市政道路工程連續配筋復合式瀝青路面設計研究

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摘要：市政道路工程是我國的基礎設施之一，其建設對我國社會經濟的發展具有極大的推動作用。本文重點是對市政道路工程中的連續配筋復合式瀝青路面設計進行研究，該種路面具有承載能力強、使用壽命長等優點，逐漸在市政道路工程中得到應用。本文結合工程實例，對該種路面的板厚設計、配筋設計、瀝青面層設計及端部設計進行了詳細的介紹，以望能為類似設計提供參考。

關鍵詞：市政道路；瀝青路面；設計

0 引言

隨著我國社會經濟快速發展，我國的交通業也取得了巨大的發展，市政道路作為我國交通基礎設施，其工程的建設也日益增加。在市政道路工程中，連續配筋復合式瀝青路面以其承載力高、整體性好、耐久性強及“零維護”的優點逐漸在路面施工中得到應用。然而，在瀝青路面設計中，仍存在著不少問題，影響到了路面的使用性能及壽命，對此，筆者介紹了瀝青路面的設計。

1 概述

連續配筋路面（CRCP）是在普通混凝土路面（JCP）基礎上，縱橫向設置了連續的鋼筋，可考慮不設接縫一種路面結構。相對于JCP，其具有承載力高、整體性好、耐久性強及“零維護”的特點。

連續配筋復合式瀝青路面，它發揮了CRCP的承載力、耐久性及AC的舒適性，是一種典型的重載、長壽命路面結構。該種結構在國外尤其美國已有多年的使用經驗，近些年來，在國內的路面改造工程中已開始嘗試應用。

某市政道路工程路面破損嚴重，多處路段呈現大范圍的龜裂、坑槽，在對現狀道路檢測的基礎上，經方案比較，提出采用“CRCP+AC”路面結構加鋪改造方案。

關于CRCP設計方法，國外主要有美國的AASHTO設計指南，國內主要依據為《公路水泥路面設計規范》（JTGD40-2011）。其中，板厚設計均同JCP設計方法；配筋設計均是通過“裂縫間距”、“裂縫寬度”和“鋼筋應力”來控制合理的裂縫型式。但是，AASHTO相對于國內的規范增加了“沖斷發展”這個指標。

因此，本文以《公路水泥路面設計規范》（JTGD40-2011）作為設計依據，同時參考AASHTO設計指南進行論述。

2 板厚設計

2.1 初擬厚度及計算參數

（1）交通參數

設計軸載：100kN；

最大軸載：200kN。

該市政道路為快速路，設計基準期20a，取交通量年平均增長率為8%，經過計算，基準期內設計軸載作用次數：Ne=1×107次，屬于重載交通等級。

（2）物理力學參數（見表1）

表1 物理力學參數表

（3）溫度參數

根據該地區統計年鑒，空氣相對濕度為77%，月平均最高溫度40℃，月平均最低溫度0℃，取鋼筋埋置處溫度與硬化時溫度的最大溫差：ΔTζ=40℃；；自然區劃IV區，根據規范，取最大正溫度梯度Tg=92℃/m，取最大負溫度梯度：Tg=92/3=-30.7℃/m，取k1=0.4。

（4）設計參數

水灰比W/C=0.4；用水量w0=1400N/m3；采用蓋麻布養生，養生系數a1=1。

（5）鋼筋參數

選用HRB400鋼筋，設計鋼筋埋置深度ζ=0.1m，混凝土標號為C40。依據規范，取鋼筋線膨脹系數αs=9×10-6/℃；鋼筋彈性模量Es=200GPa；鋼筋屈服強度fsy=400MPa。

（6）初擬厚度

初擬厚度hc=24cm。

2.2 板厚設計

依據《公路水泥路面設計規范》進行板厚設計，其中，老路地基當量回彈模量為278MPa。

計算得到以下參數：

σpr=krkfkcσps=3.4MPa

σp，max=krkcσpm=2MPa

σtr=ktσt，max=0.55MPa

根據目標可靠度、變異水平等級和變異水平系數，計算得到可靠度系數γr=1.27，依據規范校核路面結構極限狀態：

γr（σpr+σrt）=1.27×（3.4+0.37）=4.79MPa<5MPa

γr（σp，max+σt，max）=1.27×（2+0.55）=3.24MPa<5MPa

滿足設計要求。

3 配筋設計

交通量屬于重載交通等級，規范建議配筋率為0.7%～0.8%，根據計算，綜合確定CRCP路面的鋼筋直徑為16 mm，配筋率為0.72%。此時鋼筋間距為103 mm.橫向鋼筋配筋率約為縱向鋼筋的1/8～1/5，主要目的是保持縱向鋼筋的間距，穩固鋼筋網。根據其它工程實踐的經驗，鋼筋直徑定為12 mm，橫向鋼筋間距采用300 mm。其余參數如前所述，計算中參數意義與規范相同。

3.1 裂縫間距

依據《公路水泥路面設計規范》附錄D計算裂縫間距。

得到：

設平均裂縫間距初始值為1m，經迭代計算得到c1=1.54566，繼續迭代得到如下結果：

Ld=1.012m，c1=1.557

Ld=1.019m，c1=1.563

Ld=1.023m，c1=1.567

Ld=1.025m，c1=1.569

Ld=1.026m<1.8m

橫向裂縫平均間距滿足設計要求，得到Ld=1.026m。

3.2 裂縫寬度

依據《公路水泥路面設計規范》附錄D計算裂縫縫隙平均寬度。

計算得到以下結果：

bj=0.486mm<0.5mm