预应力混凝土路面设计

2024-05-30

预应力混凝土路面设计（通用8篇）

预应力混凝土路面设计篇1

在中国, 优质沥青主要依靠进口, 价格昂贵, 而水泥资源相对丰富, 因此, 水泥混凝土路面近几年得到迅速发展。从中国路面的现状来看, 普通混凝土路面常发生挤碎、拱起、错台、唧泥等病害, 很有必要对现有混凝土路面进行结构和技术的革新。由于预应力混凝土路面具有很多传统的混凝土路面无法比拟的优点, 加之近代预应力技术有了新的发展。为改善传统路面的不足, 适应交通运输的发展, 有必要开展特殊混凝土路面的研究工作。预应力混凝土路面是种预先加入预应力增加受拉强度的路面。它的长期使用性能明显比其它的混凝土路面好, 并且由于板长长、接缝少, 改善了行车舒适性。

合理的预应力路面设计应妥善地考虑下列因素:a.路面使用年限和使用特征;b.交通量和交通组成;c.临界荷位;d.混凝土强度与疲劳破坏;e.土基和基层, 即地基刚度和基层顶面摩阻系数;f.荷载应力计算方法;g.预应力路面接缝设计;h.板端锚固区的设计;i.预应力损失的计算;j.排水设计。

1 预应力混凝土路面的优缺点

1.1 许多研究工作表明预应力混凝土路面有以下几方面的优势:

1.1.1路面板厚度只需传统混凝土路面板厚的40%~60%, 就能提供很高的承载力和较高的抗变形能力, 对减薄机场道面的厚度非常有利。

1.1.2预应力混凝土路面由于板较长, 接缝数量可大大减少, 改善了行车的平稳性。

1.1.3预应力的存在使路面板体性较强, 边角软弱部分得以改善, 大大减少了横向开裂的可能性, 提高了路面的耐久性。

1.1.4预应力混凝土路面的用筋量少于除贫混凝土外其他路面。

1.1.5从国外已建路面的使用状况来看, 预应力混凝土路面几乎30年不需大修, 养护需求也较少。

1.2 其主要缺点在于:

1.2.1从经济观点来看, 虽减薄了路面板的厚度, 但需大量的预应力筋腱, 施工工艺较复杂, 手工操作的工作量大, 难以实现机械化、自动化施工, 初期投资较大。

1.2.2虽然预应力混凝土路面板可以做得较长, 但随长度的增加, 由路基约束所引起的张拉应力也随之增大, 另外, 板的位移量也会增大, 这对横向接缝的设计要求很严, 同时对路基摩擦约束要尽可能小。

1.2.3对施工队伍人员素质要求较高, 并需进行严格的质量控制。

2 预应力混凝土路面的设计

2.1 预应力路面的结构构造和组合设计

路基、垫层、基层、路面横向坡度、路肩、排水及材料选型与要求等与普通混凝土路面相同。尽管预应力路面在较弱的地基上, 仍然表现出令人满意的性能, 但考虑到路面板较薄, 为了防止路面的破坏, 仍采用较强的地基, 同普通混凝土路面。

与普通混凝土路面不同, 预应力混凝土路面因其板长长, 为防止过多的预应力损失和板底的不利约束, 需对基层顶面进行处理, 采用加铺滑动层来减小摩擦系数。

2.1.1 临界荷位

根据有限元分析可知, 产生最大综合损坏的临界荷位, 应选用板的纵缝边缘中部。

2.1.2 推荐设计程序

由于预应力路面的板厚和板端预应力值均为未知, 因此, 必须给定一个量, 方能计算求解。推荐下列设计步骤:

a.收集交通资料, 根据普通混凝土路面设计参数的确定方法, 计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne, 确定基层顶面的综合回弹模量Es、地基反应模量K及基层顶面的摩擦系数μ, 确定混凝土的设计强度fcm和混凝土面板的最大温度梯度计算值Tg。

b.预应力路面一般采用矩形, 最合适的板长一般为90~210m, 过长需足够大的预应力克服板底摩擦阻力和预应力损失;过短则需较多的接缝和张拉点。根据当地环境状况选择适当的板长。气候干燥炎热的地方, 建议取小值。结合路面的交通量和预应力筋所需的最小保护层, 假定一个初始板厚。一般地, 对于公路来说, 预应力路面板厚应略大于相应素混凝土路面的0.65倍;对于机场而言, 应是0.6倍。对于中国公路而言, 考虑到运输繁忙和超载现象严重, 建议预应力路面的板厚取相应素混凝土路面板厚的0.7~0.75倍。

c.应力值fp的确定

由式 (1) 进行计算确定所需的预应力值fp (式中:应力比SR根据Ne查表来确定) 。

式中:符号意义同前。

从预应力筋的实际间距和经济使用方面考虑, 如果求得的预应力值fp>4.5MPa, 则需增大路面板厚, 重新计算。

d.预应力筋的布置可按下式进行确定。

式中:Yt为预应力筋间距 (cm) ;fs为预应力筋中的容许张拉应力 (扣除预应力损失) (MPa) ;As为预应力筋截面积 (cm2) ;h为所选路面板厚 (cm) ;fp为由 (3) 确定的预应力值 (MPa) 。

e.根据 (4) 的计算结果, 结合所推荐的临界荷位, 采用有限元程序进行验算, 验算标准为控制由荷载应力和温度应力综合疲劳作用所产生的疲劳断裂, 即

式中:σL为标准轴载产生的最大纵向荷载应力;σt为等效温度梯度所产生的最大横向温度翘曲应力;σs为混凝土的等价抗弯拉疲劳强度, σs=fcm+fp-fF, fcm、fF、fp含义同前。

f.对于横向预应力的确定, 根据 (5) 的计算所得的最大横向应力与混凝土的容许弯拉强度 (建议取0.8倍的抗弯拉强度) 的比较而定。对于横向预应力各国意见不统一, 一般认为, 当板宽不超过7 m时, 可不设横向预应力, 但为了安全起见, 要求在横向配置一定数量的防止开裂并起到固定、支撑纵向预应力钢索的构造钢筋。横向钢筋配置可按中国刚性路面设计规范中连续配筋混凝土路面选用。横向钢筋采用螺纹钢筋, 其最小配筋率为纵向配筋率β的1/8。并且布置应符合:a.横向钢筋间距不大于80 cm;b.横向钢筋位于纵向钢筋之下。

