《公路水泥混凝土路面设计规范》修订综述

发布于:2021-07-26 16:34:12

公路 (""(年 +月 第 +期

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文 章 编 号 !"#$%& "’%()(""(*"+& """%& ",

中 图 分 类 号 !-#%,.(%,

文 献 标 识 码 !/

0公路水泥混凝土路面设计规范1修订综述

刘 伯 莹 %2 姚 祖 康 (
)%3中交公路规划设计院 北京市 %"""%"4(3同济大学 上海市 ("""5(*
摘 要!历 时 (年 的 0公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 1修 订 工 作 已 经 完 成2本 文 介 绍 此 次 修 订 的 必 要 性6特 点 和 主要内容7
关键词!水泥混凝土路面4设计规范4修订

根据交通部公路司0关于下达 %555年度公路建 设 标 准6规 范6定 额 等 编 制6修 订 工 作 计 划 的 通 知 1 )交 公 路 发 8%5559’:5号*2中 交 公 路 规 划 设 计 院 承 担 了 修 订 0公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 1);<;"%( & 5#*的 主 编 工 作 2并 组 织 了 同 济 大 学 6长 安 大 学 6重 庆 市 公路局6山 西 省 交 通 科 学 研 究 院 和 福 建 省 交 通 规 划 设 计 院 等 参 编 单 位2历 时 (年 )("""年 +月 = (""(年 ,月*共 同 完 成 了 新 0公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 1的 报 批 稿 7本 文 介 绍 这 次 规 范 修 订 的 特 点 和主要内容7
> 修订的必要性 现行规范以 ("世纪 5"年代前的使用经验和研
究 成 果 为 基 础 编 写 的 7自 发 布 实 施 以 来 2我 国 公 路 水 泥混凝土路面建设有了很大的发展7一方面积累了 高速公路和一级公路修筑水泥混凝土路面的丰富实
践经 验4另一方 面 取 得 了 混 凝 土 路 面 研 究 的 丰 硕 成 果 2使 混 凝 土 路 面 的 技 术 水 * 提 高 到 新 的 层 次 7修 订 现行设计规范的必要性主要表现在以下几个方面7
)%*现 行 规 范 设 计 方 法 采 用 的 是 确 定 型 方 法 2未 考虑材料和结构参数的变异性对设*峁挠跋2 也即 未 考虑施工 技 术6施 工 质 量 和 管 理 水 * 对 路 面 使 用 性 能 和 使 用 寿 命 的 影 响 2因 而 2并 不 明 确 所 设 计 的 路面结 构 实 际 具 有 的 可 靠 度7 历 经 %"年 编 制 的 0公路工程结构可靠度设计统一标准1)?@A< $"(+: & %555*已发布实施2("世纪 5"年 代 水 泥混 凝 土 路 面结 构可 靠度研 究 的 成 果 也 已 反 映 入 内2将 混 凝 土 路面结构设计方法由确定型转变为概率型的条件已

具 备 7引 入 可 靠 度 的 混 凝 土 路 面 概 率 型 设 计 方 法 2可 使设 *峁 更加 合 理2并 能 使 设 计 同 施 工 质 量 和 管 理水* 紧密 地结 合 起 来2促 使 我 国 混 凝 土 路 面 施 工 和管理水*的提高及路面使用性能的改善7
)(*公路车 辆 轴 载 超 限 和 超 载 现 象 十 分 普 遍 和 严重2这是 导致 混 凝 土 路 面 过 早 损 坏 的 主 要 原 因 之 一7现行规范中的应力计算公式的适用范围仅限于 %:"BC)单 轴*以 下2因而2有 必要予 以扩展2以 适应 应力分析和考虑轴载超限影响的需要7
):*影 响 路 面 使 用 性 能 和 使 用 寿 命 的 路 基6垫 层 6基 层 6路 肩 6接 缝 等 结 构 组 合 及 材 料 组 成 方 面 2已 积累 了许多 实践 经 验2应 结 合 * 年 来 对 混 凝 土 路 面 结构损 坏调 查和 分 析 的 成 果2以 及 高 等 级 公 路 混 凝 土路面修筑和使用的成功经验进行补充和修改7
)#*水损害 也 是 促 使 混 凝 土 路 面 过 早 损 坏 的 主 要 原 因 之 一 7限 于 当 时 的 认 识 2现 行 规 范 对 基 层 的 抗 冲 刷 性 能 和 路 面 结 构 内 部 排 水 注 意 不 够 7因 而 2应 结 合 混 凝 土 路 面 的 特 点 2对 现 行 规 范 进 行 修 改 补 充 2突 出基 层的抗 冲刷 性 能 要 求2细 化 路 面 结 构 内 部 排 水 系统设计7
)$*今 后 一 段 时 期 内 2相 当 数 量 的 混 凝 土 路 面 面 临大中修和改建7现行规范对旧混凝土路面的评定 方 法同混 凝土路 面 养 护 规 范 不 尽 一 致2应 力 分 析 方 法有待 改 进2此 外2未 涉 及 沥 青 加 铺 层 设 计 的 内 容7 因此2须补 充这 方 面 的 内 容 以 指 导 今 后 的 修 复 和 改 建设计7
),*现行规 范 中 有 关 路 基 和 基 垫 层 材 料 设 计 参 数 均取自 %5+,年 发布的 0公 路柔性 路面设 计规 范12

