1、附件公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D4(-22) 条文说明条文说明1 总则1.0.1 公路水泥混凝土路面设计规范HITJ012-94)(以下简称原规范)发布实施以来，我国水泥混凝土路面有了很大的发展，一方面积累了高速公路和一级公路修筑水泥混凝土路面的实践经验;另一方面取得了水泥混凝土路面结构可靠度、路面结构排水等研究成果，使水泥混凝土路面的技术水平提高到一个新的层次。为此，对原规范进行修订，以提高水泥路面的工程质量，适应我国公路水泥混凝土路面建设不断发展的需要。1.0.3 修订后的规范(以下简称本规范)的主要内容包括水泥混凝土路面结构组合设计、接缝设计、混凝土面层配筋设计、材料组成要求及
2、性质参数、加铺层结构设计等。与原规范比，主要增加了路面结构可靠度设计和水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层设计方法，充实了连续配筋混凝土面层配筋计算方法，细化了路面结构组合和材料组成及性质参数要求，修改了旧混凝土路面调查和评定方法，补充了交通分析方法。我国幅员辽阔，各地区自然条件差异较大，当地材料、技术和经济条件也不尽相同。因此，路面设计应紧密结合当地的具体情况和实践经验，选择经济、技术合理的设计方案。由于路面是公路的有机组成部分，与公路的路基、排水等密切相关，设计时必须综合考虑。根据国家标准公路工程结构可靠度设计统一标准(GB/T 50283)的规定，本规范以概率极限状态设计法取代原规范的定值
3、设计法，即在度量路面结构可靠性上由经验方法转变为运用统计数学的方法，从而使路面结构更为符合实际情况。1.0. 4本规范涉及的标准规范较多。除在规范条文中列出的如:公路排水设计规范HJ018)、公路沥青路面设计规范(J014)和公路水泥混凝土路面养护技术规范(ITJ归3.1)等外，在条文中还引用但未列出的有:公路自然区划标准(汀J3)、公路工程结构可靠度设计统一标准( GB/T 50283)和公路水泥混凝土路面接缝材料(T203)等。-57一公路水泥混凝土路面设计规范(ITG剧。-2002)2 术语、符号2.1 术语本节对本规范中出现的主要名词术语作了规定。其他有关公路工程专业性名词术语，可参阅
4、国家标准道路工程术语标准(GBJ 124)和行业标准公路工程名词术语(JTJ002)的规定。2.2 符号本节所列符号为本规范中的主要符号。为便于查阅，符号按作用及作用效应、设计参数和设计系数、几何参数及材料性能和混凝土板抗力等分类列出，并依先拉丁字母、后希腊字母的顺序排列。-58一条文说明3 设计依据3.0.1 公路工程结构的设计安全等级，系根据结构破坏可能产生的后果的严重程度划分。公路工程结构可靠度设计统一标准(GB/T 50283)规定的公路工程结构的设计安全等级为三个等级，路面工程的安全等级仅考虑高速公路、一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。本规范适用于各
5、等级公路的水泥混凝土路面设计。为使本规范适用范围内的路面都能应用可靠度设计统一标准，本规范对公路工程结构可靠度设计统一标准的规定作了调整:除了维持原规定的高速公路、一级公路和二级公路路面相应符合三个设计安全等级的要求外，为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级一一四级，并规定了相应的设计基准期为20年;而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度，系按前三级的数值级差递降得到的。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
6、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。本规范的目标可靠度，是在分析了30余条已建混凝土路面的隐含可靠度，并结合国外的分析数据和沥青路面的隐含可靠度后制定的。表3.0.1所列的材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级为建议采用的，也可按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平，选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求;而提高选
7、用的变异水平等级，则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定。但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级。3.0.2材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级，按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级。由滑模或轨道式施工机械施工，并进行认真、严格的-59一公路水泥混凝土路面设计规范例巳M2脱)施工质量控制和管理的工程，可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理得到认真、严格的执行的工程，可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制
8、和管理水平较弱的工程，可选用高变异水平等级。各变异水平等级主要设计参数的变异系数变化范围，系依据20世纪90年代在广东、浙江、安徽、河北和黑龙江等省的新建和已建混凝土路面150个代表性路段上采集的实际数据，经统计分析整理后提出的。这些路段的技术等级包括高速公路、一级公路和二级公路，施工方法包括机械化和小型机具，因而，所提出的变化范围可大体上代表我国公路混凝土路面施工技术及质量控制和管理的已有(可达到)水平。选定了变异等级，施工时就应采取相应的技术和管理措施，以保证主要设计参数的变异系数控制在表3.0.2中相应等级的规定范围内。3.0.3路面结构可靠度可定义为，在规定的时间内，在规定的条件下，路
9、面使用性能满足预定水平要求的概率。本规范选定的水泥混凝土结构设计方法，仅考虑满足路面的结构性能要求，并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标准。因而，混凝土路面结构可靠度也可定义为，在规定的设计基准期内，在规定的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率。据此，列出了式(3.0.3)所示的极限状态设计表达式。可靠度系数是目标可靠度及设计参数变异水平等级和相应的变异系数的函数。表3.0.3所示的可靠度系数是按各变异水平等级的变异系数变化范围(表3.0.2)，应用可靠度计算式推算得到的。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
10、围内的情况选择可靠度系数。3.0.4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Pi和标准轴载PS产生相同疲劳损耗时，相应的作用次数矶和N_，间的关系为:Ni iqi i Ns -Ps J 、，/11 /SE飞式中:Pi、Ps一一相应为轴载Pi和标准轴载PS在同一路面结构中产生的荷载应力;一一与混凝土性质有关的指数，见附录B.1.4条。-60一条文说明对于混凝土板临界荷位(纵缝边缘中部)而言，双轴，双轮组驶过出现了二次应力峰值，即二次双轴作用。三轴-双轮组驶过则出现三次应力峰值，即二次双轴作用和一次三轴同时作用在一块板上。将荷载应力的有限元计算结果(见条文说明附录B.1.