式中:Es为钢筋弹性模量 (MPa) ;fsy为钢筋屈服强度 (MPa) ;其余符号同前。

2.2 接缝设计

预应力混凝土路面的接缝设计应遵循以下原则:

a.接缝必须能容许板端发生位移, 能够不被压坏;

b.交通荷载不会使接缝产生过大的挠度的应力;

c.接缝材料必须耐磨、抗疲劳和防腐;

d.接缝应密封防止水和不可压缩的杂物进入;

e.损坏部分的修补应当方便易行;

f.接缝的施工程序应与预应力的张拉方法相协调;

g.接缝的建造费用应尽量低。

一般在板端接缝下设置钢筋混凝土枕梁, 以提供接缝处较强的地基和路面的连续性。因预应力路面对接缝的要求较高, 接缝的形式选择可参照桥梁中的伸缩缝。

2.3 预应力路面板端部锚固区设计

锚固区设计时既要保证在张拉钢筋时锚具下锚固区的混凝土不开裂和不产生过大的变形, 又要求计算锚具下所需配置的间接钢筋须满足局部受压承载力的要求。

摘要：混凝土的主要特性就是抗压强度远大于抗拉强度, 预应力混凝土路面就是充分利用这一特性, 事先在工作截面上施加压应力, 以提高它的抗弯拉强度, 提高承受荷载能力。因为混凝土路面存在的优势与特色, 就这种路面的应用与设计进行了简要的分析。

关键词：预应力,混凝土,设计

预应力混凝土路面设计篇2

关键词：路桥施工预应力混凝土应用技术

预应力混凝十就是在混凝土构件承受使用荷载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加压应力，造成一种人为的应力状态。当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵消混凝上的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区混凝土就会产生拉应力，可推迟混凝土裂缝的出现和发展。这种在构件承受荷载以前预先对受拉Ⅸ混凝上施加压应力的结构构件，就称为预应力混凝土构件。预应力混凝土具有以下优点：抗裂性好，刚度大：节省材料，减小自重：提高受压构件的稳定性：提高构件的耐疲劳性。由于预应力混凝土技术具有明显优势，因此在路桥工程中广泛使用。

一、预应力混凝土路面类型

据现有资料，国外做法大致可将预应力路面分为两大类：单独型板的路面和连续型板的路面。单独型路面就是配置一定数量的预应力钢筋，由间隔较长的膨胀缝，相隔离的路面组成。按施加预应力的先后次序又可分为先张法和后张法两种。这与房屋、桥梁上的做法相同，一般多采用后张法。连续型路面就是无筋路面，因无膨胀缝而得名，这种路面可以做得很长，按照施加预应力的方法可发为千斤顶加力和白加应力。千斤顶加力是一般在两个固定的锚固端问，浇筑混凝土，并留有空隙放置加力千斤顶，待混凝土硬化达到规定强度后，用千斤顶从两端加力，达到规定压力时，将两端空隙封闭。自应力路面不用千斤顶加力，而是选用膨胀水泥，混凝土硬化，体积增大，由于两端受有约束而使混凝土自动产生内压应力。一般认为，“单独型”板的路面要好于连续型板的路面。主要原因是扣除路基摩阻后的预应力在有膨胀缝路面中几乎保持常量，而在连续型板中，板不能自由膨胀，且又很长，从而使其应力随外界温度、湿度变化很大，很难对所需的预应力进行估计。因此，工程上多采用“单独型”路面。连续型路面还处于研究、试验阶段，实际应用不多。

二、预应力混凝土路面的优缺点

许多研究工作表明，预应力混凝土路面有以下几方面的优点：

（一）路面板厚度只需传统混凝土路面板厚的40～60％，就能提供很高的承载力和较高的抗变形能力，对减薄机场道面的厚度非常有利。

（二）预应力混凝土路面由于板较长，接缝数量可大大减少，改善了行车的平稳性。

（三）预应力的存在使路面板整体性较强，边角软弱部分得以改善，大大减少了横向开裂的可能性，提高了路面的耐久性。

（四）预应力混凝土路面的用筋量，少于除混凝土外其他路面。据国外研究指出，用于正常预应力设计所需的钢筋量约为2.7125kg／m，这远少于连续配筋路面。从国外已建路面的使用状况来看，预应力混凝土路面几乎30年不需大修，养护需求也较少。对于较长使用年限的主要问题就是来自路面的磨耗，但预应力混凝土路面要比传统混凝土路面来看，初期投资，但养护面的磨耗要小。就其费用与传统混凝土路面相比，费用几乎为零，并且减少了由于养护所延误的时间等因素。其主要缺点在于：（1）从经济观点来看，虽然减薄了路面板的厚度，但需大量的预应力筋。施工工艺较复杂，手工操作的工作量大，难以实现机械化、自动化施工，初期投资较大。（2）虽然预应力混凝土路面板可以做得较长，但随着长度的增加，由路基约束所引起的张拉应力也随之增大，另外，板的位移量也会增大，这对横向接缝的设计要求很严，同时对路基摩擦约束要尽可能小。

三、混凝土质量控制

（一）材料的质量和性能是直接影响工程质量的主要因素，主要材料为碎石，水泥、添加剂等。混凝土拌合料中用的骨料按其粒径大小分为细骨料和粗骨料两种，混凝十用的粗骨料，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的l/4，且不得超过钢筋最小问距的3/4，同时考虑到顶拌混凝上泵送的特点，最好将石了的最大粒径控制在标准之内。水泥的品种及质量是控制混凝土强度的关键之一，根据设计要求选用符合要求的水泥，水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准等规定。

（二）影响混凝质量的一个重要因素是混合料的拌和质量，即配合比的确定，施工配合比应根据设计的混凝土强度等级和质量检验以及混凝土施工和易性等要求確定。充分考虑工程项目的特点、气候条件、混凝土输送方式等因素进行配制。进入拌和机的砂石料必须准确过秤，磅秤使用前应检查校正。浇筑混凝土时，应注意防止混凝土的分层离析，混凝土拌合物运至浇筑地点后，应立即浇筑入模．混凝上由料斗，漏斗内卸出进行浇筑混凝土的高度不得超过2m。混凝土的振捣应由使用功率不小于22 kw的平板式振捣器，插入式振捣器和振动梁配套作业。浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇时间宜缩短。应在前层混凝十凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。混凝上在浇筑及静置过程中．应采取措施防止产生裂缝，混凝上因沉降及干缩产生的非结构性的表面裂缝，应在混凝土终凝前予以修整。

（三）混凝上表面修整完毕后应进行养生，使混凝土板在开放交通前具有足够的强度和质量，如果养护不好或养护不及时，混凝土发生脱水现象。混凝土的养护方法、时间与自然温度、混凝t成分有关，当平均温度高于5℃的条件用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，应在混凝土浇筑完毕后的12h内进行，最少不得少于7d。

四、路基约束

任何混凝土板和其下的基层问都存在摩阻约束，该约束阻止板随温度、湿度的变化而移动。在预应力混凝土路面中，尽量减小该摩擦力是非常重要的，因为它是引起预应力损失的主要因素，同时它也决定着板的长度。尽管国外在这方面已做了不少工作，但摩擦系数的大小仍难以确定。许多室内试验所确定的摩擦系数都比现场的小，这是因为室内未能真实反映现场的状况。为了减小摩擦，通常采用一层砂土覆盖防水纸、砂和油毛毡或砂和聚乙烯薄膜。