收 稿 日 期 !(""(& "’& %+

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公路

0990年 第 *期

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而 !""#年发布 的 $公 路 沥 青 路 面 设 计 规 范 %对 这 些 参 数 已 做 了 较 大 的 修 改 &因 此 ’有 必 要 结 合 * 年 来 的 使用经验进行相应地修正&

( 主要修订内容 本着尽可能地容纳和反映国内外已有的使用经
验 和 研 究 成 果 ’适 应 对 路 面 耐 久 性 )* 整 度 和 抗 滑 性 等 使 用 性 能 的 要 求 ’注 意 与 相 关 规 范 的 协 调 ’并 便 于 设 计 人 员 使 用 的 原 则 ’对 现 行 规 范 进 行 全 面 的 修 订 & 修订 后 的规范分 *章 和 +个 附 录’加 强 结 构 组 合 设 计 和 材 料 组 成 要 求 ’淡 化 应 力 计 算 和 分 析 &与 现 行 规 范 相 比 ’主 要 修 订 内 容 有 以 下 几 方 面 ,
-!.增 添 路 面 结 构 可 靠 度 设 计 方 法 和 参 数 / -0.修正应力计算公式’拓宽应力分析适用范围/ -1.强 化 路 面 结 构 组 合 和 材 料 组 成 要 求 / -2.整 理 路 基 和 基 垫 层 材 料 设 计 参 数 / -3.改 进 连 续 配 筋 混 凝 土 面 层 的 配 筋 计 算 方 法 / -+.修 改 旧 混 凝 土 路 面 评 定 方 法 / -#.补 充 沥 青 加 铺 层 设 计 / -*.拟 订 交 通 分 析 方 法 & 下 面 ’对 部 分 主 要 修 订 内 容 作 简 要 介 绍 &

4 混凝土路面结构可靠度设计 $公 路 工 程 结 构 可 靠 度 设 计 统 一 标 准 %-5678
390*1.根 据 结 构 破 坏 可 能 产 生 的 后 果 的 严 重 程 度’ 将公 路 工程结构 的 设 计 安 全 等 级 划 分 为 三 级’分 别 规 定 了 不 同 的 目 标 可 靠 指 标 要 求 值 & 该 $标 准 %为 路 面 工 程所规定的 安 全 等 级 仅 考 虑 高 速)一 级 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 除 了 维 持 $标 准 %规 定 的 要 求 外 ’为 三 级 和 四 级 公 路 路 面 增 加 一 个 设 计 安 全 等 级 :: 四 级’并按前三级 的 目 标 可 靠 指 标 值 级 差 递 降 得 到 了 四级的路面结构目标可靠指标&各级公路路面的目 标可靠指标和相应的目标可靠度列于表 !&

表 ; 混凝土路面结构的可靠度设计标准

公路技术等级 安全等级
设 计 基 准 期 7年 目标可靠指标 目 标 可 靠 度 7= 变异水*等级

高速公路 一级公路 二级公路 三)四级公路

一级

二级

三级

四级

19

19

09

09

!<+2 "3 低

!<0* "9
低>中

!<92 *3 中

9<*2 *9
中>高

新规范建议按表 !中规定选用各安全等级路面 的 材 料 性 能 和 结 构 尺 寸 参 数 的 变 异 水 * 等 级 &当 然 ’

