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摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，对水泥混凝土的应用也越来越广泛。从水泥混凝土面结构层内容出发，在分析水泥混凝土路面结构组合设计要点的基础上，给出了提升水泥混凝土路面结构设计方法。希望解析后，可以给相关设计人员提供参考。
关键词：水泥混凝土；路面结构；设计；分析
引言
水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高，承载能力大，耐磨耗能力强，抗滑性能好，使用寿命长，养护费用少，能见度好，利于夜间行车。正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20-30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台、边角破损、平整度差等给行车和养护带来一定的困难，路面病害不易处理，且修复费用高、难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外，还有各种自然因素的影响。因此本文将从设计构造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。
1公路工程水泥混凝土路面概述
目前，我国开展的公路工程建设项目有大量的道路采用水泥混凝土路面。由于建设项目所处地区不同，路面结构选用材料也不尽相同。路面结构层既承受着较大的荷载，同时也会受到外界大气、地下水等因素影响。因此，应将质量最佳的材料铺设于路面上层，以使其在核心部位发挥出最大的价值。对于路面结构层，具体来说主要包括面层和基层以及垫层等。第一，面层。具体来说其主要是指处于路面结构层最上方的一层，行车对其所造成的荷载相对来说更大一些，与此同时降水以及环境温度等外界环境对其影响也比较明显。因此，面层设计务必要重点关注，水泥混凝土面层对于整体路面结构层强度以及持久性等的影响最为显著，因此将其作为设计阶段的重点。第二，基层。通常情况下，基层处在面层与垫层之间，其主要作用是承载面层扩散的荷载并将其传递下去。由于其极易受到面层渗水和地下水的侵蚀，因此对其的铺设应选用强度较高且水稳条件较好的材料，例如碎石采用一定剂量水泥进行稳定形成半刚性基层。一般来看，基层可分为基层和底基层，前者起主要承载和传递荷载的作用，后者对于前者起提升和增强的作用。与此同时，二者的材料技术要求也有一定的差别，前者的要求高于后者，因此路面结构层设计时应做针对性的分析，以使基层达到足够的强度且具有足够的抗冲刷能力。第三，垫层。垫层处在基层和土基之间，其所承担的作用是隔水、排水以及扩散基层传递的荷载，以使路基应力处在合格的区间。垫层在路面结构中并没有严格的要求，只有在路面结构层厚度小于最小防冻厚度要求或土基湿度较大时才会考虑设置。垫层所用的材料可以没有较强的承载力特性，但是在隔温和隔水等方面一定要达标。但是需要注意的是，松散透水性材料构造的垫层应在其下部另设反滤层，以使其达到最佳的工作效果。
2水泥混凝土路面的结构设计
2.1充分考虑路面影响因素
想要切实提升公路水泥混凝土路面的设计水平，就必须充分考虑行车荷载、环境因素及路面材料等因素的影响。首先，行车荷载是造成路面结构损伤的主要原因，路面结构设计应对道路行车荷载进行充分分析，这样做的目的是为了确保公路运营期内，路面结构性能能够达到车辆行驶的需求；其次，温度、水、空气等环境因素对路面结构产生一定影响，尤其温度和湿度对路面材料的强度和刚度有较大的影响，进而影响路面体系的性质和状态；再次，路面选用材料的力学性能对路面结构承载能力有显著的影响，进而影响路面体系使用性能及寿命。综上所述，设计人员在进行公路水泥混凝土路面设计时，需充分分析行车荷载、环境因素及路面材料等因素，对路面结构设计从承载能力、稳定性、耐久性等方面全方位分析做出准确的判断。