结论

总之，预应力混凝土路面具有很多传统的混凝土路面无法比拟的优点，加之近代预应力技术有了新的发展，为改善传统路面的不足，适应交通运输的发展，有必要开展特殊混凝土路面的研究工作。预应力混凝土路面是一种预先加入预应力增加受拉强度的路面。它的长期使用性能明显比其它的混凝土路面好，并且，因为板长长，接缝少，改善了行车温馨性。

参考文献

[1]邓树森.预应力混凝土路面在路桥施工中的应用[J].建材与装饰下旬.2011（5）

[2]姚辉国.浅谈预应力混凝土路面在路桥施工中的应用[J].黑龙江科技信息.2010（22）

[3]刘凤杰.预应力混凝土路面在路桥施工中的应用[D].中外医疗.2006（7）

[4]郝建民.对预应力混凝土路面设计方法研究[J]．中小企业管理与技.2008（1）

预应力混凝土路面设计篇3

由于预应力混凝土路面提高了截面的实际抗弯强度, 因而在相同的荷载作用下, 路面松的厚度比普通混凝土路面要薄, 一般为10~15cm。如果再薄会使路面板产生过大的挠度, 对路面板的耐久性和地基的稳定性都不利, 另外, 也增大了施工难度。预应力使混凝土路面板长可大大增大, 一般取90~120m, 国外也有长达150~300m。

2 预应力混凝土路面的优缺点

2.1 许多研究工作表明预应力混凝土路面有以下几方面的优势:

2.1.1 预应力的存在使路面板体性较强, 边角

软弱部分得以改善, 大减少了横向开裂的可能性, 提高了路面的耐久性。2.1.2预应力混凝土路面的用筋量少于除贫混凝土外其他路面。据国外研究指出, 用于正常预应力设计所需的钢筋约为2.7125km/m2, 这远少于连续配筋路面 (在一些情况下可达1/5的用量) 。2.1.3从国外已建路面的使用状况来看, 预应力混凝土路面几乎30年不用大修, 养护需求也较少。对于较长使用年限的主要问题就是来自胎纹的磨耗, 但预应力混凝土路面要比传统的混凝土路面来看, 初期投资大, 但养护面的磨耗要小, 就其费用与传统混凝土路面的费用比几乎为零, 并且减少了由于养护所延误的时间等因素。

2.2 其主要缺点在于:

2.2.1 从经济观点来看, 虽减薄了路面板的厚

度, 但需大量的预应力筋腱, 施工工艺较复杂, 手工操作的工作量大, 难以实现机械化、自动化施工, 初期投资较大。2.2.2虽然预应力混凝土路面板可以做得较大, 但随长度的增加, 由路基约束所引起的张拉应力也随之增大。另外, 板的位移量也会增大, 这对横向接的设计要求很严, 同时对路基摩擦约束要尽可能小。2.2.3对施工队伍人员素质要求较高, 并需进行严格的质量控制。

3 预应力混凝土路面类型

据现有资料, 国外做法大致可将预应力路面分为两大类:“单独型”板的路面和“连续型”板的路面。

“单独型”路面就是配置一定数量的预应力钢筋, 由间隔长的膨胀相隔的路面板组成。按施加预应力的先后次序又可分先张法和后张法两种, 这与房屋、桥梁上的做法相同, 一般采用后张法。

“连续型”路面就是无筋路面, 因无膨胀缝而得名, 这种路面可以做得很长, 按照施工加预应力的方法可分为千斤顶加力和自加应力。千斤顶加力是一般在两个固定的锚固端加力, 达到规定压力时, 将两端空隙封闭。自应力路面不用千斤顶加力, 而是选用膨胀水泥, 混凝土硬化, 体积增大, 由于两端受有约束而使混凝土自动产生内压应力。

一般认为, “单独型”板的路面要好于“连续型”板的路面。主要原因一是扣除路基摩阻后的预应力在有膨胀缝路面中几乎保持常量, 而在“连续型”板中, 板不能能自由膨胀, 且又很长, 从而使其应力随外界温度、湿度变化很大, 很难对所需的预应力进行估计。因此, 工程上多采用“单独型”路面, “连续型”路面还处于研究、试验阶段, 实际应用不多。

4 材料要求

预应力混凝土路面需要高质量的混凝土 (高强度、低收缩和低徐变) 。水灰比应尽可能小, 以避免由于收缩和徐变引起过大的预应力损失。国外有报导, 28d的抗压强度为21~56Mpa, 弯拉模量为2.10~5.25Mpa。一些实例中还使用矾土水泥, 但其明显优势在于混凝土浇筑的高速性。现有记载除了早期的一些室内试验外, 很少有使用促凝剂或增加混凝土和易性的外中剂。

5 设计方法

目前, 世界各国对预应力混凝土路面的设计仍然没有一个统一的方法体系, 而且在某种程度上都是经验性的, 一般施工足够的纵向预应力来防止横向收缩开裂。一般认为:板收缩时, 温度翘曲约束力使板底受压, 这有助于预应力抵消由荷载和收缩引起的张拉应力;板膨胀时, 由荷载和白天翘曲约束引起的板底受拉可被预应力和板底摩擦约束力所抵消。因此, 所施加的预应力主要由:a.交通荷载;b.由温度和湿度所引起的翘曲约束;c.板收缩期间的板底摩擦约束, 三个因素所决定。

基本的设计方程式:ft+fpfΔT+f F+f L

式中:fp—由预应力引起的混凝土中的压应力;

ft—混凝土的容许弯曲应力 (混凝土弯折模量/安全系数) ;

fΔT—由温度差引起的应力;

f F—由路基摩阻引起的应力;

f L—由荷载引起的弯曲应力;

温度应力:

如果假设温度梯度沿线性变化, 那么就有:

其中, Ec、ac、V分别为混凝土弹性模量、温度膨胀系数和泊松比。

路基摩阻引起的应力:f F=μ×ρ×χ

其中, μ为路基摩阻系数, ρ为混凝土的密度, χ为距千斤顶的距离。当χ=L/2 (L为板长) , f F达到最大。在确定预应力大小时, 取f F=μ×ρ×L/2。

荷载应力

荷载应力计算目前都基于Westevgard公式, 该方法假设轮载均匀公布在轮印半径a上, 据Teller和Sutherland的建议, 下面给出了用二于板边和板角之外的修正式:

其中, h为混凝土板厚, v为混凝土的泊松, p为轮载大小, k为路基反应比, Ec为混凝土的弹性

模量;当a<1.7 2 h, b=1.6 aÁ+hÁ-0.6 7 5 h;

当。

在设计中, 板厚一般是根据预应力筋或套管所必须的覆盖层厚度来确定的, 而非根据承载应力计算设计。预应力数值如下:公路上仅使用纵向钢素或纵横向都配置筋时, 一般在0.63~2.87Mpa;机场上平均值可达3.15Mpa;当采用斜向钢素来产生纵向预应力时, 平均值约为1.93Mpa。横向预应力还未广泛被采用, 一般为0~1.4Mpa, 当板宽不超过3.6mm时, 可不没横向预应力。