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 * ’选 用 其 他 等 级 & 例 如 ’由 滑 模 或 轨 道 式 施 工 机 械 施 工 ’并 进 行 认 真 )严 格 的 施 工 质 量 控 制 和 管 理 的 工 程 ’可 选 用 低 变 异 水 * 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 * 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 * 等 级 /采 用 小 型 机 具 施 工 ’施 工 质 量 控 制 和 管 理 水 * 较 弱 的 工 程 ’可 选 用 高 变 异 水 * 等 级 & 降低 选用的 变异 水 * 等 级’需 增 加 混 凝 土 面 层 的 设 计 厚 度 要 求 /而 提 高 选 用 的 变 异 水 * 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 * 等 级 &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 0中相应等级的规定范围内&

表 ( 各变异水*等级主要设计参数 的变异系数 ?@变化范围

变异水*等级







水泥混凝土弯拉强 度 )弯 拉 弹 性 模 量
基层顶面当量 回弹模量

ABC9<!9 9<!9DABC9<!39<!3DABC9<09 ABC9<03 9<03DABC9<139<13DABC9<33

水泥混凝土 面层厚度

ABC9<92 9<92DABC9<9+9<9+DABC9<9*

表 0所示的各变异水*等级主要设计参数的变 异系数变化范围’系依据 09世纪 "9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 !39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 )一 级 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*&
路面结构可靠度可定义为,在规定的时间内和条 件 下 ’路 面 使 用 性 能 满 足 预 定 要 求 的 概 率 & 新 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 极 限 状 态 & 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*@陀α臀露忍 度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率&据 此’可列出下式所示的极限状态设计表达式&

<99<年 第 :期

刘伯莹 姚祖康,R公路水泥混凝土路面设计规范S修订综述

N 2N

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!"#$%"& $’"()*"

#+(

式 中,$%"为 行 车 荷 载 疲 劳 应 力 #-./(0$’"为 温

度 梯 度 疲 劳 应 力 #-./(0*"为 水 泥 混 凝 土 弯 拉 强 度

标 准 值 #-./(0!"为 可 靠 度 系 数 1依 据 所 选 目 标 可 靠

度及变异水*等级按表 2确定3

表 4 可靠度系数

变异水*

目 标 可 靠 度 56

等级

78

79

:8

:9



+;<9=+;22 +;97=+;+> +;9?=+;9:

@



+;22=+;89 +;+>=+;<2 +;9:=+;+2 +;9?=+;9A



@

+;<2=+;22 +;+2=+;+: +;9A=+;++

注,各变异水*等级的变异系数在表 <所示的变化范围的下限时1 可 靠 度 系 数 取 低 值 0上 限 时 1取 高 值 3

可靠度系数是目标可靠度及设计参数变异水*

等级和相应的变异系数的函数3表 2所示的可靠度 系 数是按各变异水 *等 级 的 变 异 系 数 变 化 范 围 #表 <(1应 用 可 靠 度 计 算 式 推 算 得 到 的 3 设 计 时 1可 依 据 各设计参数变异系数值在各变异水*等级变化范围

内的情况选择可靠度系数3 在 可 靠 度 设 计 方 法 中1各 项 设 计 参 数 通 常 都 应
选用均值作为标准值3考虑到混凝土强度值在工程 中 的应用*惯1新 规 范 的 强 度 标 准 值 按 随 机 变 量 分 布函数的 :86分位值取值3这一取值标准所产生的 影 响 1已 考 虑 在 可 靠 度 系 数 的 推 演 中 3

