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出版者:人民交通出版社

作者:杨锡武 梁富权

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:2002-3

价格:12.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787114041891

丛书系列:

图书标签:

• 公路工程
• 水泥混凝土路面
• 路面结构设计
• 典型结构
• 公路建设
• 交通工程
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• 路面设计
• 公路技术
• 工程实践

公路水泥混凝土路面典型结构设计方法 内容概要 本书深入探讨了公路水泥混凝土路面的典型结构设计方法。书中详细阐述了混凝土路面设计的基本原理、技术要求以及不同交通荷载和环境条件下，各种典型结构的适用性与优缺点。本书旨在为道路工程技术人员提供一套系统、实用的设计指导，帮助他们掌握混凝土路面设计的核心要素，并能独立完成各类公路工程的混凝土路面设计任务。 第一部分：混凝土路面设计基础 本部分奠定了混凝土路面设计所需的基本理论知识。 第一章：混凝土路面概述 1.1 混凝土路面的发展历程与优势： 追溯混凝土路面从早期应用至今的发展演变，重点分析其相较于沥青路面的结构耐久性、抗车辙能力、养护便利性等突出优势，以及在不同气候条件和交通荷载下的适应性。 1.2 混凝土路面的基本组成与功能： 详细介绍混凝土路面由基层、底基层（如设置）、垫层（如设置）、面层（混凝土板）等关键组成部分的材料特性、相互作用机制以及各自承担的功能，如分散荷载、支撑混凝土板、提供排水等。 1.3 混凝土路面设计的原则与目标： 阐述混凝土路面设计的首要原则，包括安全、耐久、经济、环保、舒适等。明确设计的目标是满足交通荷载、环境因素、材料特性等多重约束下的长期服务要求，确保路面结构完整性和使用性能。 1.4 混凝土路面设计的关键影响因素： 梳理影响混凝土路面设计的核心要素，包括交通荷载（轴载、交通量）、气候条件（温度变化、降水、冻融）、地质水文条件（土壤承载力、地下水位）、材料性能（水泥、骨料、外加剂的种类与性能）、施工工艺与质量控制等。 第二章：交通荷载与环境作用分析 2.1 交通荷载的统计与分析： 讲解如何根据项目实际情况，对未来交通量、车辆轴载分布（包括标准轴载和超载轴载）进行科学的统计与预测。介绍不同设计标准对轴载当量化的方法，例如交通量折算成等效标准轴次。 2.2 温度应力与收缩应力的分析： 深入分析温度变化和混凝土早期水化过程中产生的收缩对混凝土路面结构产生的影响。讲解温度梯度在混凝土板内部产生的弯曲应力，以及收缩变形引起的拉应力，以及这些应力如何影响路面的开裂和变形。 2.3 冻融循环对路面的影响： 阐述寒冷地区冻融循环对混凝土材料性能和路面结构稳定性的破坏机理。分析霜冻膨胀、融沉以及由此引起的板体破坏（如板角破坏、板体断裂）等现象。 2.4 湿气与水的作用： 探讨地下水、地表水以及降水渗透对路基、基层和混凝土板的影响。分析水对混凝土材料的侵蚀作用，以及水在路面结构中的滞留可能导致的损害，如板底唧泥、基层软化等。 第三章：混凝土材料的性能要求 3.1 水泥混凝土的技术规范与性能指标： 详细介绍用于公路水泥混凝土路面的水泥品种选择、强度等级要求（如C30、C35、C40等），以及拌合物的和易性、抗压强度、抗折强度、耐久性（抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性等）等关键性能指标的测定方法和标准。 