公路水泥混凝土路面設計規(guī)范一級建造師課件

1、 公路水泥混凝土路面設計規(guī)范 Specifications of Cement Pavement Design for Highway中華人民共和國行業(yè)標準 JTG D40-20022002-12-04發(fā)布20030601實施中華人民共和國交通部發(fā)布10/6/20221.總則1.0.1為適應交通運輸發(fā)展和公路建設的需要，提高水泥混凝土路面的設計質(zhì)量和技術(shù)水平，保證工程安全可靠、經(jīng)濟合理，制定本規(guī)范。1.0.2本規(guī)范適用于新建和改建公路的水泥混凝土路面設計。1.0.3水泥混凝土路面設計方案，應根據(jù)公路的使用任務、性質(zhì)和要求，結(jié)合當?shù)貧夂?、水文、土質(zhì)、材料、施工技術(shù)、實踐經(jīng)驗以及環(huán)境保護要求等，通

2、過技術(shù)經(jīng)濟分析確定。水泥混凝土路面設計應包括結(jié)構(gòu)組合、材料組成、接縫構(gòu)造和鋼筋配置等。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)應按規(guī)定的安全等級和目標可靠度，承受預期的交通荷載作用，并同所處的自然環(huán)境相適應，滿足預定的使用性能要求。1.0.4水泥混凝土路面設計除應符合本規(guī)范外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。10/6/2022武漢理工大學 李月光2 . 術(shù)語、符號水泥混凝土路面cement concrete pavement 以水泥混凝土路面做面層（配筋或不配筋）的路面，亦稱剛性路面。普通混凝土路面plain concrete pavement 除接縫區(qū)和局部范圍外面層內(nèi)均不配筋的水泥混凝土路面，亦稱素混凝土路面。

3、鋼筋混凝土路面jointed reinforced concrete pavement 面層內(nèi)配置縱、橫鋼筋或鋼筋網(wǎng)并設接縫的水泥混凝土路面。連續(xù)配筋混凝土路面continuous reinforced concrete pavement 面層內(nèi)配置縱向連續(xù)鋼筋和橫向鋼筋，橫向不設縮縫的水泥混凝土路面。鋼纖維混凝土路面steel fiber reinforced concrete pavement 在混凝土面層中摻入鋼纖維的水泥混凝土路面。復合式路面composite pavement 面層由兩層不同材料類型和力學性質(zhì)的結(jié)構(gòu)層復合而成的路面。水泥混凝土預制塊路面concrete block p

4、avement 面層由水泥混凝土預制塊鋪砌成的路面。碾壓混凝土roller compacted concrete采用碾壓成型的水泥混凝土。貧混凝土lean concrete水泥用量較低的水泥混凝土。10/6/2022武漢理工大學 李月光2 . 術(shù)語、符號設計基準期design reference period 計算路面結(jié)構(gòu)可靠度時，考慮各項基本度量與時間關系所取用的基準時間。安全等級safety classes 根據(jù)路面結(jié)構(gòu)的重要性和破壞可能產(chǎn)生后果的嚴重程度而劃分的設計等級?？煽慷萺eliability 路面結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下完成預定功能的概率。目標可靠度objective r

5、eliability 作為設計依據(jù)的可靠度?？煽恐笜藃eliability index 度量路面結(jié)構(gòu)可靠性的一種數(shù)量指標。目標可靠指標objective reliability index 作為設計依據(jù)的可靠指標?？煽慷认禂?shù)reliability coefficient 為保證所設計的結(jié)構(gòu)具有規(guī)定的可靠度，而在極限狀態(tài)設計表達式中采用的單一綜合系數(shù)。10/6/2022武漢理工大學 李月光3 設計依據(jù)3.0.1各級公路水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的設計安全等級及相應的設計基準期、目標可靠指標和目標可靠度，應符合表3.0.1的規(guī)定。各安全等級路面的材料性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變異水平等級，宜按表3.0.1的建議

6、選用。公路等級高速一級二級三、四級安全等級一級二級三級四級設計基準期30年30年20年20年目標可靠指標1.641.281.040.84目標可靠度95%90%85%80%變異水平等級低低-中中中-高10/6/2022武漢理工大學 李月光3.0.3水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設計的極限狀態(tài)，其表達式為：式中： 可靠度系數(shù)，依所選目標可靠度及變異水平等級確定； 行車荷載疲勞應力（mpa)，計算方法見后； 溫度梯度疲勞應力（mpa),計算方法見后； 水泥混凝土彎拉強度標準值(mpa).10/6/2022武漢理工大學 李月光表3.0.3可靠度系數(shù)變異水平等級目標

7、可靠度(%)95908580低1.201.331.091.161.041.08-中1.331.501.161.231.081.131.041.07高-1.231.331.131.181.071.11注：變異系數(shù)在表3.0.2所示的變化范圍的下限時，可靠度系數(shù)取低值；上限時，取高值。10/6/2022武漢理工大學 李月光3.0.5水泥混凝土路面所承受的軸載作用，按設計基準期內(nèi)設計車道所承受的標準軸載累積作用次數(shù)分為4級，分級范圍如表3.0.5交通等級特重重中等輕設計車道標準累計作用軸次Ne(104)2000100200031002.00中濕路基低、中高液限粘土0.300.500.400.600.