11、3条)代人式(1) ，得到不同轴-轮型和轴载的当量换算公式为:式中:Ns =iNi(P&/1) 16 (2- 1) 8i = 1. 45 x 1(f r一1.90PJ0.43(2-2)8i = 1. 02 X 1O-5r-0.23 PiO.22 (2-3) 8i = 1. 70 X 1O-8r-0.23 PiO.22 + 3.33 X 1O-9r-l.84 PiO.24 (2-4) i一一轴-轮型系数8i，单轴-双轮组时，i= 1;单轴-单轮时，按式(2-2)计算;双轴-双轮组时，按式(2-3)计算;三轴双轮组时，按式(2-4)计算。水泥混凝土路面结构的相对刚度半径一般变化在o.7 O. 9m
12、范围内。为避免设计时的多次试算，近似地取用r的平均值0.8m代人上式，整理得到式(3.0.4-2 3.0.4-4)。3.0.6在可靠度设计方法中，各项设计参数通常都应选用均值作为标准值。考虑到海凝土强度值在工程中的应用习惯，本规范的强度标准值按随机变量分布函数的85%分位值取值。这一取值标准所产生的影响，己考虑在可靠度系数的推演中。3.0.7 中湿路基是指下路床下部受地下水毛细润湿影响的路基，路床土的平均湿度变动于士的塑限上下。潮湿路基是指上路床受地下水毛细润湿影响的路基，路床土的平均湿度较多地超过了土的塑限。-61一公路水泥混凝土路面设计规范(贝巳040(2002)4 结构组合设计4.1 路
13、基4.1. 1 通过混凝土路面结构传到路床顶面的荷载应力很小，因而，对路基承载能力的要求并不高。但路基出现不均匀变形时，混凝土面层与下卧层之间会出现局部脱空，面层应力会由此增加，从而导致面层板的断裂。因此，对路基的基本要求是提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下产生的不均匀变形路基不均匀变形主要在下述情况下出现:(1)软弱地基的不均匀沉降;(2)填挖交替或新老填土交替;(3)季节性冰冻地区的不均匀冻胀;(4)填土因压实不足而引起的压密变形，受湿度变化影响而产生的膨胀收缩变形。为控制路基的不均匀变形，须在地基、填料、压实等方面采取相应的措施。4. 1.2 公路路基设计规范(J013)规定，路堤
14、上路床及手填和路重路床的CBR值不得低于8%(高速公路和一级公路)或6%(其他等级公路);路堤下路床不得低于5%(高速公路和一级公路)或4%(其他等级公路)。根据这一要求以及各类土的CBR经验值，提出了各级公路路床填料选择的最低要求。膨胀率的定义为，在CBR试验中，试件浸水4d后的高度与未浸水前的高度之比，以百分率表示。按膨胀率的大小，土可分为不膨胀的(膨胀率不大于2%，土的塑性指数约小于10)、中等膨胀的(膨胀率为2%-4%，土的塑性指数约为10 -20)和高膨胀的(膨胀率大于4%，土的塑性指数约大于20)三级。条文说明4.1.3路堤标高应尽可能超过中湿状态路基的临界高度，使路床处于中湿或干
15、燥状态。受标高限制不能达到时，须采取相应的措施，提高填料的水稳定性或降低地下水位。4.1.4路基土的湿度变化与周围环境的影响处于动态平衡状态，在多雨潮湿地区，此平衡状态的湿度接近于土的塑限。高液限土及塑性指数大于16或膨胀率大于3%的低液限粘士的塑限，接近于轻型压实标准时士的最佳含水量。这些土采用重型压实标准压实时，其最佳含水量远低于土的塑限。因而，压实土在随后与环境的动态平衡过程中会吸收水分而产生较大的膨胀变形。这一方面抵消了施工时所技人的压实功，另一方面反而增加了路基的不均匀变形量。为此，条文规定了对于这类土宜采用轻型压实标准。4.2 垫层4.2.1 垫层主要设置在温度和湿度状况不良的路段