6 路基约束

在任何混凝土板和其下的基层间都存在摩阻约束, 该约束阻止板随温度、温度的变化而移动。在预应力混凝土路面中, 尽量减小该摩擦力是非常重要的, 因为它是引起预应力损失的主要因素, 同时它也决定着板的长度。尽管国外在这方面已做了不少工作, 但摩擦系数的大小仍难以确定。有些部门建议摩擦系数为0.25~0.5但在试图减小摩擦的砂或石屑所组成的滑动层中也发现其值为1.25~2.0。许多室内试验所确定的摩擦系数都比现场的小, 这是因为室内未能真实反映现场的状况条件所致。为了减小摩擦, 通常采用一层砂土覆盖防水纸、砂和油毛毡或砂和聚乙烯薄膜。在这方面进行了许多尝试, 还有使用沥青材料作滑动层的, 但未见有成功报道, 许多研究表明采用一薄层的同一粒径的球形颗粒 (砂、石屑等) 对于减小摩擦效果很好, 其作用如同滚珠轴承。

7 未来展望与进一步的研究

就目前而言, 仍然缺少对预应力混凝土路面的设计理论和施工方法的发展将主要围绕以下几方面:

7.1 对各种板长所需的恰当的预应力。

7.2 板的膨胀、收缩和翘曲特性。

7.3 板的承载特性, 其中包括研究研究预应力

对板的承载能力的影响, 以及对板疲劳特性等的影响。在确定预应力时, 不仅要防止在最不利的情况下开裂, 而且还需考虑混凝土的疲劳特性。

7.4 板与地基的摩擦特性及处理

7.5 接缝和排水系统的设计。

7.6 施工程序的发展, 是否能使用传统的铺路做法, 或经济的方法。

已建的绝大多数预应力混凝土路面都属于“单独型”的, 但该类路面不能做得很长 (一般可达120m) 。如果路基的摩擦问题解决了, 并且对“连续型”的路面有了一定认识, 那么修建长达300m或更长的路面是可能的。我们可从“单独型”和“连续型”路面的一些特性中看出:将这两类路面联合使用会更有利, “连续型”路面可用于路基状况较好的直路上, “单独型”路面用于路基情况稍差和曲线路上。

随着预应力混凝土路面的理论体系的成熟和施工技术的发展, 预应力混凝土路面将会有良好的发展前景。

摘要：尽管预应力的原理被广泛应用于房屋、桥梁等结构领域, 但在道路上的应用却很有限。众所周知, 混凝土的主要特性就是抗压强度远大于抗拉强度。预应力混凝土路面就是充分利用这一特性, 事先在工作截面上施工加压应力, 以提高它的抗弯拉强度, 提高承受荷载能力。国外对预应力混凝土路面做了较多的研究, 国内尚未开展此项研究工作。

预应力混凝土路面设计篇4

一、板底脱空的产生原因

造成水泥混凝土路面板底脱空的原因复杂多样, 主要包括结构设计不合理、施工质量不达标、养护管理水平差、不良环境因素影响、车辆荷载重复作用等。

二、板底脱空的形状

水泥混凝土路面板底脱空现象主要出现在板角、板纵缝边缘及板横缝端部等处。确定水泥混凝土路面板底脱空形状的方法有两种:一种是在板角易脱空区的不同位置钻芯, 另一种是测量板板角处断板或裂缝的形状及尺寸。大量调查表明:板角下部脱空的形状接近于圆弧形直角三角形。由于实践中板角处的脱空最为严重, 因此, 本文, 笔者只研究板角处的脱空。

三、有限元模型的建立

1. 基本假设。

采用8节点实体单元建立板角脱空三维有限元模型, 并在模型计算中作如下简化和假设:路面各结构层为均匀、连续、各向同性的弹性体, 水泥混凝土板的温度沿着板厚方向呈线性分布, 荷载采用标准轴载, 水泥混凝土板的翘曲变形属于小挠度弯曲问题, 采用横向和竖向弹簧单元模拟横向接缝间的传荷能力, 不计结构自重。

2. 路面结构尺寸及边界条件。

通过试算, 在保证结果可靠的前提下, 路面结构尺寸取5 m×4 m, 基础尺寸取7 m×6 m×6 m, 路面结构层采用“28 cm水泥面板+20 cm水稳+土基”的形式。

3. 不同脱空尺寸下的应力和弯沉分析。

由结构力学可知, 当荷载作用下路面板挠度很小时, 板下脱空高度对板内结构应力的影响很小, 可以认为板下脱空高度与面板荷载应力无关, 本文, 笔者假设脱空深度为1 cm。在此条件下, 保持其他参数不变, 分别计算不同脱空尺寸下板角的临界应力和弯沉。计算出的荷载应力和板角弯沉随脱空尺寸的变化曲线如图1所示。

由图1可知, 荷载应力和板角弯沉均随脱空尺寸的增加而逐渐增加, 且增速越来越快。当脱空尺寸为0 m×0 m时, 即没有脱空时, 水泥混凝土路面的荷载应力和弯沉分别为0.945 MPa和0.076 mm;当脱空尺寸为2.0 m×2.0 m时, 水泥混凝土路面荷载应力和弯沉分别为为3.663 MPa和0.092 mm, 分别增加了287.6%和226.3%。

一方面水泥路面板底脱空后, 水泥面板受力近似于悬臂板结构, 在行车荷载作用下会产生较大的挠曲变形和拉应力, 水泥面板会很快产生断角、裂缝等;另一方面, 板底脱空后, 水泥路面上产生的断角、错台和裂缝, 会成为雨水进入路面结构的通道, 从而冲刷基层, 产生更为严重的病害。

4. 距板角不同距离时的弯沉分析。

其他参数不变, 分别取混凝土板厚h=20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 cm, 脱空尺寸0.4 m×0.4m, 对计算标准荷载作用下水泥混凝土路面的板底最大拉应力, 计算结果如图2所示。

预应力混凝土路面设计篇5

由于AC与CRC层间变形协调性差, 易产生较大的相对位移和层间剪应力。而剪应力是使沥青面层发生剪切变形及车辙的主要影响因素。尤其在温度较高时, 沥青的粘度降低, 当存在较小的剪应力作用时, 沥青面层就会发生剪切破坏, 降低了结构整体性能。目前, 国内外对这方面的研究相对较少, 现行规范尚没有具体设计方法。为此, 对路面结构的剪应力进行研究和探讨是很有必要的。

1 计算参数选取

基于分析软件BISAR3.0程序, 计算了温度、结构层厚度、表面摩擦系数、轮载等不同参数影响下的沥青面层与连续配筋混凝土层间的剪应力分布情况。

路面结构层间接触条件为完全连续, 轮胎与路面之间的摩擦系数为0.5, 荷载形式采用垂直均布标准轴载, 轮胎压力为0.7MPa, 单轴双轮组重100kN, 轮压半径为10.65cm, 两轮间距约为32cm, 其他计算参数见图1。

