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摘要：水泥混凝土路面的特点是具有较高的刚度、强度以及耐久性，基于这些显著优势与特征，现阶段已经逐渐实现在我国公路和桥梁工程建设的广泛应用。车辆荷载作用、气候因素以及温度因素等都会对水泥混凝土的结构层造成破坏，因此在实际施工与维护过程中必须实现对上述因素的充分考虑。本文主要针对道桥水泥混凝土路面结构设计进行探究，这对道桥施工的顺利实施起到极大的促进作用。
关键词：道桥；水泥混凝土；路面结构；结构设计
现阶段我国城市规模呈现出不断扩大的趋势，在经济发展方面，道桥已经逐渐成为一个制约因素。现代城市交通对道桥路面的要求逐步提升，交通量大、承载能力强、行车速度较快是现代城市交通的显著特征，为在真正意义上实现对城市交通需求的满足必须对城市道桥路面结构设计工作进行有意识的加强。为人们出行的安全性与便捷性提供保障。
一、常见的水泥混凝土路面结构病害类型及其原因
1.路面裂缝
道桥面层的整体性会受到各种客观因素的影响，水泥混凝土水路面裂缝现象就是其中之一，严重时甚至导致整个面层出现被贯穿现象，面板在这一过程中受到分裂的影响成为若干块，裂缝的主要形式分为横向裂缝、纵向裂缝、交叉
裂缝、板角断裂等。导致裂缝现象出现的原因有很多种，我们主要将其总结为以下几点并进行仔细分析。
第一，混凝土的抗拉强度远远落后于路面板内温度应力与车辆荷载，干缩以及温缩是混凝土自身无法避免的现象，存在于其中的强大摩擦力会受到结构分离的影响出现荷载传递应力集中的现象。
第二，在连续车辆荷载的作用下极易导致路面板出现疲劳破坏的现象，尤其是在翘曲应力以及基础支撑强度不足的影响下，上述现象出现的概率大幅度提升。
第三，虚空、雨水以及积水现象对路面造成影响后会逐渐渗入到面板下部，基层会被水中所带有的化学物质所腐蚀，进而导致基层出现变形沉降现象。导致面板脱空现象出现的主要原因就是面板基础的不均匀沉降，其抗折能力也会出现大幅度的降低现象。
2.变形损坏
面板竖向发生位移就是指水泥混凝土路面的变形损坏，进而导致路面出现高低不平的状态，错台以及沉陷等都可对其进行直观体现。
（1）错台
错台是相邻两混凝土板块在接缝处产生相对位移，常年的车流造成混凝土板块高低不平，降低行车舒适性，进一步发展将破坏路面整体性。或是由于接缝处施工时未设置传力杆，或由于基层或路基体夯实不到位，如果接缝处渗水，受水浸蚀后基层细料和水一起从缝处挤出，使板底脱空，在车辆重复荷载的作用下，造成不均匀下沉所致；
（2）沉陷
填缝料损坏导致接缝处进雨雪水是导致沉陷现象出现的主要原因，基层以及路基体会在这一过程中被逐渐软化，并在造成路基产生沉陷的基础上导致面板的逐步下沉。
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二、道桥水泥混凝土路面结构设计要点
1.面层结构设计
水泥混凝土道桥的面层有多种铺筑方式，常见的有普通混凝土、碾压混凝土、钢筋混凝土、以及预应力混凝土等铺筑，文章主要介绍前三种。
（1）普通混凝土
其也可称为有接缝素混凝土，是指除接缝处及局部范围外，在面层板内不配置水泥混凝土面层，此种类型是目前應用最广泛的类型。道桥水泥混凝土路面的面层一般是使用等厚断面，厚度范围在十八到三十厘米之间，厚度主要是根据轴载大小、作用次数和水泥混凝土的强度确定的。面层的混凝土弯拉强度变化范围是四点零到五点零，面层使用整体式浇筑。