8、500.700.600.95粉土，粉質(zhì)、中液限粘土0.400.600.500.700.600.850.701.10潮濕路基低、中高液限粘土0.400.600.500.700.600.900.751.20粉土，粉質(zhì)、中液限粘土0.450.700.550.800.701.000.801.30注：1）凍深小或填方路段，或者基、墊層為隔溫性能良好的材料，可采用低值；凍深大或挖方及地下水位高的路段，或者基、墊層為隔溫性能稍差的材料，應采用高值； 2）凍深小于0.50m的地區(qū)，一般不考慮結(jié)構(gòu)層防凍厚度。10/6/2022武漢理工大學 李月光4結(jié)構(gòu)組合設計4.1路基4.1.1路基應穩(wěn)定、密實、均質(zhì)，對路面結(jié)

9、構(gòu)提供均勻的支承。4.1.2高液限粘土及含有有機質(zhì)細粒土，不能用做高速公路和一級公路的路床填料或二級和二級以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3的低液限粘土，不能用作高速公路和一級公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時，應摻加石灰或水泥等結(jié)合料進行改善。4.1.3地下水位高時，宜提高路堤設計標高。在設計標高受限制，未能達到中濕狀態(tài)的路基臨界高度時，應選用粗粒土或低劑量石灰或水泥穩(wěn)定細粒土做路床或上路床填料；未能達到潮濕狀態(tài)的路基臨界高度時，除采用上述填料措施外，還應采取在邊溝下設置排水滲溝等降低地下水位的措施。4.1.4路基壓實度應符合公路路基設計規(guī)范（

10、JTJ013)要求。多雨潮濕地區(qū)，對于高液限土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3的低液限粘土，宜采用由輕型壓實標準確定的壓實度，并在含水量略大于其最佳含水量時壓實。4.1.5巖石或填石路床頂面應鋪設整平層。整平層可采用未篩分碎石和石屑或低劑量水泥穩(wěn)定粒料，其厚度視路床頂面不平整程度而定，一般為100150mm。10/6/2022武漢理工大學 李月光4結(jié)構(gòu)組合設計4.2墊層4.2.1遇有下述情況時，需在基層下設置墊層：季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面總厚度小于最小防凍厚度要求（表3.0.7）時，其差值應以墊層厚度不足；水文地質(zhì)條件不良的土質(zhì)路塹，路床土濕度較大時，宜設置排水墊層；路基可能產(chǎn)生不均勻沉降或不均勻

11、變形時，可加設半剛性墊層。4.2.2墊層的寬度應與路基同寬，其最小厚度為150mm。4.2.3防凍墊層和排水墊層宜采用砂、砂礫等顆粒材料。半剛性墊層可采用低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或土。10/6/2022武漢理工大學 李月光4結(jié)構(gòu)組合設計4.3.3濕潤和多雨地區(qū)，路基為低透水性細粒土的高速公路和一級公路或承受特重或重交通二級公路，宜采用排水基層。排水基層可選用多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定碎石、瀝青穩(wěn)定碎石或碎石，其孔隙率約為20。4.3.4基層的寬度應比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm（采用小型機具施工時）或500mm（軌道式攤鋪機施工時）或650mm（滑模攤鋪機施工時）。路肩采用混凝土面層，其厚度與

12、行車道面層相同時，基層寬度宜與路基同寬。級配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。4.3.5各類基層厚度的適宜范圍見表4.3.54.3.6碾壓混凝土基層應設置與混凝土面層相對應的接縫。貧混凝土基層在其彎拉強度超過1.8Mpa時，應設置與混凝土面層相對應的橫向縮縫；一次攤鋪寬度大于7.5m時，應設置縱向縮縫。4.3.7基層下未設墊層，上路床為細粒土、粘土質(zhì)砂或級配不良砂（承受特重或重交通時），或為細粒土（承受中等交通時），應在基層下設置底基層。底基層可采用級配粒料、水泥穩(wěn)定粒料或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料，厚度一般我200mm.4.3.8排水基層下應設置由水泥穩(wěn)定粒料或密級配粒料組成的不透水底基層，厚度一般為2

