道路弯道加宽部分的接缝布置,应不出现或少出现错缝和锐角板。
5.3.2 在次要道路弯道加宽段起终点断面处的横向接缝,应采用胀缝形式。膨胀量大时,应在直线段连续布置2~3条胀缝。
5.4 端部处理
5.4.1 混凝土路面与固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时,可在毗邻构造物的板端部内配置双层钢筋网;或在长度约为6~10倍板厚的范围内逐渐将板厚增加20%。
5.4.2 混凝土路面与桥梁相接,桥头设有搭板时,应在搭板与混凝土面层板之间设置长6~10m的钢筋混凝土面层过渡板。后者与搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式,与混凝土面层间的横缝采用设传力杆胀缝形式。膨胀量大时,应连续设置2~3条设传力杆胀缝。当桥梁为斜交时,钢筋混凝土板的锐角部分应采用钢筋网补强。桥头未设搭板时,宜在混凝土面层与桥台之间设置长10~15m的钢筋混凝土面层板;或设置由混凝土预制块面层或沥青面层铺筑的过渡段,其长度不小于8m。
5.4.3 混凝土路面与沥青路面相接时,其间应设置至少3m长的过渡段。过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置,其下面铺设的变厚度混凝土过渡板的厚度不得小与200mm,如图5.4.3所示。过渡板与混凝土面层相接处的接缝内设置直径25mm、长700mm、间距400mm的拉杆。混凝土面层毗邻该接缝的1~2条横向接缝应设置胀缝。
5.4.4 连续配筋混凝土面层与其他类型路面或构造物相连接的端部,应设置锚固结构。端部锚固结构可采用钢筋混凝土地梁或宽翼缘工字钢梁接缝等形式:
——钢筋混凝土地梁一般采用3~5个,梁宽400~600mm,梁高1200~1500mm,间距5000~6000mm;地梁与连续配筋混凝土面层连成一体;其构造如图5.4.4-1所示;
——宽翼缘工字钢梁的底部锚入钢筋混凝土枕梁内,枕梁一般长3000mm、厚200mm ;钢梁腹板与连续配筋混凝土面层端部间填入胀缝材料;其构造如图5.4.4-2所示。
5.5 接缝填封材料
5.5.1 胀缝接缝板应选用能适应混凝土板膨胀收缩、施工时不变形、复原率高和耐久性好的材料。高速公路和一级公路宜选用泡沫橡胶板、沥青纤维板;其他等级公路也可选用木材类或纤维类板。
5.5.2 接缝填料应选用与混凝土接缝槽壁粘结力强、回弹性好、适应混凝土板收缩、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂、耐老化的材料。常用的填缝材料有聚氨酯焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类、沥青玛蹄脂及橡胶嵌缝条等。

6 面层配筋设计
6.1 特殊部位配筋
6.1.1 混凝土面层自由边缘下基础薄弱或接缝为未设传力杆的平缝时,可在面层边缘的下部配置钢筋。通常选用2根直径为12~16mm的螺纹钢筋,置于面层底面之上1/4厚度处并不小于50mm,间距为100mm,钢筋两端向上弯起,如图6.1.1所示。
6.1.2 承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角隅,宜配置角隅钢筋。通常选用2根直径为12~16mm的螺纹钢筋,置于面层上部,距顶面不小
于50mm,距边缘为100mm,如图6.1.2所示。
6.1.3 混凝土面层下有箱形构造物横向穿越,其顶面至面层底面的距离小于400mm或嵌入基层时,在构造物顶宽及两侧各(h+1)m且不小于4m的范围内,混凝土面层内应布设双层钢筋网,上下层钢筋网各距面层顶面和底面1/4~1/3厚度处,如图6.1.3-1所示。构造物顶面至面层底面的距离在400~1200mm时,则在上述长度范围内的混凝土面层中应布设单层钢筋网。钢筋网设在距顶面1/4~1/3厚度处,如图6.1.3-2所示。钢筋筋直径为12mm,纵向钢筋间距100mm,横向钢筋间距200mm。配筋混凝土面层与相邻混凝土面层之间设置传力杆缩缝。