3.2 粗骨料与细骨料的选择与要求： 阐述粗骨料（碎石、卵石）和细骨料（砂）的粒径、级配、形状、坚固性、洁净度等对混凝土性能的影响。强调选用优质、稳定的骨料是保证混凝土路面质量的基础。 3.3 外加剂的应用与作用： 介绍减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、抗裂剂等常用外加剂在改善混凝土性能方面的作用。说明如何根据设计要求和施工条件，合理选择和掺量使用外加剂，以达到优化拌合物性能、提高混凝土耐久性和抗裂性的目的。 3.4 钢筋与纤维增强材料： 探讨在混凝土路面设计中，何时需要使用钢筋（如纵向、横向受力钢筋、传力杆、锚固钢筋）以及纤维（如钢纤维、聚丙烯纤维）进行增强。分析钢筋和纤维在提高混凝土板的抗拉能力、抵抗裂缝发展、增强整体性方面的作用。 第二部分：典型混凝土路面结构设计 本部分将重点介绍几种常见的混凝土路面结构形式及其设计方法。 第四章：无接缝整体式混凝土路面（JPC）设计 4.1 JPC路面结构特点与适用性： 介绍无接缝整体式混凝土路面（Jointless Pavement）的基本概念，分析其优点，如避免了接缝处的应力集中和维护问题，能够提供更平顺的行车道。说明其在特定环境（如温度变化较小、交通量适中）下的适用性。 4.2 JPC路面的设计流程与参数选取： 详细阐述JPC路面的设计流程，包括荷载计算、板厚设计、材料选择、接缝（如设置的胀缝、缩缝）设计（虽然名为无接缝，但某些设计可能仍考虑控制裂缝）、以及基层与底基层的设计。重点讲解如何根据交通荷载、土壤支撑情况以及材料性能，确定最佳的板厚和配筋（如设置）。 4.3 JPC路面的温度与应力分析： 重点分析JPC路面在温度变化下的应力分布情况，以及如何通过调整板厚、材料性能或设置纵向缩缝来控制温度裂缝的产生。 第五章：接缝式混凝土路面（JPCP）设计 5.1 JPCP路面结构特点与基本类型： 介绍接缝式刚性路面（Jointed Plain Concrete Pavement）作为最常见的混凝土路面形式。分类介绍具有胀缝、缩缝、假缝等不同接缝类型路面的结构特点、功能以及它们在控制混凝土板变形与应力方面的作用。 5.2 JPCP路面的板厚设计： 详细讲解板厚设计的方法，通常采用基于应力分析的经验公式法、基于可靠度设计法或基于疲劳损伤分析法。介绍如何根据交通荷载（标准轴次数、轴载）、路面材料强度（抗折强度）、基层和底基层的承载力（模量）以及设计允许的疲劳损伤累积来计算所需的混凝土板厚度。 5.3 JPCP路面的接缝设计： 重点阐述不同类型接缝的设计要求。包括胀缝（防止挤压破坏）、缩缝（控制温度和收缩裂缝）、假缝（引导裂缝）、以及传力杆和键槽（用于接缝处传递荷载、保持板高一致性）的设计原则、间距、宽度、深度以及材料的选择。 5.4 JPCP路面的基层与底基层设计： 阐述基层（如水泥稳定碎石、沥青碎石）和底基层（如级配碎石、砂砾）在JPCP路面结构中的作用，如分散荷载、提供均匀支撑、隔离以及排水。介绍其材料选择、厚度设计以及模量要求。 第六章：配筋混凝土路面（PRCP）设计 6.1 PRCP路面结构特点与设计理念： 介绍配筋混凝土路面（Paved Reinforced Concrete Pavement）是将钢筋（通常为钢网或钢筋网）与混凝土结合的设计方式。分析其设计理念在于利用钢筋承担大部分拉应力，从而减小混凝土板的厚度，提高路面的整体性和抗裂性能。 6.2 PRCP路面的钢筋布置与计算： 详细介绍PRCP路面的钢筋类型（如钢网、钢筋网）、直径、间距、搭接长度等。