道橋水泥混凝土路面結構設計

吳楠

摘要：隨著我國公路事業的迅猛發展，水泥混凝土因為其分布廣的資源優勢以及水泥混凝土強度高、承載能力大、耐磨無車轍、使用壽命長、養護費用低等性能和使用特點，得到了廣泛的應用。本文就道路水泥混凝土路面結構設計的問題進行探討。

關鍵詞：水泥混凝土 設計

水泥混凝土路面具有強度高，耐久性強，能適應密集而高速、載重量高的汽車運行，已在城市道路中的到了廣泛的應用。水泥混凝土路面的結構設計方案，應該根據公路的使用目的、性質和要求，結合各個地區的氣侯、水文、土質、材料、施工技術、實踐經驗以及環境保護要求等，通過技術分析計算而確定。水泥混凝土路面設計通常包括結構組合、接縫構造和鋼筋配制等。其結構應按規定的安全等級和可靠程度，是否能承受預期的荷載，并同所處的自然環境相適應，以達到預定的使用要求。

一、水泥混凝土路面的特性

（一）水泥混凝土路面具有較強的抗壓，抗彎抗拉的力學強度，耐磨損，壽命長，一般可使用20-30年以上，而瀝青路面的使用壽命大約在10-15年，是瀝青路面壽命的2倍。同時具有較高的承載能力和擴荷載能力。

（二）熱穩定性，水穩定性和時間穩定性都較強，環境溫度和濕度的改變對水泥混凝土路面的影響幾乎為零，具有抗油類侵蝕和抗洪能力好的優點。

（三）水泥混凝土路面建造成本低，在日常的修護管理等費用的花費也低于瀝青路面。同時當汽車在水泥路面上運行時還可大大節省油耗，這在當今高油價，高污染的壞境下，可達到節能減排，低碳環保的目的。

二、水泥混凝土路面的結構設計

（一）結構組合設計

1、路基設計

路基不均勻甚至變形時，混凝土面層與下臥層之間會出現局部脫空，面層應力會由此增加，從而導致面層板的斷裂。因此，對路基的基本要求是提供均勻的支撐，使得路基在環境和荷載作用發生變化產生不均勻的力度時，路基變形小。混凝土板厚采用等厚度的方式，根據交通量的多少以及軸載大小確定路面厚度，最小為18厘米。此外，路基實際還應注意：地下水位高時，應提高路堤設計標高標準。路基土的濕度應與周圍環境的影響處于動態平衡變化中，在多雨潮濕地區，平衡狀態的濕度更接近于土的塑限等因素。

2、墊層設計

墊層主要設置在溫度和濕度狀況不良的路段上，以改善路面結構的使用性能。（1）在季節性冰凍地區路面結構厚度小于最小防凍厚度的要求時，設置防凍墊層可以使得路面結構減輕凍脹和反漿風險。（2）在地質里含水量大，土濕度較大的路段上，設置排水墊層可以疏干路床土，以改善路面結構的支撐。（3）軟弱土地上或者新老填土交替的路面上，在采取控制不均勻變形的措施后，若仍有少量會影響到路面結構使面層產生斷裂時，可以設置由水泥、石灰組成的半剛性墊層，通過增加硬度來緩解路基不均勻變形對面層產生的不利影響。墊層的寬度應于路基同寬，最小的厚度為15厘米。

3、基層設計

建筑行業現在使用的水泥混凝土路面基層大多數有三種：剛性，半剛性和柔性基層。應根據不同路段選擇不同剛度的基層，如在交通繁忙或由于承受較重交通荷載導致路面荷載量超負荷時，應選用剛性基層，通常選用剛度較大的貧混凝土、碾壓混凝土、水泥穩定粒料、瀝青混凝土或瀝青穩定碎石做基層。基層通常應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。不耐沖刷的基層表面，在滲入水和路面荷載的共同作用下，會產生板底脫空等問題，導致人們日常行車的不舒適，并會加劇路面板的斷裂的危險。另外，提高基層的剛度，有利于改善路面接縫的負荷能力。