（2）碾压混凝土
这类面层施工时不需要使用模板，因此速度快，能很快投入使用，还可通过粉煤灰掺代水泥，进而降低工厂成本。但是，其表面平整度比较差，要在接缝处设置拉杆或者传力杆难度也很大。
（3）钢筋混凝土
此种类型只在以下情况中采用：其一，板长度比较大，加六到八米以上或者板下埋有管线等地下设施导致路基产生不均匀沉降而使板开裂；其二，板平面形状不规则。因板长度大，接缝缝隙宽，所以应该在横缝内应设置传力杆，以此为相邻板提供传荷能力。这类面层，通常比较少用。
2.基层结构设计
道桥水泥混凝土路面的面层下设置基层流，就能具有一定的抗冲刷能力和刚度，具体而言就是设置是为了防冲刷以及唧泥。如果将水泥混凝土的面层直接放在路基上，会因路基土变形量大，细料含量多以及抗冲刷能力低而产生唧泥。基层铺设后，就能减轻甚至消除唧泥现象。
但是如果是没有经过处理的砂砾基层，对其细料含量和塑性指数就有一定的要求，即两者都不能太高，否则依然会产生唧泥。所以，除非土基自身就是具有很好级配的砂砾类土，而且是良好排水条件的轻交通道桥之外，其他的都应该设基层。而且基层一定要有足够的强度和稳定性，表面也一定要平整。通过相关计算和实践都证明，使用整体性能良好的材料进行基层修建，能有效确保水泥混凝土路面的使用效果，并能最大程度的延长其使用寿命。
所以如果基层出现相对较大的塑性变形累积，这个一般是指在接缝附近的，面层板就会与其脱空，支承条件进一步恶化，进而增加板的应力；与此同时，如果基层材料中还含有一定的细料，将导致出现唧泥以及错台等病害。
3.垫层结构设计
因为水泥混凝土路面的面层刚度大，板体性强，只有良好的扩散荷载能力，传到土基顶面的荷载应力很小，一般不会超过零点零七兆帕。因而对水泥混凝土面层下的垫层强度或承载力要求不是很高，但是因水泥混凝土是脆性材料，其对土基变形的适应能力比较差，所以对其而言，重要的是要求地基提供比较稳定且均匀支承。为提供均匀支承，可以使用以下技术措施：
（1）选择优质的填料，比如，可以选择粗粒土、不易冻胀土等等，与此同时还要合理安排填筑顺序，一般都是把土质质量较差的细粒土放在下层，而上层选择优质的填料进行填筑，可以拌和不同来源和性质的填料，以此避免或减轻冻胀和收缩引起的不均匀变形。
（2）合理控制压实过程的含水量和密实度；对易冻胀土，应该在含水量接近其塑限时按轻型击实标准的压实度要求进行压实，以提供体积变化小而支承均匀的路基。
（3）软弱地基进行加固处理以减少工后沉降量和不均匀沉降量；第四，在地下水位高时，尽可能提高路基设计标高和加深边沟，以增加路床顶面离地下水位的距离；设置地下排水设施，拦截浅水层中流向路基的渗流水，或者降低地下水位。
结语：
水泥混凝土是路桥建设项目不可或缺的材料之一，在进行城市道桥路面结构设计的过程中要严格遵循国家的相关设计规范，并把握水泥混凝土道桥路面结构设计中的要点，确保道桥路面的结构强度及使用寿命。
参考文献：
[1]孟凡华，蔡晓辉.道桥水泥混凝土路面结构设计[J].建材与装饰，2015（39）.
[2]常全军.道桥水泥混凝土路面的结构设计要点[J].建筑工程技术与设计，2017（2）.
论文作者:吴文圣1,王冠2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/17
标签：混凝土论文; 路面论文; 面层论文; 水泥论文; 基层论文; 道桥论文; 结构设计论文; 《防护工程》2018年第30期论文;