【摘 要】水泥混凝土轮迹路面板的设计，应该根据当地交通条件，结合当地环境条件和材料供应情况，选择水泥混凝土轮迹路面的结构层次，做出能够给混凝土面层以均匀支撑、能够承受预期交通荷载作用、提供良好使用性能的水泥混凝土轮迹道路的路面结构，并且应达到工程经济合理、方便施工的目的。
　　【关键词】水泥混凝土；轮迹带；设计方法
　　wheel tracks with concrete design method
　　huang rui-bin，wang yan，wu jia
　　（laiwu city highway survey and design institute laiwu shandong 271100）
　　【abstract】cement concrete pavement design wheel tracks， should be based on local traffic conditions， combined with the local environmental conditions and material availability， select cement concrete pavement hierarchy wheel tracks， made to give a uniform surface layer of concrete support， able to withstand the expected traffic load role in providing good performance of cement concrete road pavement structure wheel tracks， and should reach the project economical， convenient for construction purposes.
　　【key words】cement concrete；wheel track tape；design method
　　水泥混凝土轮迹路面板的设计，与普通水泥混凝土路面设计不完全相同。wWW.11665.cOm由于轮迹带路面板的宽度较小，一般在1.0m以下；可用的板长变化范围较大，一般可在1.5～3.0m范围内取值，因此在荷载的作用下板的受力状况与全幅水泥混凝土路面有很大的不同，且板长的变化对荷载应力的影响较大，因而对荷载应力的影响因素比全幅混凝土路面板要多，所以全幅水泥混凝土路面的设计中荷载应力的计算不适用于轮迹道路。
　　由于水泥混凝土轮迹带路面板与全幅水泥混凝土路面所用材料相同，材料的参数都是一致的，所以材料在板内应力的重复作用下，其疲劳损耗是相同的；温度应力只与材料参数、板的尺寸、环境条件有关，因此温度疲劳应力的计算与全幅水泥混凝土路面相同。在轮迹道路的设计，中荷载应力疲劳系数和温度疲劳应力的计算，参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（jtg d40-2002）。
　　1. 轮迹带路面板尺寸的设计
　　1.1 设计控制指标的确定。
　　（1）由于混凝土的抗弯拉强度比抗压强度低的多，在车轮荷载的作用下，当弯拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土板便产生断裂破坏。且在车轮荷载的重复作用下，由于混凝土的疲劳损耗，混凝土板会在低于其抗弯拉强度时产生破坏。此外，混凝土路面板的疲劳破坏，不仅与荷载重复作用次数有关，而且与温度周期性变化产生的温度翘曲应力的重复作用有关。为使路面能经受住车轮荷载的多次重复作用，抵抗温度翘曲应力，混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度。
　　（2）路面板为防止两种因素综合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力σp 与温度疲劳应力σt 之和，不超过混凝土的抗弯拉强度fcm ，即γγ（σp+σt ） fcm 。 γγ考虑结构和材料变异性的可靠度系数。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》，取目标可靠度为80%，变异水平等级为高级时的可靠度系数为 1.09，因此，取混凝土板的疲劳弯拉应力为控制指标。