B 应力分析

B;C 轴载应力公式

本 次 规 范 修 订1对 轴 载 作 用 于 四 边 自 由 矩 形 板

纵 向边缘中部所 产 生 的 荷 载 应 力1应 用 有 限 元 法 重

新 进行了计算分 析1使 公 式 对 轴 载 的 适 用 范 围 由 原

规 范的单轴 +?9DE 扩大到 <?9DE1双轴 2<9DE 扩

大到 ?:9DE3新的轴载应力计算公式为,

$%F G"HIJK@ <

#<(

式 中 ,I 为 轴 重 #DE(0"为 混 凝 土 板 的 相 对 刚 度

半 径#L(0K为混 凝土板的 厚度 #L(0GMHMJ为与 轴

型有关的回归系数1见表 ?3

表 B 荷载应力公式回归系数

轴型 单轴N单轮 单轴N双轮组

G 9;99<?A 9;99+A8

H 9;A9A 9;:><

双轴N双轮组

9;999:A<

9;:?2

三轴N双轮组

9;9998?+

9;A+9

J 9;::+ 9;798 9;:72 9;:7<

路面结构对荷载的实际响应与理论模型的分析

结果之间存在着差异3现行规范通过基层顶面当量

模量的修正使二者吻合3本次修订采用了重新整理

分析后的基层顶面当量模量修正系数关系式,

J9F 2;A7"9;7<

#2(

将此模量修正系数关系式包含在轴载应力计算

公式 中1便可得 到 新 的 符 合 路 面 结 构 实 际 响 应 的 应 力 计 算式1其形式 与式#<(相 同1而 回 归 系 数 修 改 为 表 8中的数值3

表 O 荷载应力公式回归系数

轴型

G

H

单轴N单轮

9;99+:9

9;?79

单轴N双轮组

9;99++7

9;87A

双轴N双轮组

9;999877

9;8:8

三轴N双轮组

9;999278

9;?72

J 9;::+ 9;798 9;:72 9;:7<

以 标 准 轴 载 IF +99DE 和 表 8中 单 轴 双 轮 组

的 系 数 值 代 入 式 #<(1便 可 得 到 标 准 轴 载 作 用 下 的 荷

载应力计算式,

$%PF 9;9AA"9;>9K@<

#?(

由于已将模量修正系数包含在荷载应力计算式

中 1在 计 算 相 对 刚 度 半 径 和 荷 载 应 力 时 1可 直 接 采 用 由实测模量值换算得到的基层顶面当量回弹模量值3 B;Q 基层顶面当量模量
现行规范的基层顶面当量回弹模量计算方法1 是依 据双层 弹性 体 系 公 式 和 图 表 提 出 的1对 于 三 层 和三层 以上 的弹 性 体 系1采 用 双 层 体 系 公 式 由 下 而 上两层@两层重复计算得到顶面当量回弹模量3由 于每 次计算 时作 用 荷 载 的 图 式 不 变1重 复 计 算 的 次 数 越 多 1计 算 结 果 同 多 层 体 系 计 算 值 的 偏 差 便 越 大 3 新规 范直接 采用 三 层 弹 性 体 系 程 序 进 行 计 算1并 对 路床 上的基 层和 底 基 层 或 垫 层 结 构1依 据 等 弯 曲 刚 度的原则换算为回弹模量和厚度当量的单层结构

后 1按 双 层 体 系 进 行 计 算 3 对 比 两 种 计 算 结 果 1通 过 回归分析建立二者的关系式3按这些关系式计算得 到 的 当 量 回 弹 模 量 1与 按 多 层 体 系 计 算 的 结 果 相 比 1 其偏差在 +6=?6范围内3

O 路面结构组合设计 *年来对混凝土路面使用状况和损坏的调查结
果表明1混凝土 路 面 过 早 损 坏 及 使 用 寿 命 远 低 于 设 计年限的主要原因除轴载超限和施工因素外可归结 为 接 缝 不 设 传 力 杆M基 层 不 耐 冲 刷M接 缝 填 缝 料 失

A 7A

公路

3443年 第 8期

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效!路面结构内 部 积 水 和 路 基 不 均 匀 沉 降 等 路 面 结

