預(yù)應(yīng)力混凝土路面設(shè)計淺論

1、    預(yù)應(yīng)力混凝土路面設(shè)計淺論    陳偉 摘要：預(yù)應(yīng)力水泥混凝土路面具有強度高、接縫少、不易出現(xiàn)病害和設(shè)計使用壽命長等優(yōu)點。為降低造價、連續(xù)施工,提出斜張法雙向預(yù)應(yīng)力水泥混凝土路面的新概念。關(guān)鍵詞：混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土路面abstract: prestressed cement concrete pavement has high strength, juncture, do not appear less diseases and design the advantages of long life. in order to reduce the c

2、ost, continuous construction, and puts forward a two-way prestress inclined method of cement concrete pavement in the new concept.keywords: concrete prestressed concrete pavement： u416.216+.1 ：a ：雖然預(yù)應(yīng)力的原理被廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁等領(lǐng)域，但在道路上的應(yīng)用卻剛剛興起,混凝土的主要特性就是抗壓強度遠大于抗拉強度,預(yù)應(yīng)力混凝土路面就是充分利用這一特性，事先在工作截面上施加壓應(yīng)力，以提高它的抗彎拉強度，

3、提高承受荷載能力。普通混凝土路面投入運營一段時間后由于路面配筋少易產(chǎn)生裂縫、沉陷、嚴(yán)重破碎板、板角斷裂、拱起、唧泥等病害，使路面使用性能下降，影響行車舒適性，因此很有必要對傳統(tǒng)混凝土路面進行結(jié)構(gòu)和技術(shù)的革新。由于預(yù)應(yīng)力混凝土路面具有很多傳統(tǒng)的混凝土路面無法比擬的優(yōu)點，加之近代預(yù)應(yīng)力技術(shù)有了新的發(fā)展，為改善傳統(tǒng)路面的不足，適應(yīng)交通運輸?shù)陌l(fā)展，有必要開展預(yù)應(yīng)力混凝土路面的研究工作。根據(jù)國外的設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合中國現(xiàn)行規(guī)范，建議預(yù)應(yīng)力路面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為：以使用年限末期混凝土板出現(xiàn)疲勞開裂為臨界狀態(tài)，采用國外與國內(nèi)相結(jié)合的方法進行設(shè)計。合理的預(yù)應(yīng)力路面設(shè)計應(yīng)妥善地考慮下列因素：路面使用年限和使用特征；交通量

4、和交通組成；臨界荷位；混凝土強度與疲勞破壞；土基和基層，即地基剛度和基層頂面摩阻系數(shù)；荷載應(yīng)力計算方法；預(yù)應(yīng)力路面接縫設(shè)計；板端錨固區(qū)的設(shè)計；預(yù)應(yīng)力損失的計算；排水設(shè)計。預(yù)應(yīng)力路面的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和組合設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土路面下路基應(yīng)穩(wěn)定、密實、均質(zhì)，對路面結(jié)構(gòu)提供均勻的支撐，路基填料的選擇與路基施工工藝要求可同普通混凝土路面一致，應(yīng)符合公路路基施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)要求。與普通混凝土路面不同，預(yù)應(yīng)力混凝土路面因其板長長，為防止過多的預(yù)應(yīng)力損失和板底的不利約束，需對基層頂面進行處理，采用加鋪滑動層來減小摩擦系數(shù)。推薦設(shè)計程序：(1)收集交通資料，根據(jù)普通混凝土路面設(shè)計參數(shù)的確定方法，計算設(shè)計車道使用年限內(nèi)的

5、標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)ne，確定基層頂面的綜合回彈模量es、地基反應(yīng)模量k及基層頂面的摩擦系數(shù)，確定混凝土的設(shè)計強度fcm和混凝土面板的最大溫度梯度計算值tg。(2)預(yù)應(yīng)力路面一般采用矩形，最合適的板長一般為90210 m，過長需足夠大的預(yù)應(yīng)力克服板底摩擦阻力和預(yù)應(yīng)力損失；過短則需較多的接縫和張拉點。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境狀況選擇適當(dāng)?shù)陌彘L。氣候干燥炎熱的地方，建議取小值。結(jié)合路面的交通量和預(yù)應(yīng)力筋所需的最小保護層，假定一個初始板厚。一般地，對于公路來說，預(yù)應(yīng)力路面板厚應(yīng)略大于相應(yīng)素混凝土路面的0.65倍；對于機場而言，應(yīng)是0.6倍。對于中國公路而言，考慮到運輸繁忙和超載現(xiàn)象嚴(yán)重，建議預(yù)應(yīng)力路面的板厚取相