2 计算参数分析

2.1 温度对层间剪应力影响

温度的变化对沥青面层的回弹模量具有较大的影响, 沥青混合料强度和刚度随着温度升高而降低。由于沥青是一种粘弹性材料, 在低温状态下为线弹性, 但在高温下则具有明显的粘弹性。基于现役公路的分析表明, 我国夏季气温偏高, 路表温度可达40℃以上, 随着温度的升高和荷载的加重, 层间剪应力水平增大, 从而容易产生AC与CRC层间剪切滑移破坏。为此, 考虑不同温度影响下层间剪应力的变化情况。通过变化温度, 计算了层间界面最大剪应力, 计算结果见图2。

通过对计算数据的回归分析, 得出了温度影响下的层间剪应力计算公式, 见式 (1) 。

τmax=0.7222T3+29.643T2+682.94T+191024

(R=0.9903, T/℃, τmax/Pa) (1)

由图2分析可知, 层间剪应力随着温度的增加而增加, 在-10～20℃间呈单调递增趋势, 当温度超过20℃后, 曲线斜率下降, 相应的剪应力增长变缓。通过分析, 当温度在-10～40℃间变化时, 层间最大剪应力从0.188MPa增长到0.22MPa, 增加了17%, 表明沥青面层温度变化对层间最大剪应力影响很大。为此, 建议改进面层材料级配及成分, 改善面层间的变形协调性能, 减小层间剪应力。

2.2 沥青层厚度对层间剪应力影响

在不改变其他参数的情况下, 通过变换沥青面层厚度, 考虑其对层间剪应力的影响, 计算结果见图3。

由图3分析可知, 当面层厚度从2cm增大到10cm时, 层间最大剪应力从0.3252MPa减小到0.1759MPa, 减小了45.9%, 下降幅度较大;当面层厚度从10cm增大到20cm时, 剪应力变化幅度相对缓慢。可见, 层间剪应力随着沥青面层厚度的增加而减小, 曲线初期变化明显, 到后期趋于平缓。适当地增加面层厚度可减小层间最大剪应力, 从一定程度上可有效地减少层间的滑移。

通过对计算数据的回归分析, 可得出沥青面层厚度变化下的层间剪应力计算公式, 见式 (2) 。

$\begin{array}{l} τ_{\max} = 0.0002 h^{2} - 0.0064 h + 0.2203 \\ (R = 0.9999, h / m m, τ_{\max} / Μ Ρ a) \end{array} (2)$

2.3 路面摩擦系数对层间剪应力影响

由于路况的不同, 根据所选路面干湿程度将水平摩擦系数进行分类, 并依据不同摩擦系数计算出相应的水平力及最大层间剪应力, 计算结果见图4。

由图4分析可知, 层间最大剪应力随着表面摩擦系数的增加而增加, 呈线性关系。当表面摩擦系数从0增加到0.7时, 相应的层间最大剪应力从0.164MPa增加到0.184MPa, 增加了12.1%。由此可见, 路面摩擦系数的大小直接影响着水平力的大小, 进而影响着层间剪应力的大小。因此, 路面摩擦系数越大, 汽车制动时产生的水平力就越大, 相应的层间剪应力也就越大, 对层间抗剪就越不利。

通过对计算数据的回归分析, 可得出路面摩擦系数影响下的层间剪应力计算公式, 见式 (3) 。

$\begin{array}{l} τ_{\max} = 0.3952 f^{2} + 0.0138 f + 1.6393 \\ (R = 0.9999, h / m m, τ_{\max} / Μ Ρ a) \end{array} (3)$

2.4 层间夹层材料对最大剪应力影响

在实际工程中, 根据设计的需要, 在路面层下铺设一定厚度的粘结层, 路面在竖向荷载与水平制动荷载的作用下, 中间层可能会提前发生剪切破坏。笔者考虑了实际可能存在的情况进行建模, 模型考虑了粘结层厚度的影响, 并分别计算了粘结层与面层、粘贴层与混凝土板的层间最大剪应力。取粘结层厚度为1～10mm的情况分别进行计算, 取回弹模量为120MPa, 泊松比为0.35。

由图5分析可知, 层间最大剪应力随着粘结层厚度的增加而减小, 通过设置一定厚度的粘结层可有效降低层间剪应力, 减少面层底部应力集中现象, 具有一定的缓冲能力。同时, 粘结层底部剪应力也随粘结层厚度增加而减小, 可见, 通过设置粘结层可降低面层与混凝土层间的剪应力, 防止剪切破坏。

2.5 轮迹线层间剪应力分布

设车轮中心为轮迹线上原点, 每隔0.1m计算一次层间剪切应力, 计算结果见图6。

由图6分析可知, 最大层间剪应力出现在轮中心正前0.75m处, 约为0.178MPa, 随着距离的增加而减少, 变化趋势较为明显。

2.6 面层内剪应力的分布曲线

通过对沥青面层内剪应力的计算, 了解沥青面层内部剪应力分布, 掌握最大剪应力位置, 分别选取不同轮载作用下的剪应力进行计算, 计算结果见图7。

由图7分析可知, 面层剪应力随着厚度的增加而减小, 剪应力最大值出现在表面, 越接近面层底部越趋于平缓;面层剪应力随着轮载的增加而增加, 且轮载越大, 剪应力分布曲线越趋于平滑。可见, 在面层表面产生的剪应力值最大, 为此, 通过调整面层材料的组成与级配, 可减小因自身抗剪能力不足进而产生的剪切破坏。

3 结语

笔者基于弹性层状体系理论的BISAR3.0软件, 分析了温度、结构层厚度、表面摩擦系数、轮载等主要影响因素对AC/CRC层间最大剪应力的影响, 总结出了相应的结论:

(1) 层间最大剪应力随着温度的增加而增加, 并趋于平缓, 为此, 路面设计和施工时, 建议改进面层材料级配及成分, 可采用模量较高的沥青混合料和半刚性材料, 来降低层间最大剪应力;

(2) 层间剪应力随着沥青面层厚度的增加而减小, 分布曲线变化明显, 到后期趋于平缓, 为此, 工程中适当地调整面层厚度可在一定程度上有效地减少层间的滑移;

(3) 层间最大剪应力随着表面摩擦系数的增加而增加, 呈线性关系, 且路面摩擦系数越大, 相应的层间剪应力也就越大, 对层间抗剪就越不利;

(4) 层间最大剪应力随着粘结层厚度的增加而减小, 通过设置一定厚度的粘结层可有效降低层间剪应力, 减少面层底部应力集中, 使应力峰值减小并扩散, 降低了剪切破坏的可能;

(5) 层间最大剪应力出现在轮中心正前0.75m处, 约为0.178MPa, 随着距离的增加而减少, 变化趋势较为明显;垂直荷载、水平荷载对层间最大剪应力有很大的影响, 为减少连续配筋混凝土复合式路面剪切破坏, 应严格管理和限制超载、重载车辆的运行。

参考文献

[1]刘朝晖.连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面研究[D].湖南:长沙理工大学, 博士学位论文, 2007.

[2]刘红坡.层间接触对半刚性沥青路面力学响应的影响[D].西安:西南交通大学, 硕士学位论文, 2006.