6.1.4 混凝土面层下有圆形管状构造物横向穿越,其顶面至面层底面的距离小于1200mm时, 在构造物两侧各(h+1)m且不小于4m的范围内,混凝土面层内应设单层钢筋网,钢筋网设在距面层顶面1/4~1/3厚度处,如图6.1.4所示。钢筋尺寸和间距及传力杆接缝设置与6.1.3条相同。
6.2 钢筋混凝土面层配筋
6.2.1 钢筋混凝土面层的配筋量按式(6.1.2)确定。
(6.1.2)
式中:
a s——每延米混凝土面层宽(或长)所需的钢筋面积(mm2);
l s——纵向钢筋时,为横缝间距(m);横向钢筋时,为无拉杆的纵缝或自由边
之间的距离(m);
h ——面层厚度(mm);
μ——面层与基层之间的磨阻系数,基层为水泥、石灰或沥青稳定粒料时,可取1.8;基层为无结合料的粒料时,可取1.5;
f sy——钢筋的屈服强度(mpa),按附录f.4选用。
6.2.2 纵向和横向钢筋宜采用相同或相近的直径,其直径差不应大于4mm。钢筋的最小直径和最大间距,应符合表6.2.2的规定。钢筋的最小间距为集料最大粒径的2倍。
表 6.2.2 钢筋最小直径和最大间距(mm)
钢 筋 类 型 最 小 直 径 纵向最大间距 横向最大间距
光面钢筋 8 150 300
螺纹钢筋 12 350 750
6.2.3 钢筋布置应符合下列要求:
——纵向钢筋设在面层顶面下1/3~1/2厚度范围内,横向钢筋位于纵向钢筋之下;
——纵向钢筋的搭接长度一般不小于35倍钢筋直径,搭接位置应错开,各搭接
端接线与纵向钢筋的夹角应小于600;
——边缘钢筋至纵缝或自由边的距离一般为100~150mm。
6.3 连续配筋混凝土面层配筋
6.1.3 连续配筋混凝土面层的纵向配筋率按允许的裂缝间距(1.0~2.5m)、缝隙宽度(<1mm)和钢筋屈服强度确定,通常为0.6%~0.8%。最小纵向配筋率,冰冻地区为0.7%,一般地区为0.6%。具体计算方法见附录e。横向钢筋的用量,按6.2.1条计算确定。
6.3.2 连续配筋混凝土面层的纵向和横向钢筋均应采用螺纹钢筋,其直径为12~20mm。
6.3.3 钢筋布置应符合下列要求:
——纵向钢筋设在面层表面下1/2~1/3厚度范围内,横向钢筋位于纵向钢筋之下;
——纵向钢筋的间距不大于250mm,不小于100mm或集料最大粒径的2.5倍;
——横向钢筋的间距不大于800mm;
——纵向钢筋的焊接长度一般不小于10倍(单面焊)或5倍(双面焊)钢筋直径,焊接位置应错开,各焊接端连线与纵向钢筋的夹角应小于600;
——边缘钢筋至纵缝或自由边的距离一般为100~150mm。

7 材料组成要求及性质参数
7.1 垫层材料
7.1.1 防冻垫层所用砂、砂砾材料中通过0.075mm筛孔的细粒含量不宜大于5%。
7.1.2 排水层材料的级配应满足下述渗滤标准:
——垫层材料通过率为15%时的粒径d15不小于路床土通过率为15%时的粒径d15的5倍(d15≥5d15);
——垫层材料通过率为15%时的粒径d15不大于路床土通过率为85%时的粒径d85的5倍(d15≤5d 85);
——垫层材料通过率为50%时的粒径d50不大于路床土通过率为50%时的粒径d50的25倍(d50≤25d50);
——垫层材料的均匀系数(d60 / d10)不大于20。
7.2 基层材料
7.2.1 贫混凝土集料公称最大粒径不宜大于31.5mm,水泥用量不得少于170kg/m3,28d弯拉强度标准值宜控制在1.0~1.8mpa范围内。碾压混凝土集料公称最大粒径不得大于26.5mm。
7.2.2 沥青混凝土基层宜采用集料公称最大粒径为19.0mm或26.5mm的混合料。沥青碎石基层宜采用集料公称最大粒径为26.5mm或31.5mm的混合料。
7.2.3 水泥稳定粒料、级配碎石或砾石的集料公称最大粒径宜为26.5mm或19.0mm。小于0.075mm的细粒含量不得大于5%,小于4.75mm的颗粒含量不宜大于50%,细粒土的液限应小于25%,塑性指数应小于6。承受重交通时,水泥剂量宜为5%;中等和轻交通时,水泥剂量宜为4%。
