新旧《公路水泥混凝土路面设计规范》对比分析.pdf

第2期(总第165期
No. 2 (Serial No 165
2013年4月
CHINA MUNICIPAL ENGINEERING
Apr.2013
DOl:10.3969/issn.1004-4655,2013.02.004
新旧《公路水泥混凝土路面设计规范》对比分析
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:新版JTCD40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》,从设计标准、设计方法到设计参数,相对于旧规
范均进行了改进和完善,提高了规范的系统性、先进性和适用性。分析归纳了新规范的主要修河内容,供设计人
员参考。
关键词:水泥混綴土路面;设计规范;对比
中图分类号:U416.216文献标志码:A文章编号:1004-4655(2013)02-0009-05
JTGD40-2002《公路水泥混凝土路面设计规一级为破坏后果很严重,二级为严重,三级为不严
范》(以下简称《旧规范》)发布实施以来,对指导重。高速公路、一级公路、二级公路路面的安全等
我国水泥混凝土路面设计,保证路面质量起到了重级分别为一级、二级、三级。
要的作用。随着我国公路建设的发展,公路工程技
《新规范》水泥混凝土路面设计安全等级则在
术人员积累了丰富的水泥混凝士路面建设经验,并GB/T50283-1999和《旧规范》的基础上适当提高,
取得了许多研究成果,水泥混凝土路面技术水平有一级公路路面的安全等级提升为一级,二级公路路
了较大的提高,旧规范中的一些技术指标已不满足面的安全等级提升为二级,三、四级公路路面的安
需要。基于上述原因,国家交通运输部组织相关编全等级提升为三级,并相应调整了路面结构的目标
制单位对旧规范进行了修订,于2011年9月发布可靠度和目标可靠指标。
了JTGD40-2011《公路水泥混凝上路面设计规范》
考虑到公路的地位和功能,《新规范》还规定
以下简称《新规范》》。
二级及二级以下公路路面结构破坏可能产生很严重
修订后的新规范分8章和5个附录,主要修订后果(如具有政治、经济、国防或抢险救灾等重要
内容包括以下9个方面。
作用,以及危及人的生命、造成经济损失、对社会
1)可靠度设计标准。
和环境产生影响等)时,提高一级设计安全等级
2)路面结构设计标准
同时,考虑到三、四级公路的实际使用寿命及
3)设计轴载和交通荷载等级。
功能要求,《新规范》将三级公路的设计基准期调
4)力学模型和应力分析。
整为15a,四级公路的设计基准期调整为10a
5)结构组合设计。
新规范可靠度设计标准对比见表1。
6)接缝设计。
表1新旧规范可度设计标准对比
7刀连续配筋混凝土面层配筋设计。
《旧飙范》可靠度设计标
8)材料设计参数。
公路等级高速公路」一级公路』二级公路「三、网级公路
9)旧混凝土路面评定标准。
安全等级
级三级
四级
设计基湘期
1可靠度设计标准
目标可靠度/%95
按照CB/T50283-199《公路工程结构可算目标可靠标」112
度设计统一标准》的规定,公路工程结构的设计安
《新规范》可靠度设计标准
全等级,结构破坏可能产生后果的严重程度划分
公路等级高速公路」一级公路二级公路」三级公路?公路
安全等级
级
收稿日期:2012-11-12
设计基准期a
20
10
作者简介:奉使(1979-),男,高级工程师,士,主要「旦标可幕度」5
0
从事道路设计工作。
目标可華指标16128104
0.84
.52
万方数据
十間
秦健:新旧《公路水泥混疑土路面设计规范》对比分析
2013年第2期
2路面结构设计标准
凝土路面,除应满足式(1)和式(2)的要求外
新规范》保留了《旧规范》水泥混凝土路面还应按照式(3)对刚性基层进行疲劳破坏验算
结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲3设计轴载和交通荷載分级
劳破坏作为设计的极限状态,其表达式如式(1)
日规范》水泥混凝土路面结构设计以100kN
所
的单轴一双轮组作为标准轴载。不同轴-轮型和
y(rm+)≤f
(1)轴载的作用次数,按式(4)换算为标准轴载的作
式中:为可靠度系数;为面层板在临界荷位用次数。
处产生的行车荷载疲劳应力,MPa;o为面层板在
N、=∑
(4)
临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力,MPa;f.为
100
水泥混凝土弯拉强度标准值,MPa。
式中:N.为100kN的单轴一双轮组标准铀载的作
考虑到轴载谐中存在一些特重的轴載,在最重用次数;P为单轴-单轮、单轴一双轮组、双轴
轴载和最大温度梯度的综合作用下,有可能面层板双轮组或一轴一双轮组轴型级轴载的总重,kN
尚未岀现疲劳破坏,但已出现超过混凝土弯拉强度n为轴型和轴载级位数;M为各类轴型级轴载的
的极限断裂破坏。因此,《新规范》增加了极限断作用次数;δ,为轴一轮型系数
裂破坏的验算,作为一项验核标准,以控制少数超
目前,公路超载现象较为严重,特別是一些行
重轴载对面层板的断裂破坏作用,其表达式如式驶特重轴载车辆或特重车辆的公路。由于水泥混
(2)所示
凝土路面的疲劳损伤量对轴重很敏感(与轴重比成
(2)16次方的关系),对于特重轴载,当采用100kN
式中:0m为最重的轴载在临界荷位处产生的最的标淮轴载进行没计时,设计基准期内的累计轴载
大荷载应力,MPa;onm为所在地区最大温度榊作用次数往往会达到天文数字。
度在临界荷位处产生的最大温度翘曲应力,MPa
为避免出现这种现象,《新规范》在进行轴载
《新规范》水泥混凝土路面结构设计应以面层
换算时,将旧规范式(4)中100kN的标准轴载改
板在设计基准期内,在行年荷载和温度梯度综合作为设计轴载重P、。对于一般公路面,仍以100kN
用下,不产生疲劳断裂作为设计标准,即满足式(1)的单轴一双轮组作为设计轴载;对于行驶特重轴载
要求;并以最重轴载和最大温度梯度综合作用下不车辆的公路,则建议选用货车中占主要份额特重车
产生极限断裂作为验算标准,即满足式(2)要求。型的轴载作为设计轴载。
多联轴驶过混凝土面层板时,由于相邻轴产生
贫混凝土或碾混凝土基层具有较半刚性基层
或粒料基层大得多的刚度,会产生较大的层底拉负弯矩,临界荷位处的应力峰值较单轴作用时小。
应力。为控制贫混凝土或碾压混凝土基层的疲劳酸同时,根据轴载调查发现,多联轴各根轴之间的轴
坏,应通过应力分析确定刚性基层所需的厚度和强差异较大。综合上述两方面周素,为简化计算,
度。因此,《新规范》增加了贫混凝土或碾压混凝对多联轴的轴载换算作偏保守的处理,《新规范
土基层的疲劳破坏设计标准,其表达式如式(3
在进行轴载换算时取消了轴一轮型系数6,而直接
将多联轴视作多次単轴计。
所
同时,考虑到在与混凝土面层组合成分离式双
综上所述,《新规范》轴载换算表达式如式(5)
层板进行结构分析时,基层经受的温度梯度小,其
所示。
温度翘曲应力可以忽略不计,故在极限状态表达式
∑