[3]高金岐, 等.沥青粘结层抗剪强度试验分析[J].北京建筑工程学院学报, 2003, 19 (1) :66-77.

[4]阳宏毅.连续配筋混凝土复合式路面层间应力分析与结合技术研究[D].长沙:长沙理工大学, 2005.

[5]Frank B, Cullough M.Three-Dimensional Nonlinear Finite Ele-ment Analysis of Continuously Reinforced Concrete Pavements[J].Austin:The University of Texas, 2000.

预应力混凝土路面设计篇6

我国多数水泥混凝土路面始建于19 世纪60 年代中期, 部分已超出使用年限, 道路破损严重。而目前, 最为广泛的改建方式, 是在旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层。道路是室外构筑物, 常年处于自然环境中。而外界的气温变化是持续的, 在这种温度荷载的影响下, 道路内部温度会产生变化, 随之会产生应力与变形。这些应力与变形的产生, 一方面是因为随着气温的降低, 道路自身产生收缩, 另一方面是由于昼夜温差较大使旧水泥混凝土板和沥青加铺层内产生温度梯度, 导致路面结构翘曲变形[1]。与车辆荷载相比, 这种由温度荷载引起的应力有时破坏力更为显著, 故有必要对温度影响下的旧水泥路面沥青加铺层结构的受力状态进行深入分析。

1 有限元分析模型及计算参数

1. 1 分析模型

利用Abaqus通用有限元软件, 采用2011 年颁布的现行水泥混凝土路面推荐结构, 对加铺层结构进行力学分析。由于我国现行JTG D40—2011 公路水泥混凝土路面设计规范中采用的应力计算公式是依据弹性地基上有限尺寸薄板的有限元解回归分析得出的, 故将由沥青混凝土加铺层、旧水泥路面及地基构成的路面结构三维空间模型视为弹性层状体系结构[2]。采用C3D8R单元 ( 8 节点六面体线性缩减积分单元) 完成各结构层的力学分析, 用TIE绑定模拟粘结良好的层间接触关系, 并对各加铺层结构进行假设如下[3,4]:

1) 各结构层为均匀、连续、各向同性的弹性体;

2) 各结构层层间水平、竖向位移均连续;

3) 地基底面各向位移为0, 侧面水平方向位移为0;

4) 考虑重力作用, 并在荷载分析前使用geostatic分析步骤将其平衡;

5) 水泥混凝土板接缝无传荷能力, 接缝宽度为1 cm, 且贯穿整个路面宽度。

1. 2 模型参数

模型尺寸参考实际水泥混凝土路面情况及拟定的加铺层结构形式确定。依据不同地基深度下进行的收敛性计算, 当地基深度不低于9 m时, 受力趋于平衡, 故地基尺寸拟定为10. 01 m ×10. 01 m × 9. 0 m[5]。X方向为行车方向, Z方向为垂直于行车方向, Y方向为道路纵深方向。旧水泥混凝土板长10. 01 m, 宽5. 0 m, 厚24 cm。

沥青混凝土加铺层结构分析模型见图1, 各结构层主要计算参数见表1。

根据上述拟定的加铺层路面结构尺寸及各结构层主要计算参数, 生成三维有限元模型。为提高计算准确性, 在施加荷载位置、水泥混凝土板接缝处及附近沥青加铺层进行网格细化。路面结构三维有限元模型及接缝处局部网格加密处理如图2, 图3所示。

2 温度荷载作用下的加铺层应力分析

当进行荷载应力分析时, 取其计算点为接缝处加铺层底中间点A处, A点位置如图4 所示。

相关研究表明, 加铺层顶面温度下降会使路面结构产生收缩变形, 而同时产生的温度梯度, 又使得水泥混凝土板产生向上翘曲, 这两种变形叠加使得接缝产生张开变形并在加铺层底面产生拉应力; 而当加铺层顶面上升时, 路面结构会产生向下翘曲变形, 并产生膨胀, 这种情况下, 接缝处沥青加铺层底面受压, 不易产生反射裂缝。因此, 在分析加铺层温度应力时, 只考虑降温情形。为系统分析沥青加铺层底接缝处的荷载应力, 采用其他参数固定不变而使某一参数独立变化的方式, 采用三个强度分析指标, 分别为接缝处沥青加铺层底最大主应力 σ1、最大剪应力 τmax及等效应力 σe。

2. 1 不同降温幅度对加铺层结构的影响

我国国土面积居世界前列, 东西南北跨度很大, 导致各地区气候差异显著。不同的降温幅度会对加铺层结构产生不同的影响, 以下根据三维有限元分析模型, 以黑龙江省地区为参考, 研究路面结构参考温度为0 ℃ , 沥青加铺层顶面降温幅度由- 5 ℃ ~ - 25 ℃ 时, 沥青加铺层内部温度应力变化, 计算结果如图5 所示。

从图5 中可以看出, 随着降温幅度的增大, 最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe呈快速上升趋势, 均约增大了4 倍~5 倍。由此可见, 在旧路加铺改建过程中, 要充分重视当地温度条件对加铺层结构的影响, 采取措施提高沥青加铺层材料的温度敏感性。

2. 2 加铺层厚度对加铺层结构温度应力的影响

加铺层厚度是路面结构主要设计参数之一, 为研究在温度影响下沥青混凝土加铺层应力随加铺层厚度的变化, 取加铺层厚度由8 cm以2 cm的间隔增加到20 cm, 加铺层表面降温- 10 ℃ , 利用模型计算加铺层内产生的温度应力, 计算结果如图6 所示。

由图6 可知, 随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底温度应力呈下降趋势, 当加铺层厚度由8 cm增加到20 cm时, 沥青加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe分别下降了69. 5% , 61. 9% 和67. 0% 。由此可见, 加铺层厚度的增加可有效减小沥青加铺层结构温度应力, 但随加铺层厚度的增长, 应力降低幅度逐渐变缓, 表明降低加铺层温度应力作用降低, 因此, 加铺层厚度不可过大。综合来讲, 加铺层厚度不宜低于10 cm。

2. 3 加铺层模量对加铺层结构温度应力的影响

沥青混合料属于粘弹性材料, 其模量与强度在温度不同时会产生变化。以下为加铺层模量从600 MPa增长到2 000 MPa, 加铺层表面降温- 10 ℃ 时, 沥青加铺层内温度应力变化, 计算结果见图7。

由图7 可知, 当加铺层模量由600 MPa变化到2 000 MPa时, 沥青加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe分别升高了25. 6% , 21. 8% 及18. 8% 。由此可见, 随加铺层模量的增加, 沥青加铺层底面温度应力缓慢上升。

3 结语

1) 降温幅度对沥青加铺层底温度应力影响显著, 随降温幅度的增大, 加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe迅速增大, 因此, 在道路改建过程中应充分考虑温度变化带来的影响。

2) 随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底温度应力呈下降趋势, 但在寒冷地区, 考虑到经济及技术等多方面原因, 还应结合其他防裂措施。

3) 同种沥青混合料在温度降低时, 其模量增大。而随加铺层模量的增大, 沥青加铺层底温度应力呈上升趋势, 因此, 在外界环境气温较低时, 加铺层结构易产生反射裂缝。

摘要：依据弹性层状体系理论, 采用Abaqus程序建立三维有限元分析模型, 从降温幅度、加铺层厚度、模量变化等方面, 分析了旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构在温度荷载作用下的应力变化状况, 结果表明:随降温幅度的增加, 沥青加铺层底温度应力显著增大;随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底部温度应力迅速降低;随加铺层模量的增大, 加铺层底温度应力呈上升趋势。

关键词：沥青加铺层,温度应力,有限元模型,路面结构

参考文献

[1]曹志远, 张起森, 郭忠印, 等.旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面力学响应分析[J].公路工程, 2010 (4) :43-46.