阐述如何根据混凝土板的应力状态，计算所需的钢筋配置量，以确保钢筋能够有效承受拉应力，并与混凝土协同工作。 6.3 PRCP路面的板厚与接缝设计： 与JPCP相比，PRCP通常可以采用较薄的板厚。介绍其板厚设计与JPCP的区别，以及在接缝处理上的特殊要求，例如可能采用更少的接缝或采用特殊设计的接缝。 6.4 PRCP路面的施工要点： 强调PRCP路面施工过程中钢筋的固定、保护层的控制以及混凝土浇筑的连续性等关键技术要求。 第七章：纤维增强混凝土路面（FRCP）设计 7.1 FRCP路面结构特点与优势： 介绍纤维增强混凝土路面（Fiber Reinforced Concrete Pavement）是将各种纤维（如钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等）加入混凝土拌合物中的设计。分析纤维的加入如何显著提高混凝土的抗拉强度、抗裂性能、韧性以及抗冲击性。 7.2 纤维的种类、掺量与性能影响： 详细介绍不同种类纤维的特性、作用机理以及对混凝土性能的影响。说明如何根据设计目标，合理选择纤维类型、粒径、长度以及掺量，以优化混凝土的宏观与微观性能。 7.3 FRCP路面的板厚与接缝设计： 讨论FRCP路面在板厚设计上，由于其增强的抗裂性能，可能比普通混凝土路面更薄。分析纤维的加入对接缝设置的影响，可能减少接缝的数量或改变接缝的设计形式。 7.4 FRCP路面的性能评估与设计方法： 介绍如何通过试验室测试和现场验证来评估FRCP路面的性能，并探讨其设计方法，可能结合传统的混凝土路面设计方法，并考虑纤维的增强效应。 第三部分：混凝土路面设计的补充与深化 本部分将涉及混凝土路面设计的其他重要方面。 第八章：基层与底基层设计 8.1 基层材料的种类与性能要求： 详细介绍水泥稳定碎石、沥青稳定碎石、级配碎石等常用基层材料的性能指标、配合比设计和施工要求。 8.2 底基层材料的选择与作用： 阐述底基层材料（如砂砾、级配砂砾）的选择原则，其主要作用是提高路基的整体承载能力，改善排水，并防止基层材料与路基土相互渗透。 8.3 基层与底基层的厚度设计： 讲解如何根据路面结构层整体受力分析，以及路基土的承载能力，计算基层和底基层的最小厚度，以满足分散荷载和提供稳定支撑的要求。 第九章：排水与路基防护设计 9.1 混凝土路面排水系统的设计： 强调良好的排水是保证混凝土路面耐久性的关键。介绍路面排水构件（如横坡、纵坡、排水沟、盲沟、排水孔）的设计原则、尺寸和布置方式。 9.2 路基排水与防护： 阐述路基的排水设计，特别是对于高填方、低填方或边坡地段的路基，如何通过截水沟、排水沟、挡土墙等措施，防止地表水和地下水对路基的侵蚀和破坏。 9.3 冻胀土地区的路基处理： 针对寒冷地区，介绍针对冻胀性土质路基的处理措施，如换填、排水、隔水层等，以减轻或避免冻胀对路面的损害。 第十章：混凝土路面设计中的可靠度与风险评估 10.1 可靠度设计理论在路面设计中的应用： 介绍以可靠度理论为基础的路面设计方法，分析其相较于传统确定性设计方法的优势，即能够量化设计结果的可靠性，并考虑各种不确定性因素。 10.2 影响路面设计可靠度的因素： 讨论交通荷载、材料性能、施工质量、环境变化等因素对路面设计可靠度的影响，以及如何通过设计参数的选取来提高可靠度。 10.3 风险评估与方案比选： 介绍在路面设计过程中进行风险评估的方法，包括识别潜在风险、分析风险发生的可能性与后果，并基于风险评估结果，对不同设计方案进行经济技术比选，以选择最优的设计方案。 附录： 常用设计规范与参考资料列表 设计计算表格示例 材料性能参数参考表 本书的编写力求严谨、实用，紧密结合工程实践，旨在成为公路水泥混凝土路面设计人员案头的得力助手。