4、面層設計

選用連續配筋的混凝土面層可以提高路面的平整度和駕駛的舒適性，比較適用于高速公路。耐久性主要指混凝土的抗凍性。對于特重交通等級，依據各項有利的參數值計算得到的厚度參考值的下限。對于輕交通等級，所提出的厚度參考范圍的高限，是依據各項不利的參數值計算得到的上限，其最低限值則為面層最小厚度的值。

5、路肩設計

根據資料表明，在主車道上行駛的車輛中，有6%～9%的車輛的右側車輪越出車道線行駛在路肩上。因此路肩鋪面結構應具有一定的承載能力，路肩鋪面應選用水泥混凝土面層，其厚度通常與行車道面層等厚的原則設計。

6、路面設計

行車道路面應設置雙向或單向橫坡，坡度為1%～2%。路肩鋪面的橫向坡度值比行車道路面的橫坡值大1%～2%為宜。

7、路基設計

對填方路基必須按照平行線分層填土才能保證路基的分層施工，也是保證其質量的重要因素。只有本著利益共贏的態度，嚴格按照各項規定施工，才能切實保證路基的強度和路面的穩定。水泥混凝土路面對路基要求較高，只有采用較強的路基設計才能保證路面的安全使用。

（二）接縫設計

接縫是混凝土路面最薄弱的地方，除了路面表層水的滲入以外，接縫處易變形，易彎折，是混凝土面層產生板塊斷裂的主要原因。因此接縫設計也是水泥混凝土路面設計的重要因素。

1、縱向接縫

縱向接縫的布局和設置應根據路面寬度和施工鋪筑寬度而定。 當鋪筑寬度小于路面寬度時，應設置縱向施工縫。縱向接縫應與路線中縫平行。當鋪筑寬度大于4.5m時，應設置縱向縮縫，縱向縮縫通常采用假縫形式。在路面等寬的路段內，縱縫的間距和形式應保持一致。路面變寬段的加寬部分與等寬部分之間，以縱向施工縫隔開。加寬板在變寬段起終點處的寬度應不小于一米。

2、橫向接縫

在每日施工結束或因臨時原因中斷施工時，必須設置橫向施工縫，橫向縮縫可等間距或不等間距布置，采用假縫的形式，而橫向縮縫內設置用光面鋼筋材料的傳力桿是降低接縫處板邊變形，保證使用性能和使用壽命的最有效的措施。

（三）鋼筋配制設計

1、加筋水泥混凝土路面

水泥混凝土路面面板在不斷增加負荷以及周圍環境的溫濕度發生變化時，將產生裂縫，為了防止裂縫導致路面結構降低，在面板內縱橫向加入鋼筋，可以將開裂的水泥板拉在一起，使裂縫密合。這種路面具有耐久性好，費用低，使用壽命長的優勢。

2、連續配筋水泥混凝土路面

連續配筋水泥混凝土路面是為了克服接縫水泥混凝土路面因為橫向接縫所引起的各種危害及為改善路用性能所采用的一種水泥混凝土路面結構形式，其在路面縱向配有足夠數量的鋼筋，用來控制水泥混凝土路面板縱向接縫產生的開裂，因此，連續配筋水泥混凝土路面可以形成一條完整而平坦的行車表面，改善了行車的平穩性。

3、鋼筋水泥混凝土路面

鋼筋水泥混凝土路面中的鋼筋是按受力條件設計的，因此，這種路面具有很高的強度和耐久性，這種路面鋼筋用量非常大，鋼筋網的制造又比較復雜，所以在公路路面中應用的不多。鋼筋的主要作用是使裂縫密閉，鋼筋混凝土的板長比普通混凝土的板長長， 其橫向縮縫的寬度要比普通混凝土大， 因此，為提高路面面板的傳荷能力， 鋼筋混凝土的所有橫向縮縫必須設置傳力桿。

隨著城市交通量的不斷增加，為了提高路面強度，開始修筑水泥路面，路面厚度也有所提高，同時水泥混凝土路面的設計也要因地制宜，對于重負荷的道路應選擇水泥路面結構。采用水泥混凝土路面對路基要求高，需要較高的路基設計才能避免路面損壞，為道路的安全和舒適性提供了保障。

參考文獻：

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