16、上，以改善路面结构的使用性能。4.3基层前者出现在季节性冰冻地区路面结构厚度小于最小防冻厚度要求时，设置防冻垫层可以使路面结构免除或减轻冻胀和翻浆病害。在路床土湿度较大的挖方路段上，设置排水垫层可以疏干路床土，改善路面结构的支承条件。软弱地基上的路基或者填挖交替或新老填土交替的路基，在按4.1节的要求采取相应的措施控制不均匀沉降或不均匀变形后，预计仍有部分余量会影响到路面结构使面层产生断裂时，可以设置由水泥、石灰或粉煤灰稳定粒料或土组成的半刚性垫层，以其刚度来缓解路基不均匀沉降或不均匀变形对面层的不利影响。4.3.1 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
17、荷载的共同作用下，会产生卿泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的断裂。提高基层的刚度，有利于改善接缝的传荷能力。然而，其作用只能是在基层未受冲刷的前提下才能得到保证，同时，其效果不如在接缝内设置传力杆。4.3.2交通繁重程度影响到基层受冲刷的程度以及明泥和错台出现的可能性和程度。各种基层具有不同的抗冲刷能力，它取决于基层材料中结合料的性质和含量以及细料的含量。依据上述首要要求，按交通等级和基层的抗冲刷能力，提出了各交通等级宜选用的基层类型。公路水泥混凝土路面设计规范(贝巳剧。一2脱)4.3.3通过接缝或裂缝渗入混凝土路面内的水量相当大。在混凝土路面结构内设置排水基层和纵向
18、边缘排水系统以排出渗入水，可减少渗入水对基层的冲刷作用，从而降低喇泥、错台和板低脱空等病害出现的可能性和程度。4.3.5 提高基层的强度或刚度，对于降低面层的应力或者减薄面层的厚度，影响很小。因而，混凝土面层下的基层不必很厚。条文建议的各类基层的厚度范围，是依据形成结构层、方便施工(单层摊铺碾压)或排水要求等因素制定的。在所建议的范围内，按设计轴载数的多少和路床的强弱程度选择基层的厚度。4.3.6碾压混凝土和强度较高的贫混凝土基层会产生收缩裂缝，导致混凝土面层出现反射裂缝。因而，对这两种基层规定了设置接缝的要求。4.3.7 承受特重或重交通时，通常选用刚度较大的贫混凝土、碾压混凝土、水泥稳定粒
19、4.4 面层料、沥青混凝土或沥青稳定碎石做基层。这时，上路床如由细粒土、粘土质砂或级配不良砂组成，则基层与路床之间的刚度差过大，会由此引起基层的开裂。因而，须在基层与路床间设置底基层。4.4.1 耐久性主要指混凝土的抗冻性。4.4.2 由于表面平整度难以做好和接缝处难以设置传力杆，碾压混凝土不宜用做高速公路或一级公路或者承受特重或重交通的二级公路的面层。选用连续配筋混凝土面层可提高路面的平整度和行车舒适性，适用于高速公路。复合式面层的水泥混凝土下面层，如选用不设传力杆的普通混凝土或碾压混凝土，则为了减缓反射裂缝的出现，须采用较厚的沥青混凝土上面层(如l00mm以上)。选用这种方案，还不如选用连
20、续配筋混凝土或设传力杆的普通混凝土经济。因为，后种方案降低了反射裂缝出现的可能性，可采用较薄的沥青混凝土上面层(如25 80mm) ，因上面层厚度减薄而减少的费用，足以抵消因配筋而增加的费用。4.4.3在横缝不设传力杆的中等和轻交通路面上，横缝也可设置成与纵缝斜交，使车轴两侧的车轮不同时作用在横缝的一侧，从而减少轴载对横缝的影响，但横缝-64一条文说明的斜率不应使板的锐角小于75004.4.5 在普通?昆凝土面层的建议范围内，所选横缝间距可随面层厚度增加而增大。4.4.6表4.4.6所建议的面层厚度参考范围，是在对标准的路面结构和设定的条件进行计算分析后归纳而成的。标准路面结构是按4.1、4.