2.2面层设计
水泥混凝土面层的设计过程中不仅要考虑足够的强度和耐久性，也要考虑表面平整度、抗滑性能及耐磨性能等。由于路面面层承受较大行车荷载垂直力和水平剪切力，而且还受到降水侵蚀和气温变化影响，故在具体设计过程中，务必要对水泥面板厚度的参考值有科学的控制，以在轻重交通等级限制的基础上，依据交通荷载等级、公路等级和变异水平等级，结合路面选用材料通过计算得到合理的面层的设计厚度。
2.3配筋设计的优化
对于水泥混凝土路面进行配筋设计具体包括了连续性的和一般性的这两种配筋设计方式。如果路面板块较长或者存在着非常大的交通量，且路基较为容易出现非均匀沉降时，则可将钢筋进行纵向连续的布置，从而最大限度的避免裂缝的出现。对于普通混凝土路面配筋设计主要涉及纵向接缝、横向接缝和面板端部等配筋设计。纵向接缝根据不同的缝长和面板厚度确定拉杆的直径、长度和间距；横向接缝根据接缝类型及面板厚度确定传力杆直径、长度和间距；面板端部配筋主要分为两种情况：首先，普通混凝土面层基础薄弱自由边或接缝为未设传力杆的平缝时，可在面层边缘的下部配置钢筋。其次，承受重交通荷载及以上等级的面板胀缝、施工缝和自由边的面板角隅，宜配置角隅钢筋。
2.4路面结构组合设计要点
（1）考虑路面荷载分布特点。道路上行驶的车辆，具有不同的汽车荷载特性，包括车辆轮重与轴重的特性、车轴的布置、车辆轴载时间分布特性、车辆静态和动态荷载特性等，路面结构设计时，交通数据的调查应分车型和轴型调查，然后换算成设计设计车型和轴型的交通量，进而根据不同的结构层材料计算各结构层厚度。
（2）考虑结构层之间的影响。进行组合设计时，应使结构层的材料强度由上至下逐渐降低。每个结构层所使用的材料有所差异，各结构层自身的特性会对相邻结构层产生一定的影响，如果路面结构层之间弹性模量差异过大，薄弱的一层很可能会发生断裂，进而影响整个路面结构层的承载能力、稳定性等。在路面结构设计中可增加功能层的设计以减小各结构层之间的影响。
（3）考虑路面平整度、稳定性、耐久性要求。通常设计速度较高的道路，对水泥混凝土路面的平整度要求较高，因此应当适当地提高各结构层参数及路基技术要求，减小路面和路基发生病害的可能性，保证路面平整度要求，提高汽车行驶的舒适性。路面结构设计时要充分考虑道路所处地区的大气温度、降水和湿度等因素，确保路面结构层有良好的稳定性和耐久性，保证路面使用年限的要求。
2.5重视路肩及路面排水设计
在设计路肩的时候，应当提高路肩铺面的承载力，水泥混凝土路面道路的路肩铺面宜采用水泥混凝土材料，厚度参数值可与行车道保持一致。行车道路面及路肩路面应有足够大的横坡，保证路面水流快速排至路基范围以外，对于渗入路面结构层的水流可通过排水垫层迅速排至路基以外。确保路面顶面无积水，结构层内部无水积滞，保证路面强度和正常的使用性能。
2.6路面面板接缝设计
在路面结构设计中，应当加强对水泥混凝土面板接缝设计的管理。在设计纵向接缝的时候，需要考虑道路路面的宽度以及铺筑宽度。设计横向接缝的时候，需要在施工结束后或有突发事件发生而停止施工时，设置横向施工缝；在临近桥梁等固定构造物或道路相交处，合理设置横向胀缝及横向缩缝。要合理控制横向缩缝的间距并充分利用钢筋材料，来防止面板接缝处变形，以保障路面使用寿命。面板接缝填缝料应选择黏结力强、回弹性好、不渗水、耐老化、高温不流淌且低温不脆裂的材料。
结语
综上所述，在公路路面结构设计中，应根据工程的实际需要和具体情况，合理选取路面结构层材料，准确计算路面结构层厚度，在满足路面承载能力与耐久性需要的同时，也要综合考虑工艺与造价，选择最优方案，才能保证公路建设的质量和效益。
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