道桥水泥混凝土路面结构设计

吴楠

摘要：随着我国公路事业的迅猛发展，水泥混凝土因为其分布广的资源优势以及水泥混凝土强度高、承载能力大、耐磨无车辙、使用寿命长、养护费用低等性能和使用特点，得到了广泛的应用。本文就道路水泥混凝土路面结构设计的问题进行探讨。

关键词：水泥混凝土 设计

水泥混凝土路面具有强度高，耐久性强，能适应密集而高速、载重量高的汽车运行，已在城市道路中的到了广泛的应用。水泥混凝土路面的结构设计方案，应该根据公路的使用目的、性质和要求，结合各个地区的气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环境保护要求等，通过技术分析计算而确定。水泥混凝土路面设计通常包括结构组合、接缝构造和钢筋配制等。其结构应按规定的安全等级和可靠程度，是否能承受预期的荷载，并同所处的自然环境相适应，以达到预定的使用要求。

一、水泥混凝土路面的特性

（一）水泥混凝土路面具有较强的抗压，抗弯抗拉的力学强度，耐磨损，寿命长，一般可使用20-30年以上，而沥青路面的使用寿命大约在10-15年，是沥青路面寿命的2倍。同时具有较高的承载能力和扩荷载能力。

（二）热稳定性，水稳定性和时间稳定性都较强，环境温度和湿度的改变对水泥混凝土路面的影响几乎为零，具有抗油类侵蚀和抗洪能力好的优点。

（三）水泥混凝土路面建造成本低，在日常的修护管理等费用的花费也低于沥青路面。同时当汽车在水泥路面上运行时还可大大节省油耗，这在当今高油价，高污染的坏境下，可达到节能减排，低碳环保的目的。

二、水泥混凝土路面的结构设计

（一）结构组合设计

1、路基设计

路基不均匀甚至变形时，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撑，使得路基在环境和荷载作用发生变化产生不均匀的力度时，路基变形小。混凝土板厚采用等厚度的方式，根据交通量的多少以及轴载大小确定路面厚度，最小为18厘米。此外，路基实际还应注意：地下水位高时，应提高路堤设计标高标准。路基土的湿度应与周围环境的影响处于动态平衡变化中，在多雨潮湿地区，平衡状态的湿度更接近于土的塑限等因素。

2、垫层设计

垫层主要设置在温度和湿度状况不良的路段上，以改善路面结构的使用性能。（1）在季节性冰冻地区路面结构厚度小于最小防冻厚度的要求时，设置防冻垫层可以使得路面结构减轻冻胀和反浆风险。（2）在地质里含水量大，土湿度较大的路段上，设置排水垫层可以疏干路床土，以改善路面结构的支撑。（3）软弱土地上或者新老填土交替的路面上，在采取控制不均匀变形的措施后，若仍有少量会影响到路面结构使面层产生断裂时，可以设置由水泥、石灰组成的半刚性垫层，通过增加硬度来缓解路基不均匀变形对面层产生的不利影响。垫层的宽度应于路基同宽，最小的厚度为15厘米。

3、基层设计

建筑行业现在使用的水泥混凝土路面基层大多数有三种：刚性，半刚性和柔性基层。应根据不同路段选择不同刚度的基层，如在交通繁忙或由于承受较重交通荷载导致路面荷载量超负荷时，应选用刚性基层，通常选用刚度较大的贫混凝土、碾压混凝土、水泥稳定粒料、沥青混凝土或沥青稳定碎石做基层。基层通常应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。不耐冲刷的基层表面，在渗入水和路面荷载的共同作用下，会产生板底脱空等问题，导致人们日常行车的不舒适，并会加剧路面板的断裂的危险。另外，提高基层的刚度，有利于改善路面接缝的负荷能力。

4、面层设计

选用连续配筋的混凝土面层可以提高路面的平整度和驾驶的舒适性，比较适用于高速公路。耐久性主要指混凝土的抗冻性。对于特重交通等级，依据各项有利的参数值计算得到的厚度参考值的下限。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，其最低限值则为面层最小厚度的值。

5、路肩设计

根据资料表明，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，路肩铺面应选用水泥混凝土面层，其厚度通常与行车道面层等厚的原则设计。

6、路面设计

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比行车道路面的横坡值大1%～2%为宜。

7、路基设计

对填方路基必须按照平行线分层填土才能保证路基的分层施工，也是保证其质量的重要因素。只有本着利益共赢的态度，严格按照各项规定施工，才能切实保证路基的强度和路面的稳定。水泥混凝土路面对路基要求较高，只有采用较强的路基设计才能保证路面的安全使用。

（二）接缝设计

接缝是混凝土路面最薄弱的地方，除了路面表层水的渗入以外，接缝处易变形，易弯折，是混凝土面层产生板块断裂的主要原因。因此接缝设计也是水泥混凝土路面设计的重要因素。

1、纵向接缝

纵向接缝的布局和设置应根据路面宽度和施工铺筑宽度而定。 当铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。纵向接缝应与路线中缝平行。当铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，纵向缩缝通常采用假缝形式。在路面等宽的路段内，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应不小于一米。

2、横向接缝

在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，横向缩缝可等间距或不等间距布置，采用假缝的形式，而横向缩缝内设置用光面钢筋材料的传力杆是降低接缝处板边变形，保证使用性能和使用寿命的最有效的措施。

（三）钢筋配制设计

1、加筋水泥混凝土路面

水泥混凝土路面面板在不斷增加负荷以及周围环境的温湿度发生变化时，将产生裂缝，为了防止裂缝导致路面结构降低，在面板内纵横向加入钢筋，可以将开裂的水泥板拉在一起，使裂缝密合。这种路面具有耐久性好，费用低，使用寿命长的优势。

2、连续配筋水泥混凝土路面

连续配筋水泥混凝土路面是为了克服接缝水泥混凝土路面因为横向接缝所引起的各种危害及为改善路用性能所采用的一种水泥混凝土路面结构形式，其在路面纵向配有足够数量的钢筋，用来控制水泥混凝土路面板纵向接缝产生的开裂，因此，连续配筋水泥混凝土路面可以形成一条完整而平坦的行车表面，改善了行车的平稳性。

3、钢筋水泥混凝土路面

钢筋水泥混凝土路面中的钢筋是按受力条件设计的，因此，这种路面具有很高的强度和耐久性，这种路面钢筋用量非常大，钢筋网的制造又比较复杂，所以在公路路面中应用的不多。钢筋的主要作用是使裂缝密闭，钢筋混凝土的板长比普通混凝土的板长长， 其横向缩缝的宽度要比普通混凝土大， 因此，为提高路面面板的传荷能力， 钢筋混凝土的所有横向缩缝必须设置传力杆。

随着城市交通量的不断增加，为了提高路面强度，开始修筑水泥路面，路面厚度也有所提高，同时水泥混凝土路面的设计也要因地制宜，对于重负荷的道路应选择水泥路面结构。采用水泥混凝土路面对路基要求高，需要较高的路基设计才能避免路面损坏，为道路的安全和舒适性提供了保障。

参考文献：

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[2]黄高勇.论城市道路混凝土路面结构设计[J].中国技术新产品 2012

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