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摘 要: 市政道路工程是我国的基础设施之一，其建设对我国社会经济的发展具有极大的推动作用。本文重点是对市政道路工程中的连续配筋复合式沥青路面设计进行研究，该种路面具有承载能力强、使用寿命长等优点，逐渐在市政道路工程中得到应用。本文结合工程实例，对该种路面的板厚设计、配筋设计、沥青面层设计及端部设计进行了详细的介绍，以望能为类似设计提供参考。
关键词: 市政道路；沥青路面；设计
0 引言
随着我国社会经济快速发展，我国的交通业也取得了巨大的发展，市政道路作为我国交通基础设施，其工程的建设也日益增加。在市政道路工程中，连续配筋复合式沥青路面以其承载力高、整体性好、耐久性强及“零维护”的优点逐渐在路面施工中得到应用。然而，在沥青路面设计中，仍存在着不少问题，影响到了路面的使用性能及寿命，对此，笔者介绍了沥青路面的设计。
1 概述
连续配筋路面(CRCP)是在普通混凝土路面(JCP)基础上，纵横向设置了连续的钢筋，可考虑不设接缝一种路面结构。相对于JCP，其具有承载力高、整体性好、耐久性强及“零维护”的特点。
连续配筋复合式沥青路面，它发挥了CRCP的承载力、耐久性及AC的舒适性，是一种典型的重载、长寿命路面结构。该种结构在国外尤其美国已有多年的使用经验，近些年来，在国内的路面改造工程中已开始尝试应用。
某市政道路工程路面破损严重，多处路段呈现大范围的龟裂、坑槽，在对现状道路检测的基础上，经方案比较，提出采用“CRCP+AC”路面结构加铺改造方案。
关于CRCP设计方法，国外主要有美国的AASHTO设计指南，国内主要依据为《公路水泥路面设计规范》(JTGD40-2011)。其中，板厚设计均同JCP设计方法；配筋设计均是通过“裂缝间距”、“裂缝宽度”和“钢筋应力”来控制合理的裂缝型式。但是，AASHTO相对于国内的规范增加了“冲断发展”这个指标。
因此，本文以《公路水泥路面设计规范》(JTGD40-2011)作为设计依据，同时参考AASHTO设计指南进行论述。
2 板厚设计
2.1 初拟厚度及计算参数
(1)交通参数
设计轴载:100kN；
最大轴载:200kN。
该市政道路为快速路，设计基准期20a，取交通量年平均增长率为8%，经过计算，基准期内设计轴载作用次数:Ne=1×107次，属于重载交通等级。
(2)物理力学参数(见表1)
表1 物理力学参数表
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(3)温度参数
根据该地区统计年鉴，空气相对湿度为77%，月平均最高温度40℃，月平均最低温度0℃，取钢筋埋置处温度与硬化时温度的最大温差:ΔTζ=40℃；；自然区划IV区，根据规范，取最大正温度梯度Tg=92℃/m，取最大负温度梯度:Tg=92/3=-30.7℃/m，取k1=0.4。
(4)设计参数
水灰比W/C=0.4；用水量w0=1400N/m3；采用盖麻布养生，养生系数a1=1。
(5)钢筋参数
选用HRB400钢筋，设计钢筋埋置深度ζ=0.1m，混凝土标号为C40。依据规范，取钢筋线膨胀系数αs=9×10-6/℃；钢筋弹性模量Es=200GPa；钢筋屈服强度fsy=400MPa。
(6)初拟厚度
初拟厚度hc=24cm。
2.2 板厚设计
依据《公路水泥路面设计规范》进行板厚设计，其中，老路地基当量回弹模量为278MPa。
计算得到以下参数:
σpr=krkfkcσps=3.4MPa
σp,max=krkcσpm=2MPa
σtr=ktσt,max=0.55MPa
根据目标可靠度、变异水平等级和变异水平系数，计算得到可靠度系数γr=1.27，依据规范校核路面结构极限状态:
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
满足设计要求。
3 配筋设计
交通量属于重载交通等级，规范建议配筋率为0.7%~0.8%，根据计算，综合确定CRCP路面的钢筋直径为16 mm，配筋率为0.72％。此时钢筋间距为103 mm.横向钢筋配筋率约为纵向钢筋的1/8～1/5，主要目的是保持纵向钢筋的间距，稳固钢筋网。根据其它工程实践的经验，钢筋直径定为12 mm，横向钢筋间距采用300 mm。其余参数如前所述，计算中参数意义与规范相同。