13、00mm。底基層頂面宜鋪設瀝青封層或防水土工織物。10/6/2022武漢理工大學 李月光表4.3.5各類基層厚度的適宜范圍基層類型厚度適宜范圍（mm)貧混凝土或碾壓混凝土基層120200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150250瀝青混凝土基層4060瀝青穩(wěn)定碎石基層80100級配粒料基層150200多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層8010010/6/2022武漢理工大學 李月光4.4面層4.4.1混凝土面層應具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。4.4.2一般采用設接縫的普通混凝土路面；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結(jié)構(gòu)下埋有地下設施，高填方、軟土地基、

14、填挖交界段的路基等有可能產(chǎn)生不均勻沉降時，應采用設置接縫的鋼筋混凝土面層。其它按下表4.4.2選用：面層類型適用條件連續(xù)配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續(xù)配筋混凝土或橫縫設傳力桿的普通混凝土下面層組成的符合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級及二級以下公路、服務區(qū)停車場鋼纖維混凝土面層標高受限制路段、收費站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異形混凝土預制塊面層服務區(qū)停車場、二級及二級以下公路橋頭引道沉降未穩(wěn)定段10/6/2022武漢理工大學 李月光4.4面層4.4.3普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫應垂直相交，縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯位。

15、4.4.4縱向接縫的間距按路面寬度在3.04.5m范圍內(nèi)確定。碾壓混凝土、鋼纖維混凝土面層在全幅攤鋪時，可不設縱向縫。4.4.5橫向接縫的間距按面層類型和厚度定：普通混凝土面層一般為46m，面層板的長寬比不宜超過1.30，平面尺寸不宜大于25m2 。碾壓混凝土或鋼纖維混凝土面層一般為610m；鋼筋混凝土面層一般為615m。4.4.6普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或連續(xù)配筋混凝土面層所需的厚度，可參照表4.4.6所示參考范圍并按4.4.9條規(guī)定確定。10/6/2022武漢理工大學 李月光表4.4.6水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中

16、低中低中面層厚度(mm)260250240240270230260220250交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度(mm)24021023022022020023022010/6/2022武漢理工大學 李月光4.4面層4.4.7鋼纖維混凝土面層的厚度按鋼纖維摻量確定，鋼纖維體積率為0.61.0時，其厚度為普通混凝土面層厚度的0.650.75倍。特重或重交通時，其最小厚度為160mm；中等或輕交通時，其最小厚度為140mm。4.4.8復合式路面瀝青上面層的厚度一般為2580mm。4.4.9除混凝土預制塊面層外，各種混凝土面層的計算厚度應滿足式（3.0

17、.3）的要求。荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄B.1和B.2計算。面層設計厚度依計算厚度按10mm向上取整。 采用碾壓混凝土或貧混凝土做基層時，宜將基層與混凝土面層視作分離式雙層板進行應力分析。上、下層板在臨界荷位處的荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄C.1和C.2計算。上、下層板的計算厚度應分別滿足式（3.0.3）的要求。 具有瀝青上面層的水泥混凝土板，在臨界荷位處的荷載疲勞應力和溫度疲勞應力分別按附錄D.1和D.2計算?；炷涟宓挠嬎愫穸?，應滿足式（3.0.3）的要求。10/6/2022武漢理工大學 李月光4.5路肩4.5.1路肩鋪面結(jié)構(gòu)應具有一定的承載能力，其結(jié)構(gòu)層組合和材料選用應

18、與行車道路面協(xié)調(diào)，并保證進入路面結(jié)構(gòu)中的水的排除。4.5.2路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。4.5.3路肩水泥混凝土面層的厚度通常采用與行車道面層等厚，其基層宜與行車道基層相同。選用薄面層時，其厚度不宜小于150mm，基層應采用開級配粒料。4.5.4路肩瀝青面層的厚度宜選用密實型瀝青混合料。其基層可選用無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料或級配粒料。行車道路面結(jié)構(gòu)不設內(nèi)部排水設施時，瀝青面層和不透水基層的總厚度不宜超過行車道面層的厚度，基層下應選用透水性粒料填筑。10/6/2022武漢理工大學 李月光4.6路面排水4.6.1行車道路面應設置雙向或單向橫坡，坡度為12。路肩鋪面的橫向坡度值宜比行車道的橫坡大12。4.6.2行車道路面結(jié)構(gòu)設置排水基層或墊層時，應在排水基層或墊層外側(cè)邊緣設置縱向集水溝和帶孔集水管，并間隔50100m設置橫向排水管。4.6.3排水基層的縱向邊緣集水溝，路肩采用水泥混凝土面層時，可設在路肩下或路肩外側(cè)邊緣內(nèi)；路肩采用瀝青面層時，可設在路肩內(nèi)側(cè)邊緣內(nèi)。排水墊層的縱向邊緣集水溝設在路床邊緣。4.6.4帶孔集水管