7.2.4 石灰粉煤灰稳定粒料的集料公称最大粒径宜为26.5mm。小于0.075mm的细粒含量不得大于7%;小于4.75mm的颗粒含量不宜大于52%。石灰与粉煤灰的配比宜为1∶2~1∶4;粒料与石灰粉煤灰的配比宜为85∶15~80∶20。
7.2.5 多孔隙水泥稳定碎石的集料公称最大粒径宜为31.5mm或26.5mm。小于0.075mm的细粒含量不得大于2%;小于2.36mm的颗粒含量不宜大于5%;小于4.75mm的颗粒含量不宜大于10%。水泥剂量一般为9.5%~11%,水灰比一般为0.39~0.43。
7.2.6 多孔隙沥青稳定碎石的集料公称最大粒径宜为26.5mm或19.00mm。小于0.075mm的细粒含量不得大于2%;小于0.6mm的颗料含量不宜大于5%;小于2.36mm的颗粒含量不宜大于15%;小于4.75mm的颗粒含量不宜大于20%。沥青标号应选用ah-50或ah-70,沥青用量一般为2.5%~3.5%。
7.3 面层材料
7.3.1 水泥混凝土集公称最大粒径不应大于31.5mm(碎石)或19.0mm(卵石)。砂的细度模数不宜小于2.5;高速公路面层的用砂,其硅质砂或石英砂的含量不宜低于25%。水泥用量不得小于300kg /m3(非冰冻地区)或320kg /m3(冰冻地区)。冰冻地区的混凝土中必须掺加引气剂。
7.3.2 厚度大于280mm的普通混凝土面层,分上下两层连续铺筑时,上层一般为总厚度的1/3,可采用高强、耐磨的混凝土材料,碎石集料公称最大粒径为19mm。
7.3.3 钢纤维混凝土集料公称最大粒径宜为钢纤维长度的1/2~2/3,并不宜大于26.5mm(铣削型钢纤维)或19mm(剪切型或熔抽型钢纤维)。钢纤维的抗拉强度标准值不宜小于600级(600~1000mpa),以体积率计的钢纤维掺量一般为0.6%~1.0%。水泥用量不得低于360kg /m3(非冰冻地区)或380kg /m3(冰冻地区)。
7.3.4 碾压混凝土面层混凝土的集料公称最大粒径不宜大于19.0mm,水泥用量不得少于280kg /m3(非冰冻地区)或310kg /m3(冰冻地区)。
7.3.5 混凝土预制块的抗压强度不宜低于50mpa(非冰冻地区)或60mpa(冰冻地区)。其外观质量、尺寸偏差和物理性能应符合优等品或一等品的规定。稳平层垫砂宜选用细度模数为2.3~3.0的天然砂,4.75mm筛孔的累计筛余量不应大于5%, 含泥量不应大于5%。
7.4 材料性质参数
7.4.1 路床土和路面各结构层混合料的各项性质参数,应按有关试验规程的标准试验方法试验确定,其标准值按概率分布的0.85分位值确定。
7.4.2 受条件限制而无试验数据时,混凝土弯拉弹性模量以及路床土和垫层、基层混合料的回弹模量标准值,可参照附录f的相关经验数值范围或有关规定数值,结合工程经验分析确定。
7.4.3 混凝土配合比设计时的混凝土试配弯拉强度的均值应按式(7.4.3)确定。
(7.4.3)
式中:
——混凝土试配弯拉强度的均值(mpa);
——混凝土弯拉强度标准值(mpa);
cv——混凝土弯拉强度的变异系数,按表3.0.2取用;
s ——混凝土弯拉强度试验样本的标准差;
t ——保证率系数,按样本数n和判别概率p参照表7.4.3确定。
表 7.4.3保证率系数
公路等级 判别概率
p 样 本 数 n
3 6 9 15 20
高速公路 0.05 1.36 0.79 0.61 0.45 0.39
一级公路 0.10 0.95 0.59 0.46 0.35 0.30
二级公路 0.15 0.72 0.46 0.37 0.28 0.24
三、四级公路 0.20 0.56 0.37 0.29 0.22 0.19

8 加铺层结构设计
8.1 一般规定
8.1.1 在进行旧混凝土路面加铺层设计之前,应调查下列内容:
——公路修建和养护技术资料:路面结构和材料组成、接缝构造及养护历史等;
——路面损坏状况:损坏类型、轻重程度、范围及修补措施等;
——路面结构强度:路表弯沉、接缝荷能力、板底脱空状况、面层厚度和混凝土强度等;
——已承受的交通荷载及预计的交通需求:交通量、轴载组成及增长率等;
——环境条件:沿线气候条件、地下水位以及路基和路面的排水状况等。
8.1.2 加铺层应根据使用要求及旧混凝土路面的状况,选用分离式或结合式水泥混凝土加铺结构,或沥青混凝土加铺结构,经技术经济比较后选定。