现 行规 范强 调 的 是 基 层 的 刚 度"提 高 基 层 的 刚

构组合因素共同作用"造成唧泥!板底脱空和错台等 度"有利于改*臃斓拇赡芰#然而"其作用只能

病 害 "并 迅 速 发 展 成 面 层 板 的 断 裂 破 坏 #

在基层未受冲刷的前提下才能得到保证#新规范对

$%& 路基和垫层

基层提 出的 首要 要 求 是 它 的 抗 冲 刷 能 力"特 别 对 于

新 规 范 对 高 液 限 粉 土 及 塑 性 指 数 大 于 ’(或 膨 承受特重和重交通的路面#各种基层具有不同的抗

胀率大于 )*的低液限粘土用作上 路 床 填料 加 以 限 冲 刷能 力"它取 决 于 基 层 材 料 中 结 合 料 的 性 质 和 含

制"不得已时必 须 掺 加 石 灰 或 水 泥 等 结 合 料 进 行 改 量以及细料的含量和交通繁重程度#

善 "未 能 达 到 潮 湿 状 态 的 路 基 临 界 高 度 时 "还 应 采 取

新规范提出了各交通等级宜选用的基层类型

在 边 沟下设置排 水 渗 沟 等 降 低 地 下 水 位 的 措 施"以 +表 (,及其适宜厚度范围+表 .,#

确 保 路基 的 稳 定!密 实!均 质"并 对 路 面 结 构 提 供 均

表 / 基层类型选择

匀 的 支 承 #在 温 度 和 湿 度 状 况 不 良 的 路 段 上 "应 设 置 防 冻 垫 层 !排 水 垫 层 和 半 刚 性 垫 层 +缓 解 路 基 不 均 匀 变 形 ,以 改 善 路 面 结 构 的 使 用 性 能 # $%- 基层类型和厚度

交通等级 特 重



基层类型

贫混凝土 碾压混凝土 沥青混凝土

水泥稳定粒料 沥青稳定碎石

中 等 !轻 水泥稳定粒料 石灰粉煤灰稳定粒料
级配粒料

表 0 基层厚度范围

基层 类型

贫混凝土 碾压混凝土

水泥稳定粒料 二灰稳定粒料

沥青 混凝土

沥青 稳定碎石

级配 粒料

多孔水泥 稳定碎石

多孔 沥青碎石

厚 度 122

’345 344

’645 364

745 (4

845 ’44

’645 344

’445 ’74

845 ’44

$%9 面层类型和厚度 面 层 一 般 采 用 设 接 缝 的 普 通 混 凝 土"面 层 板 的
* 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 基 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 8选用#

面层类型

表 : 其他面层类型选择

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

采用可靠度设计方法的混凝土面层的设计厚度除 了随交通等级而变化外"还与公路等级+安全等级和目

标 可 靠 度,及 材 料 和 结 构 尺 寸 参 数 的 变 异 水 * 等 级 有 关"表 ;列出了相应的混凝土面层厚度参考范围#

表 < 混凝土面层厚度参考范围

交通等级

特重



中等



公路等级 变异水*等级

高速 低

一级 二级 中 低中

高速 低

一级

二级



低中

二级

三 !四 级







三 !四 级 中

三 !四 级





面层厚度122 =3(4 =364 =374 3.45374 3(453)4 3645334 37453’4 3)45344 3345344 >3)4 >334

$%? 路肩 路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层#
水泥混凝土路肩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@若 选 用 较 薄 面 层 时"其厚度 不宜小于 ’6422"基 层应采 用开 级配粒 料 @沥 青 面 层 路 肩 宜 选 用 密 实 型 沥 青 混 合 料 "其 基 层

0**0年 第 ,期

刘伯莹 姚祖康AT公路水泥混凝土路面设计规范U修订综述

S ;S

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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 路 肩 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" #$# 路面内部排水
通过接缝或裂缝渗入混凝土路面内的水量相当
大"在混凝土路面结构内设置排水基层和纵向边缘 排 水系统以排出 渗 入 水!可 减 少 渗 入 水 对 基 层 的 冲 刷 作 用 !从 而 降 低 唧 泥 %错 台 和 板 低 脱 空 等 病 害 出 现 的可能性和程度" #$& 接缝
接缝是混凝土路面最薄弱的地方"除了路表水 渗 入外!接缝处 板 边 弯 沉 大 和 温 度 翘 曲 变 形 大 是 混 凝土面层易产生板底脱空和板块断裂的重要因素" 横向 缩 缝内设置 传 力 杆!是 降 低 板 边 弯 沉 和 温 度 翘 曲 变 形 !增 加 接 缝 传 荷 能 力 !保 证 使 用 性 能 和 使 用 寿 命 的最有效的措 施!已 得 到 国 外 数 十 年 的 实 践 所 证 实 "由 于 施 工 麻 烦 和 增 加 造 价 !在 我 国 的 推 广 应 用 阻 力 重 重 "但 舍 此 以 外 别 无 其 他 更 好 的 措 施 "因 此 !这 次修订规范明确规定了对于承受特重和重交通的混
凝土路面缩缝必须设置传力杆"
& 混凝土面层配筋设计 &$’ 特殊部位配筋
现有规范对跨构造物的混凝土面层配筋主要是
借 鉴 国 外 经 验 !新 规 范 结 合 * 年 的 实 践 与 研 究 成 果 ! 进 行 了 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!将 原 箱 状 构 造 物 顶 面 至 面 层 底 面距离 (从 )**+,**-- 调整为 .**+/0**--1 双层筋从 (小于 )**-- 调整为小于 .**--"管状 构造物单层钢筋设置条件也从 (小于 ,**-- 调整 为小于 /0**--"现有规范中 (小于 )**-- 时设 双层钢筋!考虑到 (小于 )**-- 或 .**--!设 圆 管 涵 已 不 合 适 !故 修 订 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 /- 且不 小 于 .- 的宽度" &$2 钢筋混凝土面层配筋
钢筋混凝土面层配筋数量是为*衡混凝土面层
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 * 均 作 用