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说实话，我拿到这本书的时候，心里其实是有点忐忑的，毕竟“典型结构设计”这个主题听起来就意味着大量的计算和规范的引用，很容易变成一本枯燥的“查表大全”。然而，这本书真正让我眼前一亮的地方，在于它对设计思想的深度挖掘和阐述。它并没有仅仅停留在“怎么算”的层面，而是花了相当大的篇幅去探讨“为什么这么算”。比如，在论述路面结构层之间相互作用机制时，作者引用了多篇前沿研究成果，将传统的刚度系数法和更现代的有限元分析思想进行了巧妙的融合对比，让读者能深刻理解结构层厚度优化背后的力学原理。书中对于不同交通荷载等级、不同气候条件下的适应性调整策略的讨论，也显得尤为细腻和人性化。它没有给出“万能药”式的单一设计方案，而是强调了设计的“适应性”和“迭代性”，这一点体现了作者深厚的工程经验和开阔的视野。读完后我感觉，自己对路面结构设计不再是机械地套用公式，而是多了一种从整体性能和长期耐久性角度去审视问题的能力，这种思维上的升华，是任何一本纯粹的“工具书”都无法给予的宝贵财富。

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这本教材的装帧设计相当朴实，封面配色以灰白为主色调，给人一种专业、严谨的视觉感受。内页纸张的质感也挺好，印刷清晰，图表线条分明，即便是初次接触这方面内容的读者，也能比较轻松地辨识和理解其中的复杂结构示意图。翻开书本，最先映入眼帘的是目录，它清晰地勾勒出了整个知识体系的脉络。章节划分得非常合理，从基础理论到具体的设计参数选取，再到实际的施工控制要点，层层递进，逻辑性极强。比如，在介绍集料级配要求的那一章，作者没有停留在理论公式的堆砌，而是通过大量的工程实例对比，直观地展示了不同级配对路面性能的实际影响，这一点对于我们这些需要将理论应用于实践的工程人员来说，简直是太重要了。我特别欣赏作者在处理一些关键设计步骤时的那种“手把手”的教学方式，即便是一些公认比较晦涩的计算环节，也被分解成了若干个小步骤，辅以清晰的文字说明和必要的数学推导，大大降低了学习的门槛。整体来看，这是一本非常适合作为高校土木工程专业高年级教材或者公路工程师的案头参考书的佳作，其扎实的理论基础和面向工程应用的实用性达到了一个很好的平衡点。

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这本书的排版和细节处理简直是教科书级别的典范。我尤其注意到，书中对于各种标准符号和缩写的使用保持了高度的一致性，这在长篇技术文献中是多么难得！很少有技术书籍能做到在全书范围内对诸如“弯拉强度”、“抗剪模量”等核心参数的定义和单位标注都做到一丝不苟。更值得称赞的是，作者在引用国家或行业标准时，往往会附带标注该标准的最新版本信息（虽然没有直接提供全文，但提供了索引），这对于我们做实际项目的人来说，确保设计依据的“时效性”至关重要，避免了使用过时规范带来的风险。此外，书中插入的许多照片质量非常高，它们展示的不仅仅是成品路面，更有施工过程中的关键节点——比如基层摊铺的均匀性控制、接缝的养护细节等，这些“现场感”极强的图片，极大地弥补了纯文字描述的局限性，让抽象的规范要求变得具体可感。可以说，这本书在编辑和校对环节上投入的精力，直接决定了它在专业性上的高度。

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我个人认为，这本书最强大的地方在于它对“不确定性”的量化处理能力。在实际的工程设计中，我们面对的从来不是一个确定性的世界，材料性能的波动、施工精度的差异、未来交通量的预估误差，都要求设计必须具备一定的冗余度和可靠性。这本书在这方面做得非常出色，它引入了可靠性设计理论，并将其巧妙地融入到厚度计算的迭代过程中。它详细解释了如何通过概率分布来确定一个既能满足安全要求又不会过度浪费材料的结构厚度。书中对比了两种不同安全系数确定方法的优劣，并结合实际案例说明了在不同风险等级项目中的适用场景。这种严谨的概率论和统计学方法在工程力学中的应用，使得全书的论述充满了科学的严密性。读完这部分内容后，我对于如何向业主或监管部门论证我所提出的结构方案的合理性和经济性，都有了更加坚实和有力的理论支撑，这对于提升个人在项目决策中的话语权是极其有帮助的。

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从内容覆盖的广度来看，这本书展现了作者对现代公路工程领域发展趋势的深刻洞察。它不仅涵盖了传统的水泥混凝土路面设计要素，还专门辟出章节探讨了高性能混凝土的应用，包括早强混凝土、高粘度混凝土在特殊结构部位的应用案例和设计考量。更让我惊喜的是，书中对路面结构层间的界面处理技术也进行了详尽的论述，这一点往往是很多基础教材所忽略的“薄弱环节”。作者深入分析了层间粘结不良可能导致的早期破坏模式，并提供了如界面层材料选择、施工温度控制等一系列预防措施。这种将结构设计与施工质量控制紧密结合的叙事方式，使得整本书的实用价值倍增。它不再是仅仅告诉工程师“应该做成什么样”，而是告诉你“如何保证做成那个样子，以及如果做错了会有什么后果”。这种前瞻性视角，让这本书超越了一般的教科书范畴，更像是一部集理论、标准、经验和教训于一体的综合性技术手册。

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