8.1.3 地表或地下排水不良路段,应采取措施改善或增设地表或地下排水设施;旧混凝土路面结构排水不良路段,应增设路面边缘排水系统。
8.1.4 加铺层设计应包括施工期间维持通车的设计方案。
8.1.5 旧混凝土面层损坏状况等级为差时,宜将混凝土板破碎成小于400mm的小块,用做新建路面的底基层或垫层,并应按新建混凝土路面或沥青路面类型进行设计。
8.2 路面损坏状况调查评定
8.2.1 旧混凝土路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定。断板率的调查和计算可按《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(jtj 073.1)的规定进行;错台调查可采用错台仪或其它方法量测接缝两侧板边的高程差,量测点的位置在错台严重车道右侧边缘内300mm处,以调查路段内各条接缝高程差的平均值表示该路段的平均错台量。
8.2.2 路面损坏状况分为4个等级,各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见表8.2.2。
表 8.2.2 路面损坏状况分级标准
等 级 优 良 中 次 差
断板率(%) ≤5 6~10 11~20 >20
平均错台量(mm) ≤5 6~10 11~15 >15
8.3 接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定
8.3.1 旧混凝土面层板的接缝传荷能力和板底脱空状况采用弯沉测试法调查评定。弯沉测试宜采用落锤式弯沉仪,也可采用梁式弯沉仪,其支点不得落在弯沉盆内。
8.3.2 测定接缝传荷能力的试验荷载应接近与标准轴载的一侧轮载(50kn)。将荷载施加在邻近接缝的路面表面,实测接缝两侧边缘的弯沉值。按式(8.3.2)计算接缝的传荷系数。
(8.3.2)
式中:
——接缝传荷系数;
——未受荷板接缝边缘处的弯沉值;
——受荷板接缝边缘处的弯沉值。
8.3.3 旧混凝土面层的接缝传荷能力分为4个等级,分级标准见表8.3.3。
表 8.3.3 接缝传荷能力分级标准
等级 优良 中 次 差
接缝传荷系数k j (%) >80 56~80 31~55 <31
8.3.4 板底脱空可根据面层板角隅处的多级荷载弯沉测试结果,并综合考虑唧泥和错台发展程度以及接缝传荷能力进行判别。
8.4 旧混凝土路面结构参数调查
8.4.1 旧混凝土面层厚度的标准值可根据钻孔芯样的量测高度按式(8.4.1)计算确定。
(8.4.1)
式中:
——旧混凝土面层测量厚度的标准值(mm);
——旧混凝土面层量测厚度的均值(mm);
——旧混凝土面层厚度量测值标准差(mm)。
8.4.2 旧混凝土面层弯拉强度的标准值可采用钻孔芯样的劈裂试验测定结果按式(8.4.2-1)和式(8.4.2-2)计算确定。
(8.4.2-1)
(8.4.2-2)
式中:
——旧混凝土弯拉强度标准值(mpa);
——旧混凝土劈裂强度标准值(mpa);
——旧混凝土劈裂强度测定值的均值(mpa);
——旧混凝土劈裂强度测定值的标准差(mpa)。
8.4.3 旧混凝土的弯拉弹性模量标准值可按式(8.4.3)计算确定。
(8.4.3)
式中:
——旧混凝土的弯拉弹性模量标准值(mpa);
——旧混凝土的弯拉强度标准值(mpa)。
8.4.4 旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量标准值,宜采用落锤式弯沉仪(标准荷载100kn、承载板半径150mm)量测板中荷载作用下的弯沉曲线,按式(8.4.4-1)和式(8.4.4-2)确定。
(8.4.4-1)
(8.4.4-2)
式中:
——基层顶面的当量回弹模量标准值(mpa);
——路面结构的荷载扩散系数;
——荷载中心处弯沉值(μm);
、 、 ——距离荷载中心300mm、600mm和900mm处的弯沉值(μm)。
当采用落落锤式弯沉仪的条件受到限制时,出可选择在清除断裂混凝土板后的基层顶面进行梁式弯沉测量后按式工(b.16)反算或根据基层钻芯的材料组成及性能情况依经验确定。