[2]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社, 2000.

[3]原宝胜, 彭余华, 高明明.基于有限元的旧水泥混凝土路面沥青加铺层荷载应力分析[J].中外公路, 2013 (4) :85-89.

[4]曾胜, 何宇航.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构力学分析[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2008, 28 (2) :18-21.

预应力混凝土路面设计篇7

1 关于水泥混凝土施工准备层面的分析

1.1

为了满足水泥混凝土的施工需要, 做好施工准备工作是必要的, 比如积极进行应力吸收层的铺筑, 进行基层质量水平的检查, 要积极的进行应力吸收层的铺筑, 保证基层的干净化, 更有利于进行破损情况的处理, 这就需要做好沥青加工工作及其相关的工作, 更好的进行混合料的拌制, 这就需要进行材料应用的计划工作, 充分考虑当下的交通状况, 更好的进行施工过程中混合料的控制, 进行其温度的控制, 针对其各种集料, 必须做好分类储存工作, 积极做好质量防护措施。

在沥青混合料的应用过程中, 可以进行间歇式拌和机的应用, 当然, 这需要控制好间歇式拌和机的应用程序, 这需要满足当下的施工要求, 必须具备良好的总拌和能力, 以满足当下工作的需要。在实践过程中, 要确保拌和机设备的完好性, 从而满足当下环境环保的需要。在沥青混合料的控制过程中, 进行配合比的控制优化是重要的。在集料进程过程中, 需要做好卸料工作, 需要保证集料离析情况的减少。与此同时也要进行沥青混合料生产温度的控制, 进行集料的残余含水量的控制, 更好的进行集料的温度控制, 保证混合料的良好应用。

1.2

在沥青混合料的应用过程中, 针对其一级除尘部分可以进行直接的利用, 对于二级除尘部分可以进行废弃。在实践过程中, 进行沥青混合料的拌和时间的控制是必要的, 这需要做好相关的试拌工作, 更好的进行沥青集料的控制。在实践过程中, 进行间歇式拌和机的生产周期的控制是必要的, 这也需要进行成品储料仓的准备, 在贮存过程中进行混合料温度的控制, 避免出现贮存过程中的麻烦。

2 混合料的运输模块及其摊铺机的施工应用

2.1

为了满足现实工作的需要, 做好混合料的运输模块是必要的, 这需要针对沥青混合料进行运输车的应用, 不能出现过度超载的情况。在运料车的工作过程中, 需要注重运料环境的稳定性, 更好的满足现实工作的需要, 从而有效的提升其应用效率。

在拌和机的车上装料过程中, 进行汽车位置的控制是必要的, 从而更好的进行装料的平衡性的控制, 更好的做好混合料的离析情况。这也需要保证运料车的清洁工作, 在进入摊铺现场时, 其轮胎需要保证清洁性, 才能进入工程的施工环境。在施工过程中, 需要针对施工的温度要求, 进行沥青混合料的相关操作, 从而符合当下的施工需要。在摊铺过程中, 保证卸料工作程序的优化是必要的, 从而避免出现摊铺机的被撞击, 更好的进行运料车的卸料工作, 避免出现硬结的情况。在沥青摊铺机的摊铺过程中, 也需要保证相关受料程序的效益。

2.2

为了保证施工质量, 进行摊铺机的开工准备是必要的, 这需要做好摊铺机的开工准备工作, 进行机器的预热, 进行熨平板的温度控制, 这也需要保证铺筑过程中的熨平板的振捣模块及其压实模块, 更好的进行振动频率及其振幅的控制, 更好的进行沥青混合料的初始压实度的提高, 更好的满足实际工作的需要。在实际工作过程中, 进行摊铺机的工作模块优化是必要的, 需要保持摊铺的节奏感, 更好的进行摊铺平整度的控制, 保证其摊铺速度的优化。针对混合料的离析情况、波浪情况及其裂缝情况, 需要做好及时的解决。在沥青混合料的松铺系数确定过程中, 需要及时的进行试铺试压, 更好的进行摊铺层厚度的控制。

在工作过程中, 进行摊铺机的螺旋布料器的应用是必要的, 从而更好的进行摊铺速度的控制, 保证其速度的均匀性, 从而保证摊铺过程中的混合料离析情况的减少。在机械摊铺混合料的过程中, 需要慎重应用人工修复, 要控制其次数, 针对其严重的缺陷层及时的进行铲除, 保证摊铺过程中的质量水平。

3 混合料的压实施工

3.1

为了提升工程的效益, 进行混合料的压实控制是必要的, 在沥青混合料的施工过程中, 进行足够数量的压路机配备是必要的, 从而进行压路机的组合方式的合理优化, 保证其最佳化的碾压效果。在施工过程中, 也要进行压路机的数量控制, 保证路面的平整度水平, 更好的针对缺陷进行修整, 保证工作模块的优化。

为了保证路面的平整性, 压路机的碾压速度需要保持均匀性, 也就是其碾压速度需要满足实际工作的需要, 需要进行应力吸收层的控制, 更好的进行压路机碾压路线的保持, 进行其碾压方向的控制, 避免出现沥青混合料的推移情况, 这也需要进行压力机的碾压温度控制, 使其满足实践工作的需要, 更好的进行道路施工。在不产生严重推移和裂缝的前提下, 初压、复压、终压都应在尽可能高的温度下进行。同时不得在低温状况下作反复碾压, 使石料棱角磨损、压碎, 破坏集料嵌挤。YF型沥青混合料的初压应符合下列要求:初压应在紧跟摊铺机后碾压, 并保持较短的初压区长度, 以尽快使表面压实, 减少热量散失。

3.2

在钢轮压路机的工作过程中, 需要进行碾压次数的控制, 保证碾压效率的提升, 更好的控制摊铺机的工作节奏, 保证其不同方向的碾压控制。做好初压工作, 保证其初压的平整性, 在工作过程中, 要针对其严重的缺陷进行及时的修整, 必要时可以进行返工。在复压模块中, 需要抓好初压后的工作节奏, 不能进行随意的停顿, 保持工作的连续性。压路机碾压段的总长度应尽量缩短, 通常不超过60-80m。采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全幅碾压, 防止不同部位的压实度不均匀。终压应紧接在复压后进行, 如经复压后已无明显轮迹时可免去终压;终压可选用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压1-2遍, 至无明显轮迹为止。