而由钢筋承受!则有 34546 /0(4789"其中!54为钢筋 的容许应力!可取为 *$:;倍屈服强度!即 *$:;<4=18 为混凝土的单位体积质量!通常取 0.>?@-)"这样 可推演出A

346

/B(479 <4=

C;D

式中A34为每延 - 混凝土面层宽C长D所需钢筋

面 积 C--0D1(4为 混 凝 土 面 层 接 缝 间 距!纵 向 钢 筋

时 为 横 缝 间 距 C-D!横 向 钢 筋 时 为 无 拉 杆 的 纵 缝 或

自 由 边 之 间 的 距 离 C-D17为 混 凝 土 面 层 厚 度

C--D19为混凝土面层与基层之间 的摩阻 系数!基

层 为 粒 料 时 可 取 /$;!基 层 为 稳 定 粒 料 时 可 取 /$,1

<4=为 钢 筋 的 屈 服 强 度 CEFGD"

钢筋混凝土面层的配筋率与面层*面尺寸和气

候因素有关!一般为 *$/H+*$0H!最低为 *$*;H! 最高可达 *$0;H" &$I 连续配筋混凝土面层配筋
根据国内*期的研究成果并参 考 JJKLMN 方 法!新 规 范 提 出 了 以 横 向 裂 缝 * 均 间 距 C/$*+ 0$;-D%缝隙宽度CO/--D和钢筋屈服强度 )项指 标共同作为控制标准的连续配筋混凝土面层纵向配

筋 计 算 方 法 !对 现 有 规 范 做 了 较 大 修 改 "纵 向 配 筋 率 控制范围较现有规范提高了约 *$/H!一般为 *$BH +*$,H!冰冻地区最小纵向配筋率为 *$:H"

P 材料组成及参数要求 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!新 规 范 对 排 水 垫 层 材 料 的 级 配 规 定 了 渗 滤 标 准 "为 提 高 基 层 的 抗 冲 刷 能 力 !对 无 机结合料稳定粒料和级配粒料主要提出了控制细料
含 量 和 最 大 粒 径 的 要 求1对 贫 混 凝 土 基 层 规 定 了 :H + ,H 水 泥 用 量 " 依 据 * 年 来 各 地 修 筑 试 验 路 的 经 验 !规 定 了 排 水 基 层 多 孔 隙 混 合 料 组 成 !使 得 排 水 基层能达到 0*H以上 的孔 隙率和 /$*Q-@R以 上的 渗透 系数的 同时!其 强 度 和 模 量 值 均 能 满 足 基 层 的 要求"
路 面 各 结 构 层 混 合 料 的 各 项 性 质 参 数!应 按 有 关试 验规程 的标 准 试 验 方 法 试 验 确 定!其 标 准 值 按 概率分布的 *$,;分位值确定"受条件限制而无试验 数 据时!新规范 提 供 了 相 关 经 验 数 值 范 围 或 有 关 规 定 值 !供 设 计 者 参 考 "
混 凝 土 性 质 参 数 的 变 异 性!一 部 分 来 自 混 合 料 组 成 的 变 异 和 施 工 C拌 和 %摊 铺 %振 捣 和 养 生 D质 量 控

S %S

公路

9..9年 第 M期

TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

制 和 管 理 的 变 异 !另 部 分 来 自 实 验 室 的 试 验 误 差 "前 一 部 分 变 异 性 的 影 响 #已 反 映 在 结 构 可 靠 度 设 计 内 ! 而后 一 部分变异 性 的 影 响#须 在 混 凝 土 配 合 比 设 计 时 按 式 $%&计 入 混 凝 土 试 配 弯 拉 强 度 的 要 求 值 "

