水泥混凝土路面設計問題探析

摘 要：隨著社會的發展，交通運輸業也開始呈現新的形態，對于路面的要求也逐漸提高。而目前在高級公路上最常采用的結構形式是以水泥混凝土為主要建筑材料，文章就是針對混凝土式的路面設計中所存在的問題進行的分析探討。

關鍵詞：混凝土路面；設計理論；問題分析；脹縫

1 前言

據我們所知，水泥混凝土所建筑的路面相對于傳統的瀝青路面有很多優勢，它不僅有著很強的路面承載能力，而且還有著很強的耐磨損性能。另外，水泥混凝土為主要材料的路面能見度非常好，使得它有著較長的使用壽命。在它的優點中所需的養護費用少以及所需油耗量少也是非常值得一提。因此，在很多省市中，水泥混凝土越來越被關注和重視，路面使用率大大提高。

上世紀末，人們越來越重視使用水泥混凝土，因此，大部分建筑都會以它為主要材料，這使得水泥混凝土呈現出一種前所未有的高使用率，在路面建設方面尤為突出。盡管水泥路面有眾多優點，但它仍然存在許多問題：在運營使用中，由于水泥混凝土難以使路面達到預設的使用年限使得路面過早的出現裂縫甚至是斷裂，有的錯臺邊角也會出現不同程度的破損，并且，路面的平整程度和粗糙程度也會使行車過程中遇到諸多麻煩。更為重要的是，已經破壞的路面很難進行維修處理，而且若進行修復所需費用非常大。造成這一問題的主要原因就是設計施工中存在很大的質量缺陷，當然不能避免的就是自然因素的破壞和影響，以下就是從設計的角度進行分析，以便提高混凝土路面的整體使用效果，最后能夠控制其缺陷。

2 設計的理論依據

2.1 路面設計中的指標可靠度

路面設計是公路建設中的關鍵環節，其安全等級一般分為三個，對于路面工程中考慮的安全等級對象為高速公路時，一級和二級公路對應的安全等級就是一級、二級或者是三級。在設計安全等級中，為了給三級和四級的公路增強等級就規定了更高標準的四級安全等級，它的路面設計結構目標規定的可靠指標是根據相對較低的前三個等級對應的數值進行降低的。根據一定的施工工藝技術和施工質量監控，利用合理的管理制度使安全水平達到指標，相應的就要選擇其他的等級。降低選用的變異水平等級，須增加混凝土面層的設計厚度要求；而提高選用的變異水平等級，則可降低混凝土面層的設計厚度或混凝土的設計強度要求。可通過技術經濟分析和比較予以確定，但對于高速公路的路面，為保證優良的行駛質量，不宜降低變異水平等級材料性能和結構尺寸參數的變異水平等級。按施工技術、施工質量控制和管理水平分為低、中、高三級由滑模或軌道式施工機械施工，并進行認真，嚴格的施工質量控制和管理的工程，可選用低變異水平等級。由滑模或軌道式施工機械施工，但施工質量控制和管理水平較弱的工程，或者采用小型機具施工，而施工質量控制和管理認真、嚴格的工程可選用中低變異水平等級。采用小型機具施工，施工質量控制和管理水平較弱的工程，可選用高變異水平等級。

設計時可依據各設計參數變異系數值在各變異水平等級變化范圍內的情況選擇可靠度系數。目標可靠度是所設計路面結構應具有的可靠度水平。它的選取是一個工程經濟問題：目標可靠度定得較高，則所設計的路面結構較厚，初期修建費用較高，但使用期間的養護費用和車輛運行費用較低；目標可靠度定得較低，初期修建費用可降低，但養護費用和車輛運行費用需提高。通常采用“校準法”來確定目標可靠度。

“校準法”是對按現行設計規范或設計方法設計的已有路面進行隱含可靠度的分析，參照隱含可靠度制定目標可靠度，則所設計的路面結構接納了以往的工程設計和使用經驗，包含了與原有設計方法相等的可接受性和經濟合理性。

2.2 對于交通流量的計算取值

軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導出的。對于同一路面結構，軸載和標準軸載產生相同疲勞損耗時，才能等效換算。在交通調查分析雙向交通的分布情況時，應選取交通量方向分配系數，一般可取0.5；并依據設計公路的車道數.確定交通量車道分配系數（應剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量），即為設計車道的年平均日貨車交通量ADTT，然后用軸載當量換算系數法或車輛當量軸載系數法求得），再根據設計基準期l和輪跡分布系數、交通量增長率求得累計f用次數N，確定交通分級。

2.3 砼路面的結構設計

對于路基用土，高液限粘土及含有機質細粒土，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大于16或膨脹率大于3%的低液限粘土，不能用做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合料進行改善。對于基層材料選擇時，特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土時，設計計算應按復合式路面分析，且強度以試驗為準對水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力不耐沖刷的基層表面。在滲入水和荷載的共同作用下會產生淤泥、板底脫空和錯臺等病害，導致行車的不舒適，并加速和加劇板的破裂。混凝土面層下采用貧混凝土基層，主要是為了增加基層的抗沖刷能力，并不要求它有很高的強度。高強度的混凝土并不能使面層厚度降低很多，反而會增加混凝土面層的溫度翹曲應力，并產生會影響到面層的收縮裂縫。另外，新規范取消了基層頂面綜合模量的規定值的要求。

我國在混凝土路面上的設計中，尤其是對面層板而言，由于施工不方便，多數都沒有對橫向的縮縫設置傳力桿，但是，對于混凝土路面，接縫又是最為薄弱的地方，經常出現錯臺問題，那些沒有傳力桿的路面接縫就會在板邊大撓度力的影響下出現板塊的斷裂，其發生速度非常之快。對于沒有傳力桿的路面接縫所使用的舊混凝土路面中加設瀝青等材料進行鋪設，這樣不僅起不到加強的作用，反而會因為接縫的低傳荷能力而出現反射裂縫，進而被迫加大對路面的鋪設厚度。這樣，就規定新的承受重量以及路面層上的橫向縮縫設置傳力桿來提高混凝土路面行車質量，并保證路面的壽命，同時為后期的鋪設工程提供有利的條件。

3 應對路面脹縫問題的措施

在設計建造過程中一定要遵循規范要求，盡量避免脹縫的出現，或者是不設脹縫。對于平縱現形所規定的標準，在較高地區的微丘地形中需要設計較長間距的脹縫，當然也可以在結構的銜接處設置脹縫。

通常情況下，脹縫的形式有設置傳力桿、不設置傳力桿兩大類型。對于脹縫不設置傳力桿的情況可知，它的傳荷水平較低，對于面對重車反復碾壓考驗則出現脹縫兩側錯臺現象。相對的，若脹縫設置傳力桿，那么它的傳荷力就相對較強。通過實際驗證也可以得出這樣的結論，設置傳力桿能夠高效避免脹縫病害的出現，所以，對于那些交通量比較大而且重載車輛較多的路面以及城市道路需要使用傳力桿脹縫，相反就不設置傳力桿，采用枕梁式的脹縫。枕梁式脹縫要求設置緩沖橡膠墊來減少車輛的沖擊，然后根據傳荷和受力的需求設置傳力桿。

4 結束語

通過以上的分析可以明確知道，水泥混凝土在公路建設中，尤其是在路面設計上存在或多或少的問題，需要我們認真的研究和思考，在不斷的研究設計中，使設計不斷規范合理，然后結合實際情況進行最為經濟高效的使用。最終設計出廣為人們接受的路面結構。

參考文獻

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