21、2和4.3节对路床、垫层和基层的有关要求拟定的。设定的条件包括:设计安全等级和设计基准期、各安全等级的目标可靠度和变异水平分级、变异系数变化范围以及不同目标可靠度和变异水平等级的可靠度系数。依据这些设定条件，可归纳为4种交通等级和7种公路等级和变异水平等级情况。对于特重交通等级，所提出的厚度参考值是依据各项有利的参数值计算得到的下限。对于轻交通等级，所提出的厚度参考范围的高限，是依据各项不利的参数值计算得到的上限，其低限则为面层最小厚度的限值。所提出的表4.4.6可供路面结构组合设计及初拟面层厚度时参考。在所建议的各级面层厚度参考范围内，标准轴载作用次数多、变异系数大、最大温度梯度大或者基、垫
22、层厚度或模量值低时，取高值。4.4.8依据国外的经验，40mm厚的沥青混凝土上面层约可减少10mm厚的下面层。4.4.9普通水泥混凝土、碾压混凝土、钢筋混凝土、钢纤维混凝土或连续配筋混凝土面层，都按相同的设计表达式式(3.0.3)J和应力分析方法(附录B和C)进行厚度计算。4.5路肩连续配筋混凝土面层由于裂缝间距的随意性，在应力分析时难以确定板块的尺寸，厚度计算可近似地按普通水泥混凝土面层的各项设计参数和规定进行。碾压混凝土和贫混凝土基层的刚度接近于混凝土面层，而与下卧的底基层或垫层和路床的刚度差别较大。将这两种基层与下卧结构层组合在一起，按它们的综合模量计算面层厚度，一方面会得到偏保守的计算
23、结果，另一方面会忽视基层底面因弯拉应力超过其强度而出现开裂的可能性。按分离式双层板进行计算，可以凸现这两种基层的特性，并通过调节上、下层的厚度，使上、下层板的板底应力和强度处于协调或平衡状态。4.5.1 观测资料表明，在主车道上行驶的车辆中，有6%-9%的车辆的右侧车轮越出车道线行驶在路肩上。因此，路肩铺面结构应具有一定的承载能力，可承受主车道标准轴载累计作用次数的6%-9%的轴次的作用。公路水泥混凝土路面设计规范例剧。-2阳)路肩铺面结构设计还应考虑渗入行车道混凝土路面结构内的水分的横向排流问题，在结构层组合和材料选用方面为行车道路面提供排水通道。4.6 路面排水4.6.2 排水系统的具体设
24、计要求，请参阅公路排水设计规范(汀1018)。4.6.6 -66一条文说明5 接缝设计5.1 纵向接缝5.1.1 纵向接缝，无论是施工缝或缩缝，均应在缝内设置拉杆，以保证接缝缝隙不张开。纵向缩缝的槽口深度应大于纵向施工缝，以保证混凝土在干缩或温缩时能在槽口下位置处开裂。否则，会由于缩缝处截面的强度大于缩缝区外元拉杆的混凝土强度，导致缩缝区外的混凝土板出现纵向断裂。5. 1. 2 在路面宽度变化的路段内，不可使纵缝的横向位置随路面宽度一起变化。其等宽部分必须保持与路面等宽路段相同的纵缝设置位置和形式，而把加宽部分作为向外接出的路面进行纵缝布置。此外，变宽段起点处的加宽板的宽度应由零增加到1m以上
25、，以避免出现锐角板。5.1.3表5.1.3中的拉杆间距并不是所采用的缩缝间距的公倍数。为避免出现拉杆与缩缝的重合，在施工布设时，应依据具体情况调整缩缝附近的拉杆间距。5.2横向接缝5.2.1 设在缩缝之间的横向施工缝采用设拉杆企口缝形式，可提高接缝的传荷能力，使之接近于无接缝的整体板。5.2.2我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，哪泥和错台病害，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，在出现卿泥后，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，接缝元传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时，往往会
26、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，本条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。-67一公路水泥混凝土路面设计规范(阴阳。-2伽)5.2.3 一次锯切的槽口断面呈窄长形，设在槽口内的填缝料在混凝土板膨胀时易被挤出路表面;而在混凝土板收缩时易因拉力较大而与槽壁脱开O为此，对高速公路的缩缝，建议采用两次锯切槽口，以保证接缝填封效果和行驶质量。5.2.4膨胀量大小取决于温度差(施工时温度与使用期最高温度之差)、集料的膨胀性(线膨胀系数)、面层出现膨胀位移的活动区长度。胀缝
27、的缝隙宽度为20mm，可供膨胀位移的有效间隙不到lOmmo因而，须依据对膨胀量的实际估计来决定需要设置几条胀缝。传力杆一半以上长度的表面涂敷沥青膜，外面再套O.4mm厚的聚乙烯膜。杆的一端加一金属套，内留30mm空隙，填以泡沫塑料或纱头;带套的杆端在相邻板交错布置。传力杆应在基层预定位置上设置钢筋支架予以固定。5.3 交叉口接缝布设5.3.1 布设交叉口的接缝时，不能将交叉口孤立出来进行。应先分清相交道路的主次，保持主要道路的接缝位置和形式全线贯通。而后，考虑次要道路的接缝布设如何与主要道路相协调，并适当调整交叉口范围内主要道路的横缝位置。5.3.2将胀缝设置在次要道路上。5.4 端部处理5.