’()* +,+’-(./01234

$%&

式 中5’() 为 混 凝 土 试 配 弯 拉 强 度 的 均 值

$678&!’(为 混 凝 土 弯 拉 强 度 标 准 值 $678&!01为

混凝土弯拉强度的变异系数#按表 9取用!4为混凝

土 弯 拉 强 度 试 验 样 本 的 标 准 差 !3为 保 证 率 系 数 "

传荷能 力评 定等 级 为 优 良 或 中 时#可 采 用 沥 青 加 铺 层 " 其 中 #当 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 增加 沥 青 加 铺 层 厚 度;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 加铺层下层采用由开级配沥青碎石组成的裂缝缓解
层和在沥青加铺层上对应旧混凝土面层的横缝位置
切缝等减缓反射裂缝的措施" 新规范增添了有沥青层的混凝土板的应力分析
方法供沥青加铺层设计时使用"

: 旧混凝土路面评定方法 新规范选择了与改建对策密切相关的*迓;
* 均 错 台 ;接 缝 传 荷 能 力 等 针 对 性 强 的 指 标 #分 为 优 良;中;次;差 四 级#并 确 定 了 与 <公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 养 护 技 术 规 范 =$>?>.@A-+&相 协 调 的 分 级 标 准 $表 +.&"*迓屎*均错台量是决策加铺层结构形 式及其厚度设计的主要因素"接缝传荷系数反映接 缝 边缘处相邻板 传 荷 能 力#是 选 择 加 铺 层 结 构 形 式 和采取反射裂缝防治措施的重要参考依据"

表 BC 路面损坏状况分级标准

等级

优良







断 板 率 DE * 均 错 台 量 DJJ 接缝传荷系数 KLDE

FG FG I M.

%H+. ++H9. %H+. ++H+G G%HM. A+HGG

I 9. I +G N A+

考 虑 到 落 锤 式 弯 沉 仪 $OPQ&产 生 的 脉 冲 力 可 较 好 地 模 拟 行 车 荷 载 对 路 面 的 作 用 #且 测 试 方 便 ;速 度 快 ;精 度 高 #新 规 范 建 议 在 混 凝 土 路 面 的 接 缝 传 荷 能 力和板底脱空 状 况 调 查;基 层 顶 面 当 量 回 弹 模 量 测定等方面推广使用"

R 沥青加铺层设计 旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是提高旧水
泥 混凝土路面结 构 承 载 力;恢 复 路 面 使 用 性 能 有 效 且 经 济 的 修 复 措 施 "* 几 年 #对 这 项 修 复 技 术 的 需 求 日益提高"该措施的技术关键是如何对旧水泥混凝 土进行恰当的评价和如何防止和减缓旧水泥混凝土
路面板接裂缝反射至面层而形成反射裂缝" 新规范规定当旧混凝土路面的损坏状况和接缝

BC 交通分析方法 设计基准期内的标准轴载累计作用次数是路面
设 计 最 重 要 最 基 本 的 依 据 之 一 "但 长 期 以 来 #设 计 人 员主要利用交通量观测站的数据来预估这一设计参
数 " 由 于 缺 少 轴 载 谱 #无 法 得 到 较 准 确 的 预 估 值 #路 面 厚 度 设 计 结 果 的 可 靠 度 就 受 到 影 响 "* 年 来 #各 省 市逐 渐配置 了轴 载 称 重 仪#逐 步 具 备 获 取 轴 载 谱 的 条件"为了方便设计人员利用由称重设备得到的轴 载 谱 数 据 设 计 路 面 #新 规 范 增 添 了 交 通 分 析 方 法 "
轴载称重和统计分析可采用 9种方法5 $+&称 重 时 不 区 分 车 辆 类 型 #只 区 分 轴 型 $单 轴 ; 双 轴和 三轴&#按 轴 型 和 轴 载 级 位 统 计 轴 数#并 按 各 轴型 的标准 轴载 换 算 系 数#换 算 得 到 标 准 轴 载 日 作 用次数! $9&称 重 时 按 车 辆 类 型 和 轴 型 划 分 #对 每 一 类 车 辆按轴 型和 轴载 级 位 统 计 轴 数#并 按 各 轴 型 的 标 准 轴载换 算系 数#换 算 得 到 每 一 类 车 辆 的 标 准 轴 载 换 算系数#而后由 车 辆 组 成 计 算 得 到 标 准 轴 载 日 作 用 次数"
BB 结语 $+&本次 <公路水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 =的 修
订#力 求尽 可能 地 总 结 和 归 纳 * 十 几 年 来 我 国 公 路 水泥混凝土路面建设过程中所积累的宝贵实践经验
和 丰 富 研 究 成 果 #从 而 #进 一 步 提 高 规 范 的 适 用 性 和 先进性"
$9&希 望 修 订 后 的 <公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 =#对 避 免 水 泥 混 凝 土 路 面 早 期 损 坏 和 提 高 其 使 用 性能及寿命发挥应有的指导作用"