3.3

在实践工作中, 碾压轮需要保证其清净性, 需要及时做好沥青混合料的清除工作, 这可以进行防粘结剂的应用, 更好的进行碾压过程的施工控制。在碾压轮喷水过程中, 需要进行喷水量的控制, 不能出现混合料的过快降温情况。在轮胎压路机的工作过程中, 需要做好碾压工作, 可以进行少量喷水的应用, 保证轮胎的质量控制。先到高温区碾压使轮胎尽快升温, 之后停止洒水。轮胎压路机轮胎外围宜加设围裙保温。压路机不得在未碾压成型路段上转向、调头、加水或停留;在当天成型的路面上, 不得停放各种机械设备或车辆, 不得散落矿料、油料等杂物。

结束语

在水泥混凝土施工过程中, 进行路面应力吸收层的施工技术体系的优化是必要的, 从而实现其内部各个模块的协调。

摘要：为了满足当下水泥混凝土工作的需要, 进行水泥混凝土路面施工技术的优化是必要的, 这其中涉及水泥混凝土路面应力吸收层的施工技术工作, 从而有效针对水泥混凝土工作过程中的问题展开解决, 有效的进行水泥混凝土路面使用质量的提升, 有利于进行路面工作状况的优化, 有利于进行使用寿命的延长, 有效的进行日常的养护工作, 更有利于进行水泥混凝土路面的整体建设, 这就需要进行水泥混凝土路面合理结构形式的分析, 保证水泥混凝土路面的广泛应用。

无粘结预应力混凝土楼盖设计篇8

无粘结预应力混凝土楼盖具有如下突出的优点: (1) 可减小梁截面高度及板厚, 从而降低层高和建筑物总高度; (2) 可为建筑物提供跨度大的空间, 改善使用功能; (3) 可控制梁、板的变形及抗裂性, 改善结构的受力性能; (4) 可方便施工, 降低工程造价等。因此, 在高层建筑、停车场、多层工业厂房和地下工程等结构中应用无粘结预应力混凝土楼盖, 具有较为显著的经济效益。

1 无粘结预应力混凝土楼盖工艺特点

1.1 无粘结预应力楼盖体系

在工程中, 常用的无粘结预应力楼盖体系如图1所示。图1 (a) 为单向板楼盖, 在荷载作用下, 主要沿板的短跨方向出现弯曲变形, 一般按梁进行设计。单向板跨度一般为6-9m。跨度在7-12m、荷载在5k N/m2以下时, 多采用双向板楼盖图1 (b) 、 (c) 、 (f) , 双向板跨度与高度之比约为40~45。在有些工程中, 还会用到带柱帽和托板的平板图1 (d) 、密肋板图1 (e) 等。

采用无粘结预应力楼板, 有利于降低建筑物层高和减轻结构自重, 改善结构的使用功能, 楼板挠度小、几乎无裂缝, 施工速度快、节省钢材, 具有明显的经济效益和社会效益。

1.2 板厚度的选择

板厚度的选择, 应从挠度、防火防腐、抗冲切等几个方面进行考虑。

1.3 设计原则

无粘结预应力混凝土梁板多按预应力度进行设计。预应力度的大小取决于构件的裂缝控制等级。构件配筋采用无粘结预应力筋 (控制裂缝) 和非预应力筋 (补足强度) 的混合配筋方式, 既满足了强度要求, 又有良好的裂缝控制。这样的设计增加了整个结构的延性, 可防止突然倒塌, 对地震区是一项重要的设计标准。而混合配筋, 既可节约钢筋, 又减少了在张拉预应力筋时产生的弹性缩短和后期混凝土的徐变。

2 无粘结预应力混凝土楼盖的截面设计

2.1 初步设计阶段

根据结构布置图及荷载大小, 选取一个供试算用的截面形式和尺寸;确定材料强度及各项计算指标, 并进行结构的内力分析, 求出构件控制截面上的内力设计值。预应力混凝土结构宜选用较高强度等级的混凝土, 一般不宜低于C35;预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝, 也可采用热处理钢筋;非预应力钢筋宜采用HRB400级、HRB335级钢筋, 也可采用RRB400级钢筋。构件的截面高度与其跨度、结构体系、荷载情况以及抗裂要求等有关;另外, 还须考虑挠度、受冲切承载力、防火及钢筋防腐蚀要求等因素的影响。表1给出了预应力混合梁、板的跨高比及经济跨度, 可供设计时参考。

2.2 预应力的估计

即选择并确定合适的预应力筋的布置和数量。

(1) 预应力筋的布置

布置预应力筋时, 应使其外形和位置尽可能与设计弯矩图一致, 其形状通常为抛物线形, 有时也可采用折线形。为了方便施工及减少锚具用量, 预应力筋宜连续布置。为了获得较大的截面抗弯能力, 受弯构件的控制截面处, 其预应力筋尽量靠近受拉边缘布置。

(a) 单向板; (b) 无梁平板; (c) 扁梁; (d) 无梁平板 (带柱冒和拖板) ; (e) 密肋板; (f) 梁支承双向板

(2) 预应力筋数量的估算

对于预应力混凝土受弯构件, 预应力筋一般根据控制截面处的弯矩, 按使用状态下的裂缝控制要求确定, 其余截面的预应力筋也采用同一数量, 并按弯矩图形连续布置预应力筋。

2.3 构件截面承载力验算

估算的预应力筋数量, 并配置适量的普通钢筋, 即可进行正截面承载力验算。如不满足要求, 可调整预应力筋和普通钢筋数量, 并重新进行验算, 直到满足为止。注意, 此时在弯矩设计值中应考虑次弯矩的影响, 次弯矩的分项系数, 对结构不利时取1.2, 有利时取1.0。无粘结预应力混凝土受弯构件与黏结的受力性能不同。在无粘结预应力混凝土受弯构件中, 受拉区无粘结预应力筋的应力沿其全长几乎相等且发展缓慢;当裂缝截面受压区混凝土达到极限压应变时, 无粘结预应力筋的应力比相同条件下有黏结预应力筋的低, 且通常达不到屈服强度。因此, 承载力验算时, 需确定无粘结预应力筋的应力设计值。

2.4 正常使用阶段验算

对于一、二级裂缝控制等级, 应分别按荷载效应的标准组合及准永久组合, 验算截面受拉边缘应力, 具体验算方法与有黏结预应力混凝土受弯构件相同, 但此时应考虑次弯矩参与组合。关于受弯构件的变形验算, 与一般由粘结预应力混凝土受弯构件相同。

参考文献

[1]焦彬如, 吴以莉.无粘结预应力混凝土结构设计计算准则、计算方法及其构造——《无粘结预应力混凝土结构技术规程 (JGJ/T92-93) 》设计计算原理介绍[J].浙江建筑, 1997 (6) .

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