3.1 裂缝间距
依据《公路水泥路面设计规范》附录D计算裂缝间距。
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得到:.png)
设平均裂缝间距初始值为1m，经迭代计算得到c1=1.54566，继续迭代得到如下结果:
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
横向裂缝平均间距满足设计要求，得到Ld=1.026m。
3.2 裂缝宽度
依据《公路水泥路面设计规范》附录D计算裂缝缝隙平均宽度。
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计算得到以下结果:
bj=0.486mm＜0.5mm
裂缝缝隙平均宽度满足设计要求。
3.3 钢筋强度
依据《公路水泥路面设计规范》附录D计算纵
向钢筋应力。.png)
计算得到以下结果:
σs=372.9MPa＜400MPa
纵向钢筋应力小于钢筋屈服强度，可以满足设计要求。
4 沥青面层设计
普通路面加铺沥青面层，为减缓反射裂缝的发生，常采用较厚的沥青面层，高等级道路往往采用15～18cm。然而CRCP路面作为一种无缝路面，上面沥青面层的厚度不受此因素限制，沥青面层的厚度主要考虑减小下方CRCP的荷载应力及温度应力。
根据相关研究成果，当沥青厚度小于6cm时，对CRCP内荷载应力影响很小；当沥青厚度在6～12cm时，下降较快；当沥青厚度大于12cm时，降幅较小。同时，加铺沥青面层可减小CRCP的温度梯度，当沥青面层厚度大于4cm时比较明显，当厚度大于14cm时，这种趋势趋于缓和。考虑到较大的沥青厚度会产生较大的车辙且会增加工程投资。因而，沥青面层的合理厚度建议为6～12cm。为使CRCP具有理想的使用性能，除结构设计外，在混凝土配合比设计中，要使配置的混凝土线膨胀系数较低，混凝土的干缩变形较小，如选择适当性质的骨料，水泥等。
作为重要的外围城市快速路，考虑耐久性及表面抗滑要求，磨耗层推荐采用SMA。同时考虑防水的要求，对于路面加铺沥青层一般至少一层为密级配沥青。因此，沥青面层采用两层式:4cmSMA-13磨耗层+6cmAC-20型改性沥青中面层。
5 端部设计
为避免端部过大的位移对相邻构筑物的破坏，CRCP路面与桥、涵等结构物相接处，必须设置端部处理措施。端部处理措施可分为两类，一类属于约束类———约束CRCP的膨胀变形，典型的有钢筋地梁；另一类属于滑动类———预留足够空间满足CRCP膨胀变形，主要有工字钢梁、连续胀缝及桥梁伸缩缝。其中，连续胀缝，往往因胀缝处理不好，从而导致接缝破坏。其次，考虑到该工程为老路改造工程，施工期的交通压力极大、不能断交通，只能分断面施工，而地锚梁的实施需要开挖现状路基较深，对现状道路交通影响极大，不予推荐。同时，据调查，国内工字钢梁的钢材质量难以达到要求，使用中出现了严重的破坏，也不予推荐。而桥式伸缩缝技术成熟、定型产品，具有安装方便、耐久性好的优点，在国内已有良好的使用效果，予以推荐。
6 结语
综上所述，沥青路面的设计关系到沥青路面的施工质量及路面投入使用后的使用性能及使用寿命，因此，合理的沥青路面设计十分重要。在沥青路面的设计过程中，应该结合工程实况，对各个环节的设计进行精密的计算， 保证设计的合理性，保障沥青路面的施工质量。本工程沥青路面设计效果达到了预期的要求，并取得了良好的使用效果，可供类似工程参考借鉴。
参考文献
[1]高素婷.市政道路沥青路面设计施工中的质量问题与对策[J].科技展望.2014(11)
[2]张红宇,罗菊陀,王瑜,孙红燕.实现公路沥青路面设计使用寿命的探讨[J].交通世界(建养.机械).2015(10)
论文作者:王兰棋
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/8
标签：路面论文; 钢筋论文; 沥青论文; 面层论文; 裂缝论文; 厚度论文; 沥青路面论文; 《基层建设》2015年第35期论文;