公路 (""(年 +月 第 +期

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文 章 编 号 !"#$%& "’%()(""(*"+& """’& "#

中 图 分 类 号 !,#%-.(%-

文 献 标 识 码 !/

水泥混凝土路面结构可靠性设计方法

谈 至 明 %0 姚 祖 康 %0 刘 伯 莹 (
)%.同济大学 上海市 ("""1(2(.中交公路规划设计院 北京市 %"""%"*
摘 要!介绍新3公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 规 范 4采 用 的 水 泥 混 凝 土 路 面 结 构 可 靠 性 设 计 方 法0它 计 入 了 路 面 主 要 结 构 参 数 的 变 异 性 影 响 0初 步 修 正 了 设 计 方 法 与 实 际 情 况 之 间 的 不 相 符 偏 差 5
关键词!水泥混凝土路面2设计方法2可靠性

由于水泥混凝土等筑路材料的非均质性和施工 偏 差0以及道路 在 使 用 期 内 的 环 境 和 荷 载 条 件 的 变 异0使混凝土路 面 结 构 的 设 计 参 数 具 有 一 定 的 不 确 定 性 5现 行 规 范 为 定 值 设 计 方 法 0对 这 些 参 数 的 不 确 定 性未能加以详 尽 的 考 虑0使 设 计 指 标 的 可 检 验 性 下 降 0给 施 工 控 制 和 质 量 检 验 带 来 很 多 困 难 5新 规 范 采 用 可靠性设计 方 法0计 入 了 设 计 参 数 变 异 性 的 影 响0并根据实际 路 面 损 坏 状 况 调 查 结 果 对 设 计 方 法 与实际情况的不相符偏差做了部分修正5
6 路面结构可靠度的定义和不确定性的构成 水泥混凝土路面结构设计是以行车荷载和温度
综合 作 用产生的 疲 劳 断 裂 作 为 设 计 标 准0即 行 车 荷 载 作 用 产 生 的 荷 载 疲 劳 应 力 789和 温 度 梯 度 作 用 产 生 的 疲 劳 应 力 7:9之 和 )789; 7:9*不 超 过 混 凝 土 弯 拉 强度的设计值 <95其极限状态设计表达式为!

)789; 7:9*= <9

)%*

按 式 )%*的 混 凝 土 路 面 结 构 极 限 状 态 表 达 式 0水

泥混 凝土路 面结 构 可 靠 度 可 定 义 为!在 设 计 基 准 期

内0面 层板 在行 车 荷 载 和 温 度 梯 度 综 合 作 用 下 不 产

生 结 构 疲 劳 断 裂 的 概 率 0即 !

>?@ >)789; 7:9A <9*

)(*

由 于 )789; 7:9*和 <9不 相 互 独 立0式 )(*求 解 困

难 5 因 而 0在 保 持 控 制 失 效 模 式 不 变 的 前 提 下 0采 用

路 面 结 构 所 能 承 受 的 标 准 轴 载 作 用 次 数 )疲 劳 寿 命 *

B 大于设 计 基 准 期 内 标 准 轴 载 累 计 作 用 次 数 C)B

D C*作 为 路 面 结 构 的 极 限 状 态 函 数 5 路 面 结 构 可 靠

度定义改写为!路面结构疲劳寿命 B 大于设计基准

期内标准轴载累计作用次数 C的概率5其表达式为!

>?@>)BDC*

)E*

引起路面结构设*峁蝗范ㄐ缘囊蛩赜薪峁

设 计 参数的变 异性 F交通荷 载的预 估偏差 以 及 设 计

收 稿 日 期 !(""(& "’& %+
GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
HIJKLMNOJPLIQRLNJSTUPVPLILWXYTOPWPOZJPLIV LW[T\TIJ[LIOKTJT]ZUT\TIJ^TVP_IWLK‘P_abZc

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