　　1.2 设计参数的研究。
　　首先，轴载换算方法，参考《公路水泥混凝土路面设计规范》计算方法确定；然后，由于水泥混凝土轮迹道路等级较低，一般只设一层基层，因此当量回弹模量按下式计算。
　　1.3 荷载疲劳应力计算方法研究。
　　（1）荷载疲劳应力，相当于标准轴载作用在临界荷位处所产生的应力在设计使用期内引起的累计疲劳损耗。轮迹带的宽度，是根据当地行使车辆的轮迹分布确定的，为满足各种轮迹分布条件下的设计要求，我们取轮迹带宽70cm、80cm、90cm、100cm分别建立有限元模型进行计算，在宽度确定的情况下，水泥混凝土板的板底拉应力，与板的长度、厚度、水泥混凝土模量、基层顶面当量回弹模量有关。
　　（2）对于水泥混凝土轮迹路面而言，只有无传力杆的横向裂缝，纵缝为自由边，接缝的传荷依靠的是横缝处集料间的嵌锁作用，且随接缝的宽度和基层的刚度而变化。由于轮迹带较窄，所以接缝的宽度一般小于1.0m，且水泥混凝土轮迹路面的基层通常刚度较小，导致了传荷能力较弱。综合上述因素

规定水泥混凝土轮迹路面考虑接缝传荷能力的应力折减系数为1.0。
　　（3）荷载应力疲劳系数的确定，参考《公路水泥混凝土路面设计规范》取值。水泥混凝土板受力分析都是在静载的条件下进行的，然而车辆在路面上以一定的速度行使过程中施加给路面板的是动载。因而在设计过程中应该考虑这种震动荷载对板的疲劳损耗的影响。
　　1.4 温度疲劳应力的计算。
　　参考《公路水泥混凝土路面设计规范》（jtg d40-2002）温度疲劳应力可用下式表示：σrt=kt σtm ， σrt温度疲劳应力， σtm 最大温度梯度时的温度翘曲应力， kt 虑温度翘曲应力年变化所产生的累计疲劳损伤系数。 1.5 半刚性基层层底拉应力计算。
　　半刚性基层轮迹道路结构的选取，应根据基层材料的模量、土基模量、面层水泥板的长度，通过查上图表层层底拉应力小于基层材料容许拉应力，从而确定合理的基层厚度。由于半刚性基层的模量一般较大，可以给面层水泥混凝土板提供良好的支撑，因而在板底产生的弯拉应力相对较小，为了减小基层厚度，半刚性基层轮迹道路水泥混凝土板的长度宜取较大值，可取2.0～3.0m。
　　2. 轮迹带设计步骤
　　（1）水泥混凝土轮迹道路轮迹带的设计可由以下步骤组成：收集与分析交通量资料——根据交通量资料确定轮迹路面断面形式，轮迹带、中间带的宽度——结构组合设计——拟定路面板的尺寸——进行验算荷载疲劳应力、温度疲劳应力、验算板底拉应力与应验算层底拉应力——拟定结构调整（如果最初拟定的轮迹路面板不能满足半刚性基层层底拉应力不能满足要求，应进行路面结构的调整。调整的方法有：减小板的长度；增大板的厚度；增大基层顶面当量回弹模量。为增加基层顶面当量回弹模量，可以提高基层模量、增大基层厚度、增大路基的回弹模量等方法。调整原则：当板的长度较大时，板长度的变化对板底荷载应力的影响不明显，此时应以调整板厚和基层当量回弹模量为主；当板的长度较小时，基层模量的变化对板底荷载应力的影响不明显，此时应以调整板的长度和厚度为主；当板厚较小时，板的厚度的变化和基层模量的变化对板底荷载应力的影响相对不明显，此时应以调整板长为主；当板厚较大时，板厚和基层模量的变化对板底荷载应力的影响较明显，应以调整板厚和基层模量为主。轮迹板调整时应根据本原则进行，以使调整最有效、工程最经济。若半刚性基层层底拉应力不能满足要求，应对结构进行调整。对基层层底拉应力影响较为显著的因素为板的长度和基层的厚度，结构调整时，应以调整板的长度和基层厚度为主。）——重新验算调整后的结构，使之满足要求——确定轮迹道路结构。
　　（2）水泥混凝土轮迹道路宜采用现浇水泥混凝土轮迹带，对于特殊地区，在不具备现浇混凝土施工能力的情况下，可考虑轮迹带采用预制板结构。为了方便施工，轮迹板的尺寸不宜过大，板长宜取0.5m左右，由于接缝过多仅适用于低速行车，行车速度不宜超过20km/h。预制板结构仅适用于交通量极小地区，因此对预制板结构的轮迹道路可不做设计，采用长0.5m、厚0.16m预制板，15cm排水基层，土基不小于30mpa 即可满足荷载应力的要求。
　　参考文献
　　[1] 白常火，水泥混凝土轮迹道路设计方法初探[j]，西部探矿工程，2003，11.
　　[2] 邓学钧，刚性路面设计[m]，人民交通出版社，2005.
　　[文章编号]1006-7619（2013）06-28-585