28、4.2本条文对搭板的设计未作具体规定，设计时，须与桥涵设计人员联系配合。在混凝土面层与桥台之间铺筑混凝土预制块面层或沥青面层过渡段，是一项过渡措施，待路基沉降稳定后，再铺筑水泥混凝土面层。5.4.3 在混凝土面层与沥青面层相接处，由于沥青面层难以抵御混凝土面层的膨胀推力，易于出现沥青面层的推移拥起，而形成接头处的不平整，引起跳车。本条依据国内外的经验，并参照英国标准图制订。5.4.4设置端部锚固结构是为了约束连续配筋混凝土面层的膨胀位移。端部锚固结构设计，须首先估算板端在温差作用下可能发生的位移量，根据位移控制要求(全部或部分)计算所需的约束力，由此可验算锚固结构的强度、地基稳定性和纵向位移量
29、是否满足控制要求。本条所列出的端部铺固结构形式系参照英国的标准图。-68一条文说明5.5 接缝填封5.5.1 各类接缝填封材料的技术要求，参见公路水泥混凝土路面施工技术规范(汀J037)。5.5.2 -69一公路水泥混凝土路面设计规范(贝巳D40一2即)6 面层配筋设计6.1 特殊部位配筋6. 1.3 关于构造物横穿公路时混凝土面层配筋，通过近年的实践与研究成果，较原规范作较大的修订，以满足更高的使用要求。关于混凝土面层单层筋布置条件，6.1.4将原箱状构造物顶面至面层底面距离L从3翩翩改为4-12mm，双层筋从L小于3删改为小于4mmo管状构造物单层钢筋设置条件也从L小于8m改为小于12mm
30、o原文中有L小于3m时设双层钢筋，考虑到L小于3m或唰阳，设圆管涵已不合适，故修订条文时将这种情况予以删除。关于混凝土面层的布筋范围，主要决定于涵台背后回填路基的范围，故每侧考虑取填筑高度加1m且不小于4m的宽度(见图6.1.3和图6.1.4)。对于构造物顶部及两侧的回填材料，由于填土压实困难及防止不均匀沉降，根据经验，采用砂砾、稳定土等底基层用材料，易取得良好效果，条文据此修改。对于这一问题，各地积累了一些经验，除此之外，有的采用填土分层加土工格栅，有的采用旋喷桩等。设计时应论证地选用，或经过试验工程证明合理有效时再采用。6.2 钢筋混凝土面层配筋6.2.1 钢筋混凝土面层配筋数量是为平衡混
31、凝土面层收缩受限制时产生的拉力。当混凝土面层收缩时其中央两侧向内的摩阻力为一半面层混凝土的质量乘以其与基层的摩阻系数，这一摩阻力即为作用于混凝土面层中央的拉力，并假定沿面层断面平均作用而由钢筋承受。据此推导出式(6.2.1)，推演中混凝土的容重取为24kN/m3，钢筋的容许应力取0.75倍屈服强度。钢筋混凝土面层的配筋率与面层平面尺寸和气候因素有关，一般为0.1%-0.2%，最低为O.臼%，最高可达0.25%。6.3 连续配筋混凝土面层配筋6.3.1 连续配筋混凝土面层的横向配筋原则和要求与钢筋混凝土面层的配筋相同，因而，可采用式(6.2.1)计算确定。此外，也可按纵向钢筋用量的1/5-1/8
32、取用。一70一条文说明7 材料组成要求及性质参数7.1 垫层材料7.1.2 为保证排水垫层排水畅通，并防止路床细粒土渗入垫层内堵塞孔隙，排水垫层材料的级配必须满足渗滤标准。7.2 基层材料7.2.1 混凝土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。条文所列的强度范围，采用7%-8%水泥用量即可达到。7.2.3 为减少冲刷并保证混合料的匀质，本条文主要对无机结合料稳定粒料和级配粒料提出了控制细料含量和最大粒径的要求。7.2.4 7.2.5 本条文对排水
33、基层多孔隙混合料组成的建议，是依据近年来各地修筑试验路的经验提出的。它们能达到20%以上的孔隙率和1.0cm/s以上的渗透系数，其强7.2.6 度和模量值均能满足基层的要求。7.4材料性质参数7.4.3混凝土性质参数的变异性，一部分来自实验室的试验误差，另一部分来自混合料组成的变异和施工(拌和、摊铺、振捣和养生)质量控制和管理的变异。后一部分变异性的影响，巳反映在结构设计内(表3.0.2和表3.0.3)。而前一部分变异性的影响，须在混凝土配合比设计时考虑，计入海凝土试配弯拉强度的要求值。一71一公路水泥混凝土路面设计规范(巳凶命一江阴)8 加铺层结构设计8.1 一般规定8.1.1 路面在使用过