8.5 分离式混凝土加铺层结构设计
8.5.1 当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为中或次,或者新旧混凝土板的平面尺寸不同、接缝形式或位置不对应或路拱横坡不一致时,应采用分离式混凝土加铺层。加铺层铺筑前应更换破碎板,修补裂缝,磨平错台,压浆填封板底脱空,清除夹缝中失效的填缝料和杂物,并重新封缝。
8.5.2 在旧混凝土面层与加铺层之间应设置隔离层。隔离层材料可选用沥青混凝土、沥青砂或油毡等,不宜选用砂砾或碎石等松散粒料。沥青混合料隔离层的厚度不宜小于25mm。
8.5.3 分离式混凝土加铺层的接缝形式和位置,按新建混凝土面层的要求布置。
8.5.4 加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm;钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。
8.5.5 加铺层和旧混凝土面层应力分析,按分离式双层板进行,计算方法见附录c0旧混凝土板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值,采用旧混凝土路面的实测值,按8.4节规定的方法确定。加铺层混凝土的弯拉强度标准值应符合表3.0.6的要求。加铺层的设计厚度,按加铺层和旧混凝土板的应力分别满足(3.0.3)的要求确定。
8.6 结合式混凝土加铺层结构设计
8.6.1 当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良,面层板的平面尺寸及接缝布置合理,路拱横坡符合要求时,可采用结合式混凝土加铺层。清除接缝中失效的填缝料和杂物,并重新封缝。
8.6.2 采用铣刨、喷射高压水或钢珠、酸蚀等方法,打毛清理旧混凝土面层表面,并在清理后的表面涂敷粘结剂,使加铺层与旧混凝土面层结合成整体。
8.6.3 加铺层的接缝形式和位置应与旧混凝土面层的接缝完全对齐,加铺层内可不设拉杆或传力杆。加铺层的最小厚度为25mm。
8.6.4 加铺层和旧混凝土板的应力分析,按结合式双层板进行,计算方法见附录c0旧混凝土板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值,采用旧混凝土路面的实测值,按8.4节规定的方法确定。加铺层的设计厚度,按旧混凝土板的应力满足式(3.0.3)的要求确定。
8.7 沥青加铺层结构设计
8.7.1 当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良或中时,可采用沥青加铺层。加铺层铺筑前应更换破碎板,修补和填封裂缝,磨平错台,压浆填封板底脱空,清除旧混凝土面层表面的松散碎屑、油迹或轮胎擦痕,剔除接缝中失效的填缝料和杂物,并重新封缝。
8.7.2 接缝传荷能力评定等级为中时,应根据气温、荷载、旧混凝土路面承载能力、接缝处弯沉差等情况选用下述减缓反射裂缝的措施:
——增加沥青加铺层的厚度;
——在加铺层内设置橡胶沥青应力吸收夹层、玻璃纤维格栅或者土工织物夹层;
——沥青加铺层的下层采用由开级配沥青碎石组成的裂缝缓解层;
——在沥青加铺层上,对应旧混凝土面层的横缝位置锯切横缝。
8.7.3 沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度为100mm,其他等级的公路最小厚度宜为70mm。
8.7.4 沥青加铺层下旧混凝土板的应力分析按附录d进行。旧混凝土板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值,采用旧混凝土路面的实测值,按8.4节规定。旧混凝土板的应力应满足式(3.0.3)的要求。
8.7.5 沥青加铺层混凝土合料的组成设计参照《公路沥青路面设计规范》(jtj 014)和《公路沥青路面施工技术规范》(jtj 032)进行。沥青加铺层的下层采用开级配沥青碎石混合料时,必须在路面边缘设置内部排水系统。