水泥混凝土路面半刚性基层的适宜厚度

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1、学兔兔www.xuetutu.com◎水泥混凝土路面半刚性基层的适宜厚度秦健[上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092]摘要：半刚性基层是水泥混凝土路面常用的基层类型。通过计算不同道路等级、累计当量轴次、水泥混凝土面层和半刚性基层厚度条件下水泥混凝土路面的行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力，分析其变化规律，提出了水泥混凝土路面半刚性基层的适宜厚度，供工程设计人员参考。关键词：水泥混凝土路面；半刚性基层；厚度受到行车荷载和温度梯度的综合作用。选择4种工0引言况，分别计算水泥混凝土路面行车荷载疲劳应力和温水泥混凝土路面结构的主要承重层是水泥混凝土度梯度疲劳应力。各工况

2、设计参数如表2所示，不同面层，基层的主要作用则表现在以下四方面¨j：①防止工况下水泥混凝土路面行车荷载疲劳应力和温度梯度唧泥、错台和断裂病害的出现；②改善接缝的传荷能力疲劳应力计算结果汇总如表3所示。及其耐久性；③缓解土基不均匀变形对混凝土面层的对于采用半刚性基层的水泥混凝土路面，面层板不利影响；④为面层施工提供稳定的工作面。荷载疲劳应力和温度疲劳应力的变化规律可归纳水泥混凝土路面基层一般可分为刚性基层、半刚如下：性基层和柔性基层3类：刚性基层包括贫混凝土、碾压(1)水泥混凝土面层板的荷载疲劳应力和温度疲混凝土等；半刚性基层包括水泥稳定碎石、石灰粉煤灰劳应力均随面层板厚度的增加而

3、减小；稳定碎石等；柔性基层包括沥青结合料类(沥青混凝(2)水泥混凝土面层板的荷载疲劳应力随半刚性土、沥青稳定碎石等)和粒料类(级配碎石、级配砾石、基层厚度的增加而减小；未筛分碎石等)。(3)当水泥混凝土面层厚度较厚(>0．25m)时，面半刚性基层，特别是水泥稳定碎石具有良好的耐层板的温度疲劳应力随半刚性基层厚度的增加而增冲刷能力和较大的刚度，是水泥混凝土路面应用最广大，但其增大的幅度小于荷载疲劳应力减小的幅度；泛的基层类型。(4)当水泥混凝土面层厚度较薄(d0．25m)时，面本文试图通过计算不同道路等级、累计当量轴次、层板的温度疲劳应力随半刚性基层厚度的增加lIji水泥混凝土面层

4、和半刚性基层厚度条件下水泥混凝土减小；路面的行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力，分析(5)无论水泥混凝土板厚度如何，水泥混凝土面层其变化规律，提出半刚性基层适宜厚度的建议。板荷载疲劳应力和温度疲劳应力的综合作用均随半刚性基层厚度的增加而减小。1水泥混凝土路面应力分析可见，增加水泥混凝土面层板的厚度和半刚性基规范按照水泥混凝土路面设计车道临界荷位在层的厚度均可以减小荷载疲劳应力和温度疲劳应力的设计基准期内所承受的累计当量轴次将交通荷载分为综合作用。极重、特重、重、中等和轻5个等级，如表1所示。表1交通荷载分级半刚性基层一般用于重交通交通荷载等级的水泥交通荷载分级极重特重重中等轻混凝

5、土路面，也可用于特重和中等交通荷载的水泥混设计基准期内设计凝土路面。车道承受设计轴载1×100>1×102OO0～1001OO～3<3水泥混凝土路面结构在运营过程中，面层板主要(100kN)累计作用～2000次数N(10)收稿E1期：2013-08—23N。．42013上么姥23学兔兔www.xuetutu.com◎s一⋯G—s表2各工况设计参数设计参数工况一工况二工况三T况四道路等级高速公路高速公路一级公路二级公路公路自然区划／最大温度梯度Ⅳ／86℃／m可靠度系数1．261．261．201．15设计轴载(100kN)累计作用次数9．0×1071．5×1075．0×1066．0×

6、1O交通荷载分级特重重重中等厚度h0．28～0．3Om0．26～0．28m0．24～0．26m0．22～0．24rll弯拉弹性模量E31GPa31GPa3lGPa29GPa水泥混泊松比0．150．150．150．15凝土面层弯拉强度标准值_厂r5．0MPa5．0MPa5．0MPa4．5MPa线膨胀系数n11×1O6l1×10611×10611×106厚度h0．20～0．40m0．20～0．40In0．20～0．40rfl0．20～0．40In水泥稳定弯拉弹性模量E2000MP2000MPa2000MPa2000MPa碎石基层泊松比¨0．2O0．200．200．20级配碎石厚度hl

7、0．18rll0．18mO．18m0．18132底基层回弹模量3O0MPa300MPa300MPa300MPa路床顶面综合回弹模量Eo8OMPa8OMPa80MPa8OMPa表3各工况应力计算结果MPa面层厚度基层厚度0．20m0．25m0．30m0．35m0．40mT况一(特重交通高速公路，Ne=9．0×10)荷载疲劳应力3．6703．6073．5183．40l3．2590．28m温度疲劳应力0．5790．5970．6140．6290．643d。r十d4．2494．2044．1