34、程中，由于行车荷载和环境因素的不断作用，其使用性能会逐渐衰变。当路面的结构状况或表面功能不能满足使用要求时，需采取修复措施以恢复或提高其使用性能。在旧混凝土路面上铺设加铺层，是一项充分利用旧路面剩余强度，可在较长时期内恢复或提高路面使用性能的有效技术措施。加铺层结构设计，必须建立在对旧路面的结构性能进行全面调查和确切评价的基础上，它要比新建路面的设计更为复杂。为此，本条规定了加铺层设计之前应对旧混凝土路面进行技术调查的主要内容。8. 1. 3 沿接缝、裂缝渗入路面结构内的自由水，是造成混凝土路面nep泥、错台和板底脱空等病害的主要原因。对于旧路面结构内部排水不良的路段，增设边缘纵向排水系统，以
35、便将旧混凝土面层，基层-路肩界面处积滞的自由水排离出路面结构，是保证加铺层使用寿命的有效措施之一。8.1.4加铺层的铺筑通常是在边通车、边施工的条件下进行的，设计方案应综合考虑施工期间的交通组织管理、通行车辆对施工质量和施工工期的影响等。8. 1. 5 当调查评定的旧混凝土路面的断板率、平均错台量和接缝传荷能力均处于差级水平，尤其是当旧面层板下出现严重明泥、脱空或地基沉降时，对旧混凝土路面进行大面积修复后再铺筑加铺层已不是一种经济有效的技术措施。这时，应对旧面层混凝土进行破碎和压实稳定处理，并用做新建路面的底基层或垫层。破碎稳定处理既减少了大面积挖补所产生的废旧混凝土碎块对环境的不利影响，又保
36、留了旧路面一定程度的结构完整性。一72一条文说明8.2路面损坏状况调查评定8.2.1 路面损坏状况是路面结构的物理状况和承载能力的表观反映。水泥混凝土路面的病害有面层断裂、变形、接缝损坏、表层损坏和修补损坏5大类，共17种损坏类型。其中，对混凝土路面结构性能和行车舒适性影响最大的是断裂类损坏和接缝错台两种，它们是决策加铺层结构形式及其厚度设计的主要因素。因此，加铺层设计中以断板率和平均错台量两项指标来表征旧混凝土路面的损坏状况。错台量调查宜采用错台仪测试。设备条件不具备时，亦可采用角尺进行量测，但精度难以保证。对于断板率较低的高速公路和一级公路，应采用断板率和平均错台量两项评定指标。对于断板率
37、较高的其它等级公路，当错台病害对行车安全和行驶质量的影响并非主要因素时，可仅采用断板率作为评定指标。8.2.2 为了有针对性地选择加铺层的结构形式，依据断板率和平均错台量两项指标将路面损坏状况划分为优良、中、次、差四个等级。8.3 接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定8.3.1 路面表面在荷载作用下的弯沉量和弯沉曲线，反映了路面结构的承载能力。弯沉测试是一项元破损试验，具有测点数量多、对交通干扰少的优点，在旧混凝土路面的接缝传荷能力、板底脱空状况以及基层顶面当量回弹模量等的调查评定中得到了广泛的应用。水泥混凝土路面的整体刚度大，弯沉量小，弯沉盆大(弯沉曲线曲率半径大)。落锤式弯沉仪(同11)产生
38、的脉冲力可较好地模拟行车荷载对路面的作用，可方便地测定弯沉曲线，并进行多级加载测试，具有测试速度快、精度高的优点，是进行混凝土路面弯沉量测的较为理想的设备，在国外得到了广泛的应用，因而，适宜于在国内推广应用于混凝土路面的弯沉测定。传统的贝克曼梁式弯沉仪，由于支点往往落在弯沉盆内而使其测试精度难以得到保证，同时，一架仪器仅能进行一个测点的测定，无法获得弯沉曲线数据。因而，应用梁式弯沉仪时，须采用加长杆以增大支点与测点间的距离，并将弯沉仪的支点放在测定板外。为了避免温度和温度梯度对量测结果的影响，接缝传荷能力的测定应选择在接缝缝隙张开而板角未出现向上翘曲变形的时刻，板角弯沉测定应选择在白天正温度梯