6、應(yīng)素混凝土路面板厚的0.70.75倍。接縫設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土路面的接縫設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：接縫必須能容許板端發(fā)生位移，能夠不被壓壞；交通荷載不會使接縫產(chǎn)生過大的撓度的應(yīng)力；接縫材料必須耐磨、抗疲勞和防腐；接縫應(yīng)密封防止水和不可壓縮的雜物進入；損壞部分的修補應(yīng)當(dāng)方便易行；接縫的施工程序應(yīng)與預(yù)應(yīng)力的張拉方法相協(xié)調(diào)；接縫的建造費用應(yīng)盡量低。一般在板端接縫下設(shè)置鋼筋混凝土枕梁，以提供接縫處較強的地基和路面的連續(xù)性。因預(yù)應(yīng)力路面對接縫的要求較高，接縫的形式選擇可參照橋梁中的伸縮縫。預(yù)應(yīng)力路面板端部錨固區(qū)設(shè)計錨固區(qū)設(shè)計時既要保證在張拉鋼筋時錨具下錨固區(qū)的混凝土不開裂和不產(chǎn)生過大的變形，又要求計算錨具下所需配

7、置的間接鋼筋須滿足局部受壓承載力的要求。鋼筋種類 后張預(yù)應(yīng)力碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線 0.75 fptk冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋 0.7 fptk冷拉鋼筋 0.9 fpyk縱向預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計根據(jù)設(shè)計原理，可計算該路段所需最小的預(yù)應(yīng)力。取強度安全系數(shù)為1.2，則混凝土的容許彎拉應(yīng)力ft=4.17 mpa，溫度應(yīng)力ft=3.18 mpa，路基摩阻引起的應(yīng)力ff=0.96 mpa，荷載應(yīng)力fl=1.89 mpa?；炷了枳钚☆A(yù)壓應(yīng)力fp=ft+ff+fl-ft=1.86 mpa。對于在一般氣候環(huán)境下使用的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用后張法預(yù)應(yīng)力總損失為20%。采用后張拉，張拉的控制應(yīng)力為con=0.75&

8、#215;rby=1 395 mpa?？紤]混凝土板內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力損失后，有效預(yù)應(yīng)力為fs=0.8×1 395=1 116 mpa橫向配筋設(shè)計不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力，僅配置足夠的鋼筋，其配筋設(shè)計參考連續(xù)配筋混凝土路面的配筋設(shè)計。采用12的級螺紋鋼筋為橫向鋼筋，間距為50 cm。板的端部設(shè)計(1)為防止板在端部發(fā)生局部承壓破壞，因此，在板端設(shè)置由間距20 cm的10鋼筋組成的6m×（3.75n-0.1）（n為半幅車道數(shù)）m的雙層雙向鋼筋網(wǎng)。另外，在板端(包括伸縮縫)處設(shè)置有2 m×（3.75n）m的鋼筋混凝土枕梁，以加固基層，防止板端和接縫處發(fā)生破壞。(2)對于100 m長的預(yù)應(yīng)力混凝土路面，伸縮縫的設(shè)計就顯得非常重要。由于板底設(shè)置了滑動層，其摩擦系數(shù)較小(=0.8)，又因其板很長，所以季節(jié)性溫度變化將引起板端較大的位移。假定預(yù)應(yīng)力對溫度引起的位移影響可忽略，按照素混凝土板較小初步計算，在年溫差最大(與路面合攏溫度t=20相比)t=40時，板端位移可計算如下：滑動區(qū)長度，取l=50 m,則=19.2 mm；經(jīng)綜合比較，采用gqf-c-80型伸縮縫(伸縮范圍為1494 mm)足以滿足要求。(3)預(yù)應(yīng)力混凝土路面與普通混凝土路面之間設(shè)置4 m×（3.75n）m的后澆帶(包括后澆混凝土封錨、伸縮縫的預(yù)留位置、后澆混凝土路面)，