39、度的时段，而板中弯沉的测定则应选择在出现负温度梯度或正温度梯度公路水泥混凝土路面设计规范(贝剧。一2眼)很小的夜间至清晨时段进行。8.3.2 接缝是混凝土路面结构的最薄弱部位，混凝土路面的绝大多数损坏都发生在接缝附近。对于加铺层设计而言，旧面层接缝(或裂缝)处的弯沉量和弯沉差值是8.3.3 引起加铺层出现反射裂缝的主要原因。如美国沥青协会(AI)就以接缝或裂缝处的板边平均弯沉量和弯沉差作为沥青混凝土加铺层设计的控制指标。接缝传荷系数是反映接缝边缘处相邻板传荷能力的指标。将接缝的传荷能力按传荷系数大小划分为优良、中、次、差四个等级，可作为选择加铺层结构形式和采取反射裂缝防治措施的参考依据。8.3
40、.4 由pep泥引起的板底脱空，使板角隅和边缘失去部分支承，在行车荷载作用下将产生较大的弯沉和应力，最终导致加铺层损坏。板底脱空状况的评定是很复杂的，目前国内外还没有一个公认的方法。本条建议在板角隅处应用同1J)仪进行多级荷载作用下的弯沉测试，利用测定结果，可点绘出荷载-弯沉关系曲线。当关系曲线的后延线与坐标线的相截点偏离坐标原点时，板底便可能存在脱空。这种评定板底脱空状况的方法，虽已在部分实体工程中得到了良好的作用，但也仅是近似的估计。实际评定时还应结合雨后观察nep泥现象、边缘和角隅处锤击昕音等经验方法加以综合判断。8.4 旧混凝土路面结构参数调查8.4.1 采用超声波和雷达设备量测混凝土
41、强度和厚度的非破损测试方法，虽已在水工和建筑结构行业得到了广泛的应用，但由于1昆凝土面层板与基层(尤其是贫混凝土和元机结合料稳定类基层)材料具有类似的介质特性，这一非破损测试方法的实际量测精度在混凝土路面工程中还难以得到保证。所以，本规范仍建议采用传统的钻孔取芯测试法量取路面板的厚度，并在室内进行劈裂强度试验。标准芯样的直径为1nnno芯样的数量及其分布应以能够代表评定路段的板厚和混凝土强度状况并满足统计分析的要求为准。8.4.2式(8.4.2-1)是20世纪80年代初，在使用20年以上的机场旧混凝土道面上分别锯切标准小梁试件和钻取圆柱体试件进行弯拉强度和劈裂强度试验，对76组碎石混凝土和38
42、组卵石试件的试验结果进行回归分析后得到的经验关系。虽然该公式的相关性较好，但实际应用中发现按该式预估的混凝土弯拉强度值略为偏高，所以本次修订中增加了式(8.4.2-2)，即将实测的劈裂强度平均值减去一倍的标准差后，再按式(8.4.2-1)计算混凝土的弯拉强度。这样，既达到了对原公式进行适当修正的目的，又使得强度和板厚两项重要的评价指标在统计上的一致性。当然，旧混凝土弯拉强度和劈裂强度的经验关系还有待进一步的一74一条文说明试验验证与完善。8.4.4 旧混凝土面层下的基层顶面当量回弹模量是加铺层设计的重要参数之一。面层下的基层顶面模量难以直接测到，但混凝土路表弯沉是路面结构刚度特性的综合反映，因
43、此，应用同TD仪实测路表弯沉，并按弹性地基板理论反算基层顶面模量的方法是可行的。由板中荷载作用下测得的路表弯沉曲线可方便地按式(8.4.4-2)计算出无量纲参数白，它反映了路面结构扩散荷载的能力。理论上，SI与混凝土路面板的相对刚度半径存在一一对应的关系。基于这一特征，在对常用的混凝土路面结构参数(板厚h= 200 , 230，250，280，则，330，350mm，混凝土弹性模量Ec= 2.5, 3.0,3.5,4.0 x I(fMPa，地基综合模量Et= 1，250，5，1棚，2棚，4刷MPa), 进行了168组不同结构组合的混凝土路面结构的有限元计算分析(板中荷载阴阳、荷载作用半径150
44、mm)，依据计算结果进行回归分析后得到式(8.4.4-1)。该回归公式具有非常显著的相关性，说明反算模量的方法在理论上是可行的。但是，由于路面结构理论模型与路面实际状况之间存在一定的差异，实际应用中还需要运用工程经验或辅之以室内材料试验，对反算结果的合理性作出分析判断或作适当修正。为评定基层顶面当量回弹模量而进行的弯沉测试，应以板中为标准荷载位置，弯沉测点沿重载车道板的纵向中线布置，测点间距为20-50m，评定路段内的总测点数应不小于30点。按上述方法逐测点反算模量，再统计评定路段内基层顶面回弹模量的标准值。8.5 分离式混凝土加铺层结构设计8.5.1 分离式加铺层与旧混凝土面层之间设置了隔离
45、层，可隔断加铺层与旧面层的粘结，使加铺层成为独立的结构受力层。隔离层既可以防止或延缓反射裂缝，需8.5.3 要时也可以起到调平层的作用。因此，分离层加铺层适用于损坏状况及接缝传荷能力评定为中级和次级的旧混凝土路面。同时，加铺层的接缝形式和位置也不必考虑与旧混凝土面层接缝相对应。相反，加铺层的接缝位置如能与旧面层接缝相互错开1m以上，使作用在加铺层板边的荷载能下传到旧面层板的中部，反而可改善加铺层的受荷条件。加铺层与旧混凝土面层之间必须保证完全隔离，因此，沥青混合料隔离层必须具有足够的厚度;同时，也不能采用松散粒料做隔离层。公路水泥混凝土路面设计规范例剧。-2脱)8.5.5分离式加铺层与旧混凝土
46、面层之间设有隔离层，上下层板围绕各自的中和面弯曲，分别承担一部分弯矩。因此，加铺层和旧混凝土面层的应力和混凝土弯拉强度在设计中均起控制作用。在设计时，须协调上下层的厚度(影响应力值)和弯拉强度的比例关系，以获得优化的设计。8.6 结合式混凝土加铺层结构设计8.6.1 设置结合式加铺层的主要目的是改善旧混凝土面层的表面功能，或者提高其承载能力或延长其使用寿命。结合式加铺层的厚度较薄，旧面层的接缝和发展性裂缝都会反射到加铺层上。所以，只有当旧混凝土路面结构性能良好，其损坏状况和接缝传荷能力均评定为优良时，才能采用结合式加铺层。8.6.2结合式加铺层的厚度小，加铺层与旧混凝土面层的结合便成为这种加铺
47、形式成功的关键。因此，一方面需采取措施彻底清理旧混凝土面层表面的污垢和水泥砂浆体，并使表面粗糙，另一方面需在清理后的表面涂以乳胶和环氧树脂等高强的粘结剂，使加铺层与旧混凝土面层粘结为一个整体。8.6.3 由于加铺层薄，层内不设拉杆和传力杆，加铺层的接缝形式和位置必须与旧混凝土面层完全对应，以防加铺层产生反射裂缝或与旧混凝土面层之间出现层间分离。8.6.4结合式加铺层与旧混凝土板粘结在一起，围绕一个共享的中和面弯曲。加铺层处于受压状态，旧混凝土板处于受拉状态。因此，旧混凝土板的应力和混凝土弯拉强度在设计中起控制作用。8.7 沥青加铺层结构设计8.7.1 旧混凝土面层的接缝或发展性裂缝往往在通车数
48、年内会很快反射到沥青加铺层上。为了防止和控制反射裂缝，本条要求只有当旧混凝土面层的结构损坏状况和接缝传荷能力均评定为优良或中时，并且对旧混凝土面层存在的进展性裂缝、错台和板底脱空等病害进行修复后，才能采用沥青加铺层。8.7.2 防止和控制反射裂缝是沥青加铺层设计的重点。反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的，它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移，以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。旧混凝土面层的接缝传荷能力评定为中时，沥青加铺层在接缝处产生的竖向剪切位移很大，会由此引起反射裂缝的出现。为此，本条规条文说明定接缝传荷能力评定为中时应采
49、取减缓反射裂缝措施。在旧混凝土面层与沥青加铺层之间设置夹层，是预防和减缓反射裂缝的常用措施，主要有:一一橡胶沥青应力吸收夹层，这是一种高弹性低劲度的软夹层，厚度为10-50mm，模量为10-1MPa，其作用为降低旧混凝土面层与沥青加铺层之间的粘附阻力，从而减少温度下降引起的反射裂缝;一一土工织物夹层，包括聚丙烯或聚脂织物以及聚乙烯、聚脂元纺织物，其作用原理与粘胶沥青应力吸收夹层相同;一一格栅，包括玻璃格珊和金属格栅，格栅的刚度相对较大，对降低加铺层内因温度下降引起的应力和应变作用不如软夹层，但对于降低荷载应力和应变的作用则远大于软夹层。另外，亦可采用复合式夹层，如下层为应力吸收层，上层为格栅。具体设计时，应依据加铺路段的实际情况和条件，分析出现反射裂缝的可能原因，有针对性地设置相应的预防或减缓措施。8.7.4 沥青加铺层降低旧混凝土板荷载应力的效果很有限，加铺层下的旧混凝土